Câmeras IP I

8/7/2019 Cmeras IP I

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Cmeras IP I: Estudo Viabilidade de Transmisso Com e Sem Fio

A iminente exploso da tecnologia entrega cada vez mais solues aos problemas do mercado. Assim tem sidotambm com a segurana. As cmeras de vigilncia que antes necessitavam de altssimos investimentos podemhoje ser compradas em lojas de varejo e por preos acessveis. Com o avano das redes e a implantao doTCP/IP, vigiar tornou-se mais fcil e a mobilidade entrou como enorme vantagem. Alm disso, a convergnciaIP padronizou as redes ethernet em geral, tornando totalmente possvel a conversao e a compatibilizao

entre diferentes sistemas, interconectando redes de computadores, de vdeo-vigilncia, de automao, decombate a incndio, e outros.

Atualmente cmeras IP podem ser conectadas com ou sem cabos, utilizando cabos par-tranado ou tecnologiawireless, facilitando ainda mais seu limite de instalao. Contudo, redes de comunicao precisam ser bem

projetadas para que tenham um desempenho satisfatrio. H uma limitao de velocidade, distncia, nvel desinal e largura de banda para cada meio de transmisso escolhido para transportar a informao.

Esta srie de tutoriais apresenta um estudo comparativo das tecnologias de cabeamento par-tranado e wireless,de forma a dar rumo para cada uma das solues de transmisso e firmar cada uma delas em sua melhorutilizao para a implantao de Cmeras IP.

Os tutoriais foram preparados a partir do trabalho de concluso de curso Modelos de Competio no Setor deTelecomunicaes para Servios de Banda Larga, elaborado pelo autor, apresentado como requisito parcial

para obteno do ttulo de bacharel em Engenharia de Telecomunicaes na Faculdade Assis Gurgacz FAG.Foi orientador do trabalho o Prof. Ewerson Luiz Poisk.

Este tutorial pare I apresenta os fundamentos tericos necessrios para que os testes comparativos de uso dassolues de transmisso de sinais das cmeras IP tornem-se possveis e corretos. Inicialmente so apresentadasnoes de comunicao, com nfase nos sinais transmitidos, e a seguir so apresentadas noes sobre os meiosde transmisso, com ou sem fios.

Tiago Waldow


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Engenheiro de Telecomunicaes pela Faculdade Assis Gurgacz (Cascavel, PR).

Atuou como Profissional de Auto Atendimento na Trevisan Locao de Mo de Obra, executando atividades deatendimento geral a Clientes no Banco do Brasil, e como Executivo de AR no Grupo TOTVS-Microsiga,executando atividades de prospeco de Clientes, negociao e fechamento de contas, venda de sistemas ERP ede tecnologia da informao.

Atualmente trabalha como Engenheiro de Telecomunicaes na Proenerg Engenharia, realizando atividades deoramento de engenharia, participao de licitaes pblicas, estudo de projetos, coordenao de equipe detrabalho, gerncia de obras de engenharia eltrica e de telecomunicaes.

Email: [email protected]

Categorias: Banda Larga, Redes de Dados Wireless

Nvel: Introdutrio Enfoque: Tcnico

Durao: 15 minutos Publicado em: 04/04/2011

Cmeras IP I: Introduo

Em 1844, Samuel Morse apresentou ao mundo o nascimento do telgrafo, e logo em seguida (1876) o escocsAlexander Graham Bellprovou ao pblico e ao monarca imperadorDom Pedro IIque seu invento magnficofuncionava: o telefone. Ainda naquele mesmo sculo, no ano de 1895, Guilherme Marconi ps a funcionar naEuropa a primeira transmisso oficial de telefonia sem fio, fato apresentado um ano antes no Brasil pelo padregachoRoberto Landell de Moura, 1894. As telecomunicaes, que tm hoje no mais do que 150 anos,cresceram estrondosamente em pouco tempo, e as projees para seus prximos anos so igualmenteambiciosas. (SIQUEIRA, 1999/2001).

J no sculo XX, nos anos 50, surgiram os primeiros computadores. Desde ento, diminuio de tamanho,aumento da capacidade de processamento e diminuio de custo foram as tendncias que levaram difuso dosmicrocomputadores que hoje alcanam a categoria de ultra-portteis. (GADELHA, 2001)

Quando eram mencionadas as redes de comunicao anos atrs, pensava-se diretamente numa rede telefnica,j que naquela poca as redes eram projetadas para atender exclusivamente o trfego de voz que demandapouca banda passante. No entanto, o crescimento levou distribuio dos dados, onde ento se tornounecessria a comunicao entre os extremos para que seja possvel a troca de informaes. (SOARES, 1995)


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Hoje as redes de comunicao so projetadas para seremfuture proof, ou seja, do ingls, prova de futuro,que so redes capazes de atender s demandas de hoje, do amanh e de um futuro prximo sem a necessidadede grandes reformas em sua infra-estrutura principal. As redes de comunicao de hoje tornaram-sesimplesmente a resposta para a troca de qualquer tipo de informao, e sem elas, o mundo ainda estaria

praticamente mudo e estancado. (SOUSA, 2004)

Impulsionados por todo este avano das telecomunicaes e da alta disseminao da tecnologia em geral na

atualidade, os sistemas de Circuito Fechado de Televiso (CFTV) tm ganhado cada vez mais espao nosnegcios do ltimo sculo. No apenas para segurana de espionagem e pequenas instalaes como era visto,mas hoje com projetos mais ousados, amplos e aliados a outras tecnologias, visando entregar nas mos dousurio mais informao e mais controle usando cada vez menos infra-estrutura.

A cada ano novos equipamentos desembarcam no nosso mercado e novas exigncias surgem por parte dosconsumidores. So desafios que impulsionam a busca por mais qualidade tanto nos equipamentos como na mode obra que projeta seus sistemas. Por este motivo, h uma grande carncia no mercado por informao equalificao neste setor, assim como h em qualquer outra rea em pleno desenvolvimento.

Cada vez mais os benefcios do CFTV Digital substituem a tecnologia anteriormente dominante (analgica) portodas as suas vantagens, mas principalmente pela possibilidade de conexo em rede, permitindo o acesso localou remoto, reduo de infra-estrutura de instalao, melhores recursos de informtica, acesso a qualquermomento, gerenciamento de permisses de acessos, de histrico, de eventos, entre outras.

No decorrer da era digital as cmeras IP conseguiram alavancar o crescimento dos sistemas de segurana,colocando-se frente e no contendo o avano da tecnologia. Estas cmeras combinam cmeras convencionaiscom toda uma inteligncia de processamento, ou seja, no mais somente uma cmera analgica, mas umacmera com caractersticas de um web server, incluindo a digitalizao e compactao de vdeo, retirando o

processamento da imagem do computador e consequentemente reduzindo a quantidade de informaotransmitida. O resultado do vdeo processado transportado atravs de uma rede, seja ela cabeada ouwireless,no protocolo TCP/IP, e armazenado em um computador com o Software de Gerenciamento e Controle de Vdeo(NVR).

Este sistema de vdeo em rede utiliza o processamento nas cmeras como forma de reduzir a utilizao dabanda, permitir a utilizao da infra-estrutura de rede existente e ampliar as capacidades e conectividades dosistema de CFTV. Assim possvel proporcionar uma resoluo ainda superior, qualidade de imagem

consistente, possibilidade de POE (Power Over Ethernet- Alimentao de Energia utilizando o mesmo cabopar tranado que trafega a informao), utilizao de dispositivos de rede Wireless (Wi-Fi), possibilidade deintegrar PTZ (Pan/Tilt-Zoom - movimentao da cmera nos eixos horizontal, vertical e emzoom,respectivamente), incluso de udio, vrias entradas e sadas digitais, acionamento de dispositivos extras paraintegrao do sistema geral de segurana, e uma infinidade de provas da flexibilidade.

No menos importante do que toda esta infra-estrutura de equipamentos que mantm o avano do CFTV atransmisso dos dados das cmeras para osoftware. Fibras pticas, Wi-Fi e cabeamento metlico par-tranadoUTP e STP so algumas das opes mais usadas em projetos bem elaborados. To importante quanto a prpriainformao, tambm a forma como ela tratada e a qualidade com a qual ela apresentada. (SOUSA, 2004)


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A soluo Wi-Fi permite que cmeras estejam espalhadas numa nuvem de alcance do sinal e consigamtransmitir dados por sinais de rdio frequncia de baixa potncia. As cmeras operam com placas de rede (ouassociadas aos roteadores que possuam estas placas) e possuem antenas pelas quais recebem e enviam os dados.O sinal irradiado nos casos mais comuns segue o padro IEEE 802.11: opera na faixa de 2.4 GHz ou 5.2 GHz,rea de cobertura restrita, podendo variar de acordo com o alcance do sinal (aproximadamente num raio de at500m), usualmente com velocidades de 54 300Mbit/s embora o range mais utilizado esteja mesmo entre 54 e108Mbit/s. Esta tecnologia geralmente mais cara do que os cabeamentos de rede par-metlicos comuns devido

ao valor dos equipamentos ativos, mas podem se equivaler para uma quantidade grande de pontos de acessoonde a metragem de cabos aumentaria consideravelmente ou onde h urgncia no atendimento determinadospontos e no h tempo para a instalao de uma infra-estrutura fsica de cabos.

O cabeamento par tranado hoje a forma mais utilizada para transmisso de dados em redes de computadores.Com a flexibilidade de instalao, tem conquistado cada vez mais espao e no tem deixado de evoluir. Os

primeiros cabos, os 10BaseT, alcanam o mximo de taxa de transferncia de 10Mbit/s. Hoje j existem cabosde par tranado operando em 100 Mbit/s (100BaseT) e 1000 Mbit/s (1000BaseT), atendendo s normas emvigor nas categorias 5, 5E, 6 e 6A. Seu gargalo de instalao est no limite de comprimento do caboregulamentado pelas normas da EIA/TIA (90 metros por trecho). (DANTAS, 2002)

Com as varias possibilidades de projeto, no h parmetros comparativos que possam nortear uma decisoacertada e tecnicamente baseada para a viabilidade de utilizar-se uma cmera cabeada, o que demanda maiscustos de mo-de-obra, infra-estrutura de tubulao e cabeamento, ou utilizar-se uma soluo wireless queelimina a necessidade de um meio de conexo fsico entre osoftware e o dispositivo de captura de imagens,mas inclui o custo dos equipamentos ativos. A falta de uma base slida na tomada de deciso resulta em perdade tempo, de recursos financeiros e de qualidade em sistemas modernos que deixam a desejar em seufuncionamento devido a falhas de projeto na escolha da melhor tecnologia de transmisso.

A inexistncia no mercado, e inclusive no prprio fabricante das cmeras, de uma orientao comparativa entreas solues de transmisso, embora o produto suporte ambas as tecnologias, impede um embasamento slidoaos projetistas e instaladores no momento de optar por um dos dois meios de transmisso disponveis. Porconservadorismo o meio fsico mais comumente utilizado, mas preciso entender que novas tecnologias,como wireless, podem reduzir custos em certos casos e em longo prazo, alm de oferecer multiplicidade deacessos e a to desejada mobilidade.

O foco deste trabalho comparar as tecnologias de cabeamento par-tranado e wireless, de forma a dar rumo

para cada uma das solues de transmisso e firmar cada uma delas em sua melhor utilizao.

Tutoriais

Este tutorial pare I apresenta os fundamentos tericos necessrios para que os testes comparativos de uso dassolues de transmisso de sinais das cmeras IP tornem-se possveis e corretos. Inicialmente so apresentadasnoes de comunicao, com nfase nos sinais transmitidos, e a seguir so apresentadas noes sobre os meiosde transmisso, com ou sem fios.


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O tutorial parte II apresentar os materiais e mtodos utilizados no teste, os resultados dos testes realizados, aavaliao comparativa dos resultados obtidos e as concluses finais.

Cmeras IP I: Comunicaes

Para entender o funcionamento pleno das redes de comunicao necessrio compreender o papel que cadacomponente de um sistema de comunicao exerce.

O objetivo de um sistema de comunicao transmitir a informao da fonte (ou origem) at o usurio (oudestino, destinatrio). A forma de onda no receptor desconhecida at que ela seja recebida por ele, ou seja, atransmisso de uma informao na verdade o envio de mensagens que, a princpio, so desconhecidas peloreceptor.

O modelo genrico de uma rede de comunicao representado de acordo com a figura 01, ilustrada abaixo.V-se, como j foi previamente citado, que h a fonte, que tm a informao que ser enviada, o transmissor,que transmite a informao no sistema, o canal de comunicao, por onde a informao trafega, o receptordessa informao, e o destinatrio, ponto final da informao neste trecho de comunicao. (DANTAS, 2002)

Figura 1: Modelo Genrico de Comunicao

Fonte: o autor

O transmissor o responsvel pela adequao do sinal s caractersticas do canal escolhido, visando a

recuperao do mesmo no destino. J o receptor deve detectar o sinal recebido e adequ-lo a um formatoreconhecido pelo destino. O canal representa o meio fsico que usado no transporte da informao, e pode ser,por exemplo, um cabo de par tranado (blindado ou no), cabo coaxial, cabos pticos, guias de onda, a prpriaatmosfera, o vcuo, entre outros. Cada canal possui caractersticas de transmisso e suscetibilidade ainterferncias que necessitam ser adequadas para que a informao possa ser transportada. Como resultado dosefeitos do canal, a informao recebida sempre ser diferente da informao transmitida.

Interferncias


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Os canais de transmisso esto sujeitos a diversos fenmenos que podem degradar o sinal transmitido como adistoro de retardo, de atenuao, distoro harmnica, distoro caracterstica, rudos, diafonia, eco,

phasejittere drop-out(MF101 Furukawa). Esses fenmenos so brevemente descritos a seguir:

y Distoro de Retardo: ocorre quando, num canal, a fase do sinal no varia de forma linear com afrequncia, fazendo com que vrias componentes de frequncia sejam transmitidas em temposdiferentes. Quando o pulso for recebido e interpretado, estar comprometido.

y Distoro de Atenuao: ocorre quando h atenuao seletiva das componentes de frequncia de umsinal. Quando num sinal ocorre a atenuao demasiada de frequncias baixas ou altas, o sinal torna-se

deformado.y Distoro Harmnica: acontece devido ao sinal ser amplificado e, por falha de projeto, a intensidade

de entrada for excessiva. H uma excurso pelas regies no-lineares da curva de transferncia efiltragem.

y Distoro Caracterstica: causada pelos limites de largura de banda do canal, alonga os pulsos,causando um espalhamento no tempo que interfere nos smbolos adjacentes do sinal.

y Rudo: perturbao eltrica aleatria. Pode ser trmico ou impulsivo: o primeiro ocorre devido aomovimento trmico dos eltrons, proporcional temperatura e banda passante; o segundo representa

perturbaes repentinas e espordicas que podem ter causas diversas, como descargas atmosfricas,exploses, ignies e proximidade reatores ou motores eltricos.

y Diafonia: ocorre quando dois sinais (ou mais) distintos interferem entre si por estarem em canais detransmisso fisicamente prximos.

y Eco: reflexo de parte do sinal geralmente devido a variaes de impedncia.y Jitterde Fase: variao instantnea da fase que ocorre quando a curva do sinal transmitido passa por

zero.y Drop-Out: perda momentnea da portadora de um sinal.

Estas interferncias que podem atingir a transmisso do sinal so problemticas, pois limitam o desempenho dosistema de comunicao alterando as caractersticas do sinal transmitido a ponto at de que o mesmo no sejamais reconhecido ao chegar em seu receptor. Visando diminuir a interferncia pode-se utilizar, por exemplo,cabeamento blindado, onde a cobertura metlica (em folha ou malha) sobreposta ao cabo e aterrada, drenandoo rudo que atingiria os cabos internos, seguindo o princpio da gaiola de Faraday.

Figura 2: Transmisso com Rudo

Fonte: o autor

Da mesma forma que a interferncia pode atingir cabos par-metlicos, pode causar perda e/ou distoro de sinalem sistemas sem fio. Nos sistemas wireless, a interferncia pode ser causada por outros sinais de mesmafrequncia vindos de uma enorme quantidade de equipamentos concorrentes, incluindo at mesmo os


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aparelhos de micro-ondas domsticos. Estas interferncias eletromagnticas so ainda mais crticas quando emambientes industriais, onde geralmente esto concentradas enormes quantidades de motores e equipamentosque geram interferncias fortes e funcionam usualmente 24 horas por dia.

Quando as interferncias eletromagnticas so crticas e no podem ser eliminadas, utiliza-se a fibra pticacomo canal de transmisso que, por transmitir luz e no sinal eltrico imune a quaisquer interferncias comoas citadas acima.

Neste trabalho, ser focado principalmente o papel do Canal de Comunicao num linkde cmeras IP, ondesero comparadas as caractersticas tcnicas nominais de cada um dos sistemas propostos e as caractersticasmedidas in loco com os sistemas implantados. Contudo, para que a informao do canal de comunicao possaser entendida satisfatoriamente, torna-se necessrio comentar-se respeito das informaes pertinentes transmisso dessa informao, como os tipos de sinais, largura de banda, taxa de transmisso, capacidade decanal, entre outros.

Tipos de Sinais

A forma mais comum para a transmisso de informao o prprio som que, irradiado pelo ar, atinge seureceptor. Na comunicao em redes de computadores, o meio de transmisso mais utilizado o cabo metlico,

por onde um sinal eltrico (em pulsos) que transporta a informao se propaga. Os sinais eletromagnticostambm podem transmitir informao, utilizando como canal de transmisso o prprio ar atravs de rdio,micro-ondas, satlite, e outros. Este sinal que carrega a informao pode ser de duas formas: analgico e digital.(SOUSA, 2004)

O sinal analgico o que varia continuamente ao longo do tempo. Dados como udio e vdeo, queoriginalmente so provenientes de sensores analgicos e convertidos em digital posteriormente, so analgicos,

pois variam ao longo do tempo com formas e amplitudes caractersticas. A forma de onda dos sinais analgicos uma funo do tempo que tem uma escala contnua de valores, por exemplo: a voz humana captada por ummicrofone, como exemplo da figura abaixo (figura 03). Ou seja: num determinado instante de tempo h umainfinidade de valores possveis para aquele ponto da onda.

Figura 3: Representao de um Sinal de Voz

Fonte: o autor


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Com um pequeno sinal, mesmo sem compactao, ou modulao, possvel transmitir uma gama enorme deinformaes. Entretanto, como o foco deste estudo o canal de comunicao, h mais contras do que prsquando tratamos de sinais analgicos.

Ao transmitir um sinal analgico, seja por qualquer meio de transmisso, o mesmo sofre atenuaes e

interferncias durante seu percurso do emissor ao receptor. Neste trecho o sinal todo pode ser atenuado ouapenas algumas partes podem ser danificadas. O problema est na reconstituio deste sinal pelo receptor, pois,em vista dos inmeros nveis possveis da curva da onda naquele instante de tempo onde houve a variao dosinal, o receptor pode reconstruir a curva utilizando vrios mtodos, mas no h garantias de que o sinalreconstitudo seja igual ao que foi transmitido originalmente.

Um sistema de fcil identificao que demonstra isso o sistema em broadcastingde televiso analgica:durante o percurso do emissor at a antena conectada ao aparelho que reconstri a imagem a partir do sinalcaptado h geralmente uma distncia grande e repleta de interferncias e obstculos. O que ocorre ento so osconhecidos chuviscos e as perceptveis diferenas de qualidade de imagem entre canais diferentes, televisores

distintos, clima, dependendo da qualidade de recepo do sinal.

J um sinal digital uma funo do tempo com um conjunto discreto de valores, ou seja, se o sinal digital dotipo binrio, apenas dois valores so possveis. Os sinais digitais so produzidos por equipamentos de

processamento de dados ou por conversores que digitalizam informaes analgicas. Se os dados consistiremde texto alfanumrico, sero caracteres codificados com um dos vrios formatos-padro existentes, comoexemplo o ASCII, o EBCDIC, o Baudot e o Hollerith. O material textual ento transformado em um formatodigital para que possa ser processado por um sistema digital. Um exemplo simples de informao digital umtrem de pulsos quadrados de amplitudes 0 e 1 (em Volts); conforme ilustra a figura 04, abaixo:

Figura 4: Representao de um Sinal Digital

Fonte: o autor

Este tipo de sinal, embora originalmente carregue uma quantidade inferior de informao, j que cada nvelrepresenta apenas um bit, pode ser conciliado com modulaes variadas que aumentam muito a capacidade deinformao no trem de bits, e com uma enorme vantagem: a reconstituio do sinal fcil. Utilizando o mesmoexemplo citado para o sinal analgico pode-se notar facilmente os ganhos trazidos pelo sinal digital quandocomparamos um sistema broadcasting de televiso digital e analgico. No sistema digital de televiso

broadcasting no h chuviscos ou diferenas de imagem, independente do clima, dos obstculos, da


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interferncia, ou do nvel de sinal que chega ao receptor. Obviamente h uma amplitude mnima de sinal quedeve ser obedecida para que o sinal original possa ser reconstrudo, mas h uma facilidade imensa em faz-lo jque num determinado instante h nveis discretos e conhecidos pelo receptor que o sinal deveria obter.

Supondo que num sistema binrio o sinal foi emitido com os bits 0 e 1, porm, aps passar por interferncias, osinal recebido foi 0,24 e 0,9. Facilmente nota-se que o primeiro bit foi 0 (zero) e o segundo foi um bit 1, poisforam os valores pr-determinados para cada bit de informao mas foram recebidos aps sofrerem atenuaes.

Seja utilizando o sinal analgico ou o sinal digital o sistema de comunicao deve manter a forma de ondaoriginal ou garantir que esta possa ser recuperada pelo receptor. Assim, as tcnicas de transmisso ecodificao, aliadas escolha do canal apropriado, so fatores de sucesso da transmisso.

Largura de Banda e Taxa de Transmisso

necessrio o bom entendimento de cada uma destas expresses devido limitao existente no canal decomunicao (ou meio fsico) envolvido na transmisso, ponto principal deste trabalho.

Num sinal analgico fundamental, descrito por uma onda senoidal, representa-se a variao de amplitude comuma determinada frequncia ao longo do tempo. No caso da senoide, h 3 parmetros principais: a amplitude,que est relacionada ao valor absoluto que o sinal atinge ao longo de sua onda, a fase, que representa a posioda onda deste sinal no instante t=0s (zero segundos), e a frequncia que, segundo o IEEE, definida comonmero completo de variaes dos ciclos de uma senoide por unidade de tempo, medida em Hertz, de acordocom o SI. (DANTAS, 2002)

Figura 5: Modelo de Onda Senoidal

Fonte: o autor


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Como exemplo de sinal analgico descrito por um conjunto de senoides, podemos citar o som, formado porsenoides com frequncias diferentes. Admite-se que o ouvido humano percebe frequncias entre 20Hz e20.000Hz, sendo que as mais perceptveis so as frequncias baixas (sons graves). No entanto, raro para queum ser humano emita ou perceba sons que atinjam estes extremos de frequncia. Ento, para uma comunicaode voz, o range de frequncias de 300Hz a 3400Hz permite que uma conversao transmitida sejasatisfatoriamente compreendida por seu ouvinte destinatrio. Esta a faixa de frequncia utilizada na telefonia.

Figura 6: Modelo de Onda Senoidal com Frequncias Diferentes

Fonte: o autor

Foi o matemtico francsJoseph Fourierque desenvolveu a ideia de que um conjunto de frequncias pode

representar uma informao. Ele desenvolveu uma teoria que permitia representar um sinal qualquer como umasoma de sinais com frequncias, fases e amplitudes diferentes. Este conjunto de senoides, chamado de espectrode sinal, teve ento sua representao conhecida como Teorema de Fourier. Com ela, pode-se analisar atransmisso de um sinal por meio da transmisso de cada um de seus componentes senoidais, ou seja, para queo sinal recebido seja igual ao transmitido, nenhum dos componentes emitidos podero ser alterados at arecepo. Desta forma, a frequncia tornou-se o principal parmetro que determina a caracterstica de interaoentre o meio de transmisso (ou canal) e o sinal transmitido.

Matematicamente, o sinal original igual a uma soma de infinitas componentes, o que, em termos deimplementao, seria praticamente impossvel devido quantidade de informao. Por isso, para cada aplicao

verificado o nmero mnimo de frequncias que a representao satisfatria do sinal exige, de tal forma que atransmisso da informao seja completa. Assim definido o valor conhecido como banda-passante ou largurade banda. (MF101 Furukawa)

A tabela a seguir apresenta alguns valores de largura de banda padronizados para as aplicaes mais comuns:


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Tabela 1: Largura de Banda de Alguns Sinais

TIPO DE SINAL LARGURA DE BANDA (HZ)

Voz em Telefonia 3.100

Msica Clssica 20.000

Sinal de Vdeo (Banda Base) 4.200.000

Sinal de Vdeo (Videolaser) 5.000.000

Fonte: MF101Furukawa

O sistema de transmisso a ser usado dever possibilitar que todas estas frequncias possam ser transportadasentre a fonte e o destino, sendo ento possvel a recuperao da forma de onda do sinal que representa ainformao. Portanto a banda passante do canal de transmisso dever ser igual ou superior que a do prpriosinal que trafegar no canal, pois, caso isto no seja verdade, a deformao do sinal pode causar uma recepofalha de tal forma que o sinal recebido seja irrecupervel.

A tabela a seguir apresenta os valores de banda passante para alguns meios de transmisso mais conhecidos emcomunicaes, como a telefonia, a radiodifuso AM e FM, os cabos metlicos de par-tranado de vriascategorias e os cabos metlicos coaxiais:

Tabela 2: Meios de Transmisso e respectivos valores de banda passante

MEIO DE TRANSMISSO BANDA PASSANTE (HZ)

Rede Telefnica (antiga) 4.000

udio em Radiodifuso AM 5.000

udio em Radiodifuso FM 15.000

Cabo Par-Tranado Categoria 3 16.000.000



Cabo Par-Tranado Categoria 6A 500.000.000

Cabo Coaxial 1.000.000.000



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A fora com a qual o chega ao receptor muito importante no projeto de redes de transmisso de dados, pois,caso a potncia recebida seja pequena, a correo do sinal pode tornar-se impossvel ou errnea. Os termosatenuao e ganho de um sistema de comunicao referem-se diminuio e aumento, respectivamente, da

potncia do sistema que, por sua vez, se relaciona com a amplitude do sinal transmitido.

Os estudos ligados transmisso de sinais eltricos tiveram incio no sculo XIX, quando o logaritmo era aferramenta matemtica mais utilizada. Na ocasio, foi definida uma unidade de medida (Bel) que relacionava

duas grandezas por meio de logaritmos. Hoje a padronizao internacional adota a utilizao de seusubmltiplo, o conhecido decibel (em sua abreviao: dB). (MF101 Furukawa)

O decibel, como o conhecemos, definido pela frmula:

Onde:

y dB = decibel (relao de potncias);y POTsada = potncia de sada do circuito;y POTentrada = potncia de entrada (ou de referncia) do circuito.

Atribuindo valores frmula, tem-se uma relao dos valores de dB com a relao de potncias (sada eentrada), conforme a tabela abaixo:

Tabela 4: Relao de Valores em dB com Potncia

SINAL DIGITAL BANDA PASSANTE (HZ)

30 1000

20 100

10 10

6 4

3 2

-3 0,5

-6 0,25

-10 0,1

-20 0,01

-30 0,001


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Ou seja, quando se diz que um sinal teve atenuao de -3dB, significa matematicamente que apenas 50% dapotncia do sinal emitido chegou ao receptor. Para uma atenuao de -6dB, 75% da potncia do sinal perdida.

A perda de sinal durante o percurso iminente, j que haver atenuao em qualquer meio de transmissoutilizado. O rudo que incide no sinal durante o trecho de transmisso adicionado ao sinal, provocandovariao em sua forma. A relao entre a intensidade do sinal original e o rudo absorvido constitui um

parmetro chamado Relao Sinal/Rudo (ou, do ingls, SignalNoiseRatio SNR). Esta grandeza adimensional, calculada a partir das potncias em decibis do sinal e do rudo do sistema.

Quanto maior for o valor da Relao Sinal/Rudo, melhor ser o desempenho da transmisso, pois sabe-se que aquantidade de rudo recebida deve ser menor do que a quantidade de sinal.

Cmeras IP I: Transmisso Com Fio

Nas redes de comunicao h basicamente duas categorias de meios de transmisso: os meios guiados e osmeios no guiados. Um meio guiado a transmisso por cabos ou fios de cobre, onde os dados transmitidos soconvertidos em sinais eltricos que propagam pelo material condutor, e a transmisso por fibras pticas, ondeos dados so convertidos em sinais luminosos e ento propagados pelo material transparente da fibra ptica.Quanto aos meios no-guiados, podemos citar a transmisso por irradiao eletromagntica, onde os dadostransmitidos so irradiados atravs de antenas para o ambiente, como por exemplo as transmisses via satlite,infravermelho, bluetooth e wireless. Seja qual for a escolha do meio de transmisso para determinado sinal,cada um influencia no sinal transmitido limitando a largura de banda disponvel, provocando distores eatenuaes.

Cabos Metlicos

Os canais de transmisso guiados por cabos metlicos so sempre descritos por parmetros principais,caractersticos de cada condutor metlico, como a resistncia, indutncia, capacitncia e a condutncia, que

variam de acordo com a geometria dos condutores e propriedades dieltricas dos materiais de revestimento doscabos. De uma forma geral, podemos descrever um canal de comunicao metlico como um arranjo deresistncias e indutncias em srie, unidas a capacitncias e condutncias em paralelo, todas por unidade decomprimento do condutor.

Como principais meios metlicos, podemos citar os cabos coaxiais e os cabos de par tranado.

Cabos Coaxiais


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Embora os cabos coaxiais sejam largamente utilizados para Circuitos Fechado de Televiso Analgicos, e aindamuito utilizados tambm para sistemas de TV a Cabo, no se aplicam com tanta demanda em cabeamentos deCFTV para cmeras IP. Isto se deve principalmente sua dificuldade de manuseio e conexes, aliada aodesempenho prejudicado pela atenuao devido aos rudos trmicos e pela intermodulao, que ocorre quandovrios canais so usados atravs da tcnica de modulao por frequncia (DANTAS, 2002).

Cabos de Par-Tranado

J os cabos metlicos de par tranado so largamente utilizados na atualidade, principalmente por seu avanotecnolgico constante nos ltimos anos, seu fcil manuseio, seus acessrios, que causaram uma tendnciaglobal a adot-lo como padro para redes ethernete TCP/IP nas comunicaes de dados.

Os cabos UTP de par tranado consistem basicamente em pares de fios de cobre isolados e tranados entre si,

com a inteno de causar, com este tranar de pares, a reduo do acoplamento gerado entre eles devido indutncia mtua e ao desbalanceamento capacitivo, minimizando assim os efeitos da diafonia e do rudo. Otranamento dos pares aumenta tambm o balanceamento entre os condutores, maximizando o efeito decancelamento de correntes, o que protege o par de interferncias externas.

Na comunicao de dados, os cabos de pares metlicos tranados mais utilizados so de 4 e 25 pares, mas hdisponveis tambm, principalmente com aplicaes para a rea de telefonia, os cabos com 10, 20, 30, 50, 100,200, 300, 600, 1200, 2400 e 3600 pares, alm claro de encomendas especiais para atender a demandasespecficas das grandes empresas de telecomunicaes. (MF101 FURUKAWA)

Figura 8: Cabos UTP Categoria 5E com 4 pares e 25 pares

Fonte: Catlogo de Produtos Furukawa

Alm da quantidade de pares que contm o cabo, h tambm a especificao da bitola de cada um doscondutores de cobre, identificados pelo Sistema AWG (American WireGauge). O parmetro AWG representaao condutor o nmero de vezes que a bobina de fio de cobre puro original (com 8 milmetros de dimetro) deveser processado para atingir sua bitola final. A relao destes valores de AWG com o dimetro em milmetros inversamente proporcional, ou seja, quanto maior o valor em AWG, menor ser o dimetro do cabo em


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milmetros. Por exemplo, um cabo com 23 AWG possui um dimetro de 0,57 milmetros, j um cabo com 24AWG tem seu dimetro de 0,51 milmetros.

Como j foi citado anteriormente, h uma necessidade de eliminar a interferncia que chega ao sinaltransmitido, e para isto surgem os cabos blindados. Nos cabos metlicos de par tranado, h algumasclassificaes importantes: Os cabos U/UTP, sigla que significa, do ingls, UnshieldedTwistedPair, ou seja, ParTranado No Blindado. H ainda os cabos F/UTP (FoilledTwistedPair, ou par tranado com blindagem em

folha), SF/UTP (ScrennedTwistedPair, ou par tranado com blindagem em malha) e o mais conhecido S/UTP(ShieldedTwistedPair, ou par tranado blindado), entre outros com aplicaes mais especficas.

Os cabos F/UTP e SF/UTP so cabos de 4 pares com uma camada de blindagem metlica em forma de folha(foilled) ou em forma de malha (screened) que recobre todos os pares tranados entre si. Esta blindagemaplicada aos cabos proporciona uma proteo contra interferncias de ondas eletromagnticas, reduzindotambm a irradiao gerada pelo prprio cabo que poderia afetar os demais condutores ao seu redor. Estascaractersticas tornam este tipo de cabo largamente aplicado em ambientes ruidosos. Efetivamente esta proteodepende de vrios fatores, como por exemplo, as frequncias das radiaes que devem ser bloqueadas, aespessura da blindagem, o tipo de metal e a qualidade da ligao ao aterramento, item importantssimo num

sistema de cabeamento blindado.

Figura 9: Cabo F/UTP (blindagem em folha) com 4 pares


Tambm parte do canal de transmisso so os conectores que unem os cabos metlicos aos equipamentos detransmisso de dados. Segundo a norma EIA/TIA, padro T568-A (melhor explicada frente), h quatro tiposde conectores padres: 8 Posies, 8 Posies Chaveado, 6 Posies e 6 Posies Modificado. Os dois

primeiros so conhecidos pelo nome RJ-45 (Registered Jack), e os dois ltimos por RJ-11. Para este trabalho,que foca a comunicao de dados entre dispositivos de computadores, os conectores de maior importncia soos RJ-45, conforme ilustrados na figura abaixo.

Figura 10: Conector RJ-45 Fmea Categoria 5E ( esq.) e macho ( dir.)



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Os canais de comunicao onde so utilizados cabos de par tranado so compostos pelo prprio cabo metlicode par tranado, pelos conectores (sejam eles em painis de conexo ou em tomadas) e pelos chamados cordesde manobra.

Figura 11:Patch Panel(ou painel de conexo) ePatch Cord(ou cordo de manobra)


Para que a transmisso dos dados de um a outro extremo deste sistema seja satisfatria, todo o conjunto deveratender s especificaes de desempenho. Estes parmetros esto relacionados, de uma forma geral, com aatenuao sofrida pelo sinal devido s reflexes e a relao sinal/rudo, j discutida anteriormente.

Categorias e Normas de Cabos Metlicos

No incio de 1985, preocupadas com a falta de uma norma que determinasse parmetros das fiaes emedifcios comerciais, os representantes das indstrias de telecomunicaes e informtica solicitaram para aCCIA (Computer Communication IndustryAssociation) que fornecesse uma norma que abrangesse estes

parmetros. Ela ento solicitou para a EIA (Electronic Industries Associaton) o desenvolvimento da norma que,em julho de 1991, foi publicada como a 1 verso da norma EIA/TIA 568 (Electronic Industries

Associaton/TelecommunicationsIndustryAssociation). Subsequentemente, vrios boletins tcnicos foram sendoemitidos e incorporados a esta norma.

Em janeiro de 1994, foi emitida a norma EIA/TIA 568 A. Com a criao desta e suas complementares (569,606 e 607), houve uma mudana no modo de agir dos usurios de sistemas. Chegou-se concluso de que ossistemas de cabos deveriam ser integrados, o cabeamento deveria permitir o trfego dos sinais independente do

fabricante, da fonte geradora, ou do protocolo transmitido, este sistema deveria apresentar uma arquiteturaaberta, sem seu processamento centralizado, e deveria permitir a transmisso de sinais com altas taxas como100Mbits/s e mais. (MARTIGNONI, 2004)

Logo aps a publicao da EIA/TIA 568-A, a associao ISO/IEC ( International StandardsOrganization/InternationalElectrotechnicalCommission) desenvolveu um padro de cabeamento internacionaldenominado de ISO/IEC 11801, equivalente norma publicada pela EIA/TIA 568-A, que foi publicado no anode 1995.


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Juntas, estas duas organizaes internacionais classificam os cabos metlicos de par tranado em categorias(EIA/TIA 568B) e classes (ISO/IEC 11801), padronizando suas caractersticas e equiparando os produtosoferecidos pelos diferentes fabricantes mundiais.

A classificao da EIA/TIA-568B, que sua edio vigente, e as classes de cabos da ISO/IEC 11801 podem servistas nas tabelas 05 e 06, abaixo:

Tabela 5: Classificao segundo a EIA/TIA-568B (Edio Vigente)

EIA/TIA-568B LARGURA DE BANDA OBSERVAES

Categoria 1 1 MHzNo reconhecidas pela EIA/TIA

Categoria 2 4 MHz

Categoria 3 16 MHz

Categoria 4 20 MHz

Categoria 5 100 MHz

Categoria 5E 100 MHz

Categoria 6 250 MHz

Categoria 6A 500 MHz

Categoria 7 600 MHzNo definida oficialmente pela

TIA

Fonte: MF101 Furukawa

Tabela 6: Classificao segundo a ISO/IEC 11801 (Edio Vigente)

ISSO/IEC 11801 LARGURA DE BANDA

Classe A 100 KHz

Classe B 1 MHz

Classe C 16 MHz

Classe D 100 MHz

Classe E 250 MHz

Classe Ea 500 MHz

Classe F 600 MHz


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O incremento na largura de banda dos cabos conforme a categoria e classe aumentam so resultados demelhores projetos e de processos de manufatura mais elaborados. De maneira geral, a geometria do cabo, o

passo de tranamento entre os pares e os materiais utilizados no cobre e no isolante so fatores importantes para

que estes resultados sejam melhores. Isso garante aos cabos uma velocidade de transmisso superior, comonota-se na relao com a banda requerida da tabela abaixo para as aplicaes ethernet:

Tabela 7: Banda Requerida para AplicaesEthernet

APLICAO VELOCIDADE BANDA REQUERIDA

Ethernet 10 Mbit/s 7,5 MHz

Fast Ethernet 100 Mbit/s 31,25 MHz

Gigabit Ethernet 1.000 Mbit/s 62,5 MHz

10 Gigabit Ethernet 10.000 Mbit/s 450 MHz

Fonte: MF101Furukawa, o autor.

As principais caractersticas das categorias so as seguintes:

y Categoria 1: Utilizado em instalaes telefnicas, porm inadequado para transmisso de dados.y Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmisso de dados a at 2.5Mbit/s e era usado nas

antigas redes Arcnet.y Categoria 3: Cabo de par tranado sem blindagem muito usado em redes na dcada de 90. A principal

diferena do cabo de categoria 3 para os obsoletos cabos de categoria 1 e 2 o entranamento dos pares.Enquanto nos cabos 1 e 2 no existe um padro definido, os cabos de categoria 3 (assim como seussubsequentes) possuem pelo menos 24 tranas por metro e por isso so muito mais resistentes a rudosexternos. Cada par de cabos tem um nmero diferente de tranas por metro, o que atenua asinterferncias entre os pares de cabos.

y Categoria 4: Cabos com uma qualidade um pouco melhor que os cabos de categoria 3. Este tipo de cabofoi muito usado em redes Token Ring de 16Mbit/s. Em teoria podem ser usados tambm em redes

ethernetde 100Mbit/s, mas na prtica isso incomum, pois no so viveis e deixaram de serproduzidos.

y Categoria 5: A grande vantagem desta categoria de cabo sobre as anteriores a taxa de transferncia:eles podem ser usados tanto em redes de 100Mbit/s, quanto em redes de 1Gbit/s.

y Categoria 5e: Os cabos de categoria 5e so os mais comuns atualmente, com uma qualidade um poucosuperior aos de categoria 5. Eles oferecem uma taxa de atenuao de sinal mais baixa o que auxilia noscabos mais longos, principalmente prximo dos 90 metros mximos permitidos pela norma.

y Categoria 6: Utiliza cabos de 4 pares, semelhantes aos cabos de categoria 5 e 5e. uma opo de altaperformance para um sistema estruturado, permitindo suporte para aplicaes como voz tradicional(telefone analgico ou digital), VoIP,Ethernet(10 Base-T), Fast Ethernet(100 Base-TX) e Gigabit

Etherneta 4 pares (1000 Base-T), com melhor performance em relao Categoria 5e. Permite aindasuporte para aplicaes a 10Gbit/s sem investimentos adicionais na infra-estrutura.


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y Categoria 6A: Permite uma maior banda passante devido espessa camada de proteo de reveste ocabo em seu exterior, diminuindo a interferncia com outros cabos, alm da convencional cruzetaincluda na construo dos cabos Categoria 6 que aumenta a distncia entre os 4 pares tranados nointerior do cabo.

y Categoria 7: Esta categoria de cabos ainda no foi definida oficialmente, mas tambm utilizam 4 paresde fios, porm com conectores mais sofisticados, o que torna esta uma soluo mais cara. Tanto afrequncia mxima suportada, quanto a atenuao de sinal so melhores que nos cabos categoria 6.

A categoria dos cabos par-tranado podem ser encontradas impressas na capa dos cabos, entre outrasinformaes, como pode ser observado abaixo. (MORIMOTO, 2006)

Figura 12: Impresso na capa do Cabo UTP Categoria 5E

Fonte: o autor

Vale lembrar que a velocidade de transmisso doFast-Ethernet, 100 Mbit/s, s alcanada com uma largura debanda de 31,25 MHz, ou seja, analisando as categorias dos cabos, s possvel atender esta banda requeridacom os cabos de categoria 5 ou superior.

Se a velocidade de transmisso dos cabos e a banda requerida esto diretamente associados s caractersticasdos cabos como a resistncia, condutncia, indutncia e capacitncia, como fora citado h pouco, a distnciadeste condutor tambm causar alteraes nestes valores importantes para a transmisso dos dados. Paraassegurar que os cabos ofeream larguras de banda compatveis com suas categorias e consequentementealcancem as velocidades de transmisso para o qual foram projetados, as normas de instalao de cabeamentoestruturado ditam algumas diretrizes a serem seguidas.

De acordo com as normas publicadas EIA/TIA568 e EIA/TIA-606, tambm no Brasil regulamentada pelaABNT atravs da NBR 14565 Procedimento bsico para elaborao de projetos de cabeamento de

telecomunicaes para rede interna , o comprimento mximo dos cabos de um cabeamento horizontal deverser de 90 metros, sendo que 10 metros a mais so aplicveis a cabos de manobra (denominados patch cords).

H ainda regulamentaes nestas normas quanto aos componentes que devem ser utilizados num cabeamentohorizontal, que so: o prprio Cabo UTP, os cabos de Manobra (ouPatch Cords) e os Conectores ou Painis deConexo (Conectores RJ-45 avulsos ouPatch Panels).


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Como o intuito principal deste trabalho testar a capacidade de transmisso nominal e real de canais detransmisso, torna-se imprescindvel a necessidade de seguir cada uma das normatizaes estabelecidas pelaEIA/TIA e ISO/IEC para com os cabos utilizados nos testes para que a os resultados no sejam influenciados

pela m instalao, utilizao inadequada ou m qualidade do produto utilizado para os testes.

Cmeras IP I: Transmisso Sem Fio

A seo anterior apresentou a comunicao atravs de meios guiados, ou seja, atravs da transmisso porirradiao eletromagntica.

Wireless

D-se o nome de Wireless ou Wi-Fi (WirelessFidelity) a toda a comunicao que feita sem a conexo por

meio de fios, como a transmisso via rdio, telefonia celular, infravermelho,Bluetooth, sistemas depaging,entre outros. (SOUSA, 2004)

Quando uma rede local de computadores formada por tecnologia sem fio, temos uma rede wireless lan.Nestas redes, os hosts possuem placas especficas para esta tecnologia, como por exemplo, placas de redewireless 802.11b, que se comunicam atravs sinais emitidos e recebidos por suas antenas com os roteadoreswireless da rede na forma de sinais de rdio de baixa potncia.

A utilizao de redes wireless cresce a cada ano graas facilidade de instalao, onde no necessria aimplantao de qualquer infra-estrutura, aliada tecnologiawireless embarcada nos computadores disponveisno mercado. Na atualidade, todos os computadores mveis j so comprados contendo placas embutidas derede 802.11b/g. As redes wireless tambm so uma excelente sada quando no h tempo para a montagem deuma infra-estrutura, e h uma necessidade emergencial para atender uma grande quantidade de pontos, comonuma palestra ou eventos similares, pois pode-se apenas conectar um roteadorwireless a um ponto da rede queesteja conectado internet e todos os usurios que estiverem na nuvem de alcance daquele sinal tero uma rede sua disposio.

As redes sem fio no substituem totalmente as redes cabeadas por vrios motivos, como podemos citar asegurana e a velocidade, mas podem ser usadas em combinao com LANs cabeadas, onde os pontos quenecessitam de mobilidade so ligados rede pelo meio wireless e as estaes fixas so ligadas rede via cabometlico.

As vantagens de uma rede local wireless so vrias, porm suas facilidades sempre se depararam com oproblema da falta de padronizao. Este problema era um obstculo ao crescimento efetivo das tecnologiaswireless, uma vez que cada fornecedor apresentava uma abordagem diferente, o que fazia com que os usuriosse retrassem, evitando as solues proprietrias.


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Como esta tecnologia tinha uma grande perspectiva de crescimento o IEEE estabeleceu, em meados dos anos90, um comit para definir protocolos de transmisso para redes sem fio. Este comit, ou grupo de estudo como chamado, foi o 802.11. Em meados de 1997 foram aprovados os primeiros padres para redes sem fio: IEEE802.11a e 802.11b. Certamente, o sucesso do padro est conectado convergncia da interoperabilidade entrediversas abordagens proprietrias para uma abordagem padronizada. (DANTAS, 2002)

A introduo do IEEE 802.11, semelhantemente ao que ocorreu com as clssicas redes guiadas, permitiu umaumento no nmero de fabricantes que puderam prover servios de redes locais wireless baseados em umsistema padro e aberto. Aliado a isto, vieram tambm a maior competitividade e a consequente reduo doscustos desta tecnologia.

Em geral, a responsvel por uma variedade de funes de transmisso de dados a camada de enlace (camada 2do modelo OSI), incluindo tambm a certificao dos dados antes de serem transmitidos pelo sistema cabeadoou a rdio, bem como as funes de controle de fluxo e de erro. A subcamada de controle de acesso mdia,que ocupa a poro mais baixa da camada de enlace de dados, como seu prprio nome sugere, controla o acesso

ao meio fsico de transmisso. A est concentrada a maior ateno por parte do comit.

Com a normatizao 802.11, o IEEE define os chamados CSMA/CA (Carrier SenseMultiple AccessWithCollisionAvoidance) e RTS (RequesttoSend)/CTS (CleartoSend) como mtodos de controle de acesso aomeio em redes WLAN. Neste caso, o equipamento que deseja transmitir dados envia um sinal equivalente a umRTS de uma comunicao serial aos transceptores das estaes de trabalho da rede e efetivamente transmite ainformao somente aps receber o CTS correspondente da rede, que se encontrar no estado de espera paraque possa haver a transmisso da informao. Caso o CTS no seja recebido pelo usurio que deseja iniciaruma transmisso na rede, ser entendido que o canal est ocupado, e uma nova tentativa de conexo ser feitanum intervalo aleatrio de tempo. Portanto, o usurio apenas transmite quando receber o sinal de que o canalest efetivamente livre. (DANTAS, 2002)

Para as diversas implementaes do padro, foram escolhidas faixas de frequncia que no necessitavam delicenciamento das Agncias reguladores, como o ISM e U-NII. A faixa do ISM compreende trs segmentos doespectro: de 902 a 928 MHz, de 2400 a 2483,5 MHz e de 5725 a 5825 MHz. J a U-NII, apenas um segmentoque varia de 5150 a 5825 MHz. (MF101 FURUKAWA)

Como principais vantagens das redes wireless, podemos citar omenor custode instalao e explorao, j queno h necessidade de cabeamento; a maior rapidez de instalao e distribuio, considerando que no necessria a existncia de uma grande infra-estrutura de cabeamento; e a mobilidade total dentro dos limites dealcance do sinal, j que no uma topologia fixa.

Como desvantagens, entramos no assunto da qualidade de servio, uma vez que inferior quela que se verificapara as redes cabeadas j que os cabeamentos par-metlicos de categorias 5E, 6 e 6A oferecem hoje uma maiortaxa de transmisso superior s redesEthernetde 100 Mbit/s; e a segurananos aspectos de confidencialidadee integridade dos dados transmitidos, j que as interfaces de rdio so abertas, facilitando a escuta de


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informao por parte de intrusos. Este ltimo ponto constitui talvez o tema de maior preocupao no mbito dasredes sem fios.

H ainda a questo de interferncia, pois a frequncia de 2,4 GHz uma faixa liberada no Brasil e em grandenmero dos pases, isto , no necessrio obter nenhum tipo de autorizao junto ao rgo responsvel local,o que impulsiona ainda mais a utilizao de tecnologias que utilizam esta faixa, sejam as WLANs baseadas em802.11, oBluetooth (IEEE 802.15) ou outras tecnologias wireless menos conhecidas.

A questo que deve ser observada que um sistema operando no local pode causar interferncia em outro, aponto de nenhum conseguir estabelecer comunicao de forma satisfatria. Alm de equipamentos detelecomunicaes existem ainda muitos outros que podem causar interferncias na faixa de 2,4 GHz, como osfornos de micro-ondas domsticos.

Topologias

Quanto topologia, as redes wireless podem ser do tipo Ad-Hoc ou do tipo Infra-Estruturadas.

As redes infra-estruturadas so aquelas que, como o prprio nome diz, contam comuma infra-estrutura fsica desuporte que interliga os dispositivos wireless rede, como por exemplo, acess points. Neste caso existe umelemento concentrador e este se torna o equipamento central da rede, que estabelece a comunicao com vriasestaes clientes e detm as configuraes de segurana (autorizao, autenticao, controle de banda, filtros de

pacote, criptografia, etc.). Este modelo facilita a interligao com redes cabeadas e/ou com a Internet, j que emgeral o concentrador tambm desempenha o papel degateway.

Numa estrutura de rede fsica, esto presentes mltiplos ns (chamados destations) ligados aos pontos deacesso (Access Points), que tm como dispositivo equivalente nas redes cabeadas, o hub ou roteador. O AP(Acess Point) est tipicamente ligado a uma rede ethernete comunica com as estaes atravs de uma antenaemitindo e recebendo sinais de radiofrequncia. As estaes so usualmentenotebooks ou outros aparelhosequipados com placas de rede 802.11g/b/n, quepermitem o acesso via rdio atravs dos pontos de acesso.

Um AP e mltiplas estaes inseridas na rea de cobertura do primeiro formam um BSS (Basic Service Set).Estes so geralmente interligados pelo sistema de distribuio ou DS (Distribution System). Um sistema dedistribuio liga entre si distintos BSSs atravs dos APs de modo a constituir uma rede nica, permitindo assimestender a cobertura a uma maior rea geogrfica. A rede no seu todo neste contexto designadadeESS(Extended Service Set). Alm disso, o sistema de distribuio interliga atravs dos APsas vrias redeswireless que formam um ESScom outras LANs, como pode ser visto na figura abaixo:


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Figura 13: Representao de uma rede 802.11 Infra-Estruturada

Fonte: o autor

As redes 802.11 suportam roamingentre pontos de acesso, isto , um utilizadorconsegue ter continuidade desesso quando comuta entre pontos de acesso pertencentes ao mesmo ESS. Compete aos APsgerir todo o

processo de handoveratravs da troca de mensagens de sinalizao, cabendo ao sistema de distribuio atransferncia de dados entre os diferentes pontos de acesso.

J as redes Ad-Hoc so redes que no necessitam de qualquer suporte fsico, permitindo assim a constituio deuma rede de forma espontnea entre estaes, ou seja, conecta dois pontos sem a necessidade de cabos ou aindade um terceiro equipamento ativo, como um acess point, roteadorwireless ou similar. o tipo de estrutura emque no existe um ponto central de distribuio, neste caso as estaes esto interconectadas entre si.

Estas redes no estruturadas formam um ou mais BSSs, designados por IBSS. Um BSS comporta um conjuntode estaes que usam a mesma frequncia de rdio, comunicando diretamente entre si. Neste caso, uma estaono consegue falar com outra se no estiver dentro do seu alcance do sinal de rdio. H inerentes limitaes dealcance, pois sabe-se que a potncia do sinal RF decai com o aumento da distncia, sendo que no caso da

propagao atravs de obstculos o decaimento ainda mais elevado. No existe, portanto, qualquer ponto deacesso que, estando ligado ao sistema de distribuio, permita a um n comunicar com outra estao fora do seualcance de rdio, ou seja, para comunicarem entre si as estaes tm que estar dentro do alcance uma dasoutras.


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Figura 14: Representao de uma rede 802.11 Ad-Hoc

Fonte: o autor

Assim, estaes num mesmo BSS podem comunicar entre si, enquanto estaes em BSSs distintos noconseguem estabelecer qualquer conexo. A constituio de mltiplos BSSs pode ser feita recorrendo suaseparao atravs da distncia ou usando frequncias diferentes para cada um dosBasic Service Sets. Nesteltimo caso podem ser definidas vrias redes ad-hoc fisicamente sobrepostas no mesmo espao geogrfico.

Este modo de operao pode ser mais apropriado em situaes em que no haja um concentrador disponvel oumesmo em pequenas redes, porm deve-se enfatizar que a ausncia do concentrador cria vrios problemas desegurana, administrao e gerncia da rede.

Espalhamento de Espectro e Modulao

importante tambm entender as modulaes e codificaes utilizadas nestes sinais de redes sem fio, como oFHSS, DSSS e OFDM.

O espalhamento de espectro com salto de frequncia (ou FHSS) baseia-se na tcnica de codificao deespalhamento de espectro, cuja idia espalhar a potncia do sinal transmitido numa nova largura de banda,

muito maior que a necessria para transmitir o sinal original. Nesta tcnica, a SNR reduzida sem prejudicar odesempenho do sistema.

No FHSS, a banda total dividida em canais que so uma pequena largura de banda associada a uma frequnciaportadora. Um circuito gerador de cdigos pseudo-randmicos que trabalha num padro na qual os canaisficaro disponveis para a transmisso. Durante a transmisso, o sinal de informao inicia pelo canal 1 (um),

por exemplo, e passados alguns instantes, salta para o canal 3 (trs), e assim por diante, fazendo com que o sinalocupe toda a banda.


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O espalhamento de espectro por sequncia direta (DSSS) uma tcnica que se baseia em aplicar umamodulao ao sinal de banda-estreita por um sinal banda larga, de modo a espalhar o sinal no espectro defrequncias. Os sinais utilizados para o espalhamento so cdigos ortogonais ou cdigos pseudo-randmicos,conhecidos como cdigos PN (Pseudonoise), que contm um nmero finito de smbolos.

O resultado da utilizao desta tcnica em relao reduo de interferncias que aps o espalhamento dosinal, a interferncia gerada em outros sistemas no de alta potncia em uma faixa estreita, mas uma baixa

potncia em toda a faixa, similar a um rudo branco de baixa potncia.

A multiplexao ortogonal por diviso de frequncias (OFDM) uma tcnica rigorosamente no deveria serchamada de espalhamento espectral, mas de tcnica de transmisso de dados, pois baseia-se no uso de mltiplas

portadoras (chamadas de sub-portadoras), que permanecem fixas (no espectro) e no so espalhadas. Aindaassim, est classificada como espalhamento de espectro, em razo dos seus efeitos.

A tcnica funciona dividindo o sinal em partes e, cada sub-portadora transmite uma das partes do sinal. A taxa

total de transmisso depende de quantas portadoras so utilizadas. Alm de permitir a utilizao de baixapotncia em cada uma das sub-portadoras, esta tcnica, utilizada no padro 802.11g e 802.11a, mais robustaaos efeitos de multipercursos que as tcnicas de espalhamento espectral apresentadas.

Padres 802.11

O comit 802.11 do IEEE aprovou em meados de 1997 os padres os padres 802.11b e 802.11a. Atualmente,o IEEE continua trabalhando nos padres para a indstria de WLANs, e ainda outros padres para redes semfio, como os de WPAN (Wireless PersonalArea Network), no qual se inclui oBluetooth (802.15), o BBWA(Broadband Wireless Access , com o grupo 802.16), e o WiMax.

Tabela 08: Grupos do IEEE 802.11

GRUPO O QUE FAZ

802.11a Padro que trabalha em 5GHz com taxas de 54Mbit/s

802.11b Opera em 2,4 GHz com taxas de 11Mbit/s

802.11e Adiciona QoS ao 802.11a/b/g p/ aplicaes de voz e vdeo

802.11f Melhora a autenticao na comunicao entre APs

802.11g Opera em 2,4 GHz com taxas de 54 e 108Mbit/s

802.11i Substitui a criptografia WEP e opera com o AES

802.11nRedes Wi-Fi mais rpidas, mais seguras, c/ maior alcance, e que consomem menos

energia.


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Fonte: o autor

Dentre os padres do 802.11, torna-se mais importante o entendimento dos seguintes:

o IEEE 802.11a: Padro que opera na faixa de 5GHz, utilizando modulao OFDM com 52portadoras e atingindo uma velocidade mxima de 54 Mbit/s. Possui 12 canais no sobrepostos,sendo 8 para aplicaes indoore 4 para aplicaes ponto-a-ponto. As portadoras possuem

largura de banda de 16,6 MHz, com espaamento de 20MHz.o IEEE 802.11b: Opera na faixa de 2,4GHz utilizando modulao CCK, DQPSK e DBPSK, com

tecnologia DSSS, atingindo a velocidade mxima de 11Mbit/s. Possui 12 canais nosobrepostos, sendo 8 para aplicaes indoore 4 para aplicaes ponto-a-ponto. As portadoras

possuem banda com largura de 22MHz, com espaamento de 5MHz.o IEEE 802.11g: O padro opera na faixa de 2,4GHz, utilizando a modulao OFDM e atinge

velocidade mxima de 54Mbit/s. Ele compatvel com o 802.11b, ento, pode operar com umaportadora ou com vrias, e deve implementar as mesmas modulaes. Possui 13 canais nosobrepostos com banda de 22 MHz e espaamento de 5MHz. Este padro equaciona a principaldesvantagem do 802.11a, que utilizar a frequncia de 5GHz e no permitir inter-operao com802.11b. O fato de o 802.11g operar na mesma frequncia do 802.11b (2,4 GHz) permite queequipamentos de ambos os padres (b e g) coexistam no mesmo ambiente, possibilitando assim

evoluo menos traumtica das instalaes. Alm disso, o 802.11g incorpora vrias dascaractersticas positivas do 802.11a, como a de utilizar tambm a modulao OFDM (alm daDSSS) e taxa prxima aos 54Mbit/s nominais. Por oferece um melhor alcance numa melhor taxade transmisso (exceto pelo 802.11n) tornou-se o mais utilizado no mercado atualmente. Hainda equipamentos com o mesmo padro de 802.11g (ainda no normatizados) que oferecemuma velocidade de transmisso de 108Mbit/s, muito comuns e acessveis no mercado.

o IEEE 802.11n: padro que opera na faixa de 2,4 e 5GHz. Baseia-se principalmente em antenasMIMO, ou seja, utiliza uma combinao de antenas para uma melhor performance de sinal,alcanando at 600Mbit/s para configuraes 4x4 (4 antenas emissoras e 4 antenas receptoras).O padro ainda novo e, justamente pela novidade, ainda mostra-se como uma tecnologia cara.Os equipamentos compatveis (placas, acess points) ainda no se difundiram a todos os produtosnovos do mercado, e ainda no apresentam preos acessveis.

Cmeras IP I: Consideraes finais

Este tutorial pare I procurou apresentar os fundamentos tericos necessrios para que os testes comparativos deuso das solues de transmisso de sinais das cmeras IP tornem-se possveis e corretos. Inicialmenteapresentou noes de comunicao, com nfase nos sinais transmitidos, e a seguir apresentou noes sobre osmeios de transmisso, com ou sem fios.

O tutorial parte II apresentar os materiais e mtodos utilizados no teste, os resultados dos testes realizados, aavaliao comparativa dos resultados obtidos e as concluses finais.

Referncias


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SIQUEIRA, Ethevaldo Trs Momentos da Histria das Telecomunicaes no Brasil, 2 Edio Dezembro Editorial, 1999.

SIQUEIRA, Ethevaldo Grandes Personalidades das Comunicaes, 1 Edio Dezembro Editorial,2001.

GADELHA, Julia A Evoluo dos Computadores.Universidade Federal Fluminense, 2001. Pesquisa on-line site Instituto de Computao. Disponvel em:

http://www.ic.uff.br/~aconci/evolucao.html

Acesso em 28 de junho de 2010

SOARES, Luis Fernando G.; LEMOS, Guido; COLCHER, Srgio Redes de Computadores: Das Lans,Mans e Wans s Redes ATM, 2 Edio Editora Campus, 1995.

SOUSA, Lindeberg Barros de Redes de Computadores Dados, Voz e Imagem, 7 Edio Editorarica, 2004.

DANTAS, Mario Tecnologias de Redes de Comunicao e Computadores EditoraAxcel Books, 2002.

PINHEIRO, Jos Mauricio S. Guia Completo de Cabeamento de Redes, 1 Edio Editora Campus,2003.

PINHEIRO, Jos Mauricio S. Projeto e Construo de Redes - Curso Seqencial de Computadores UniFOA, Centro Universidade de Volta Redonda, Volta Redonda, 2005.

MARTIGNONI, Marcos Aurlio Apostila de Cabling I Lucalm,2004. Pesquisa on-line site Lucalm.Disponvel em:

http://www.lucalm.hpg.ig.com.br/cabeamento.htm


MORINOTO, Carlos E. Tipos de Cabos de Rede Guia do Hardware, 2006. Pesquisa on-line site Guia dohardware. Disponvel em:


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http://www.guiadohardware.net/guias/14/index2.php


MF 101 FURUKAWA Introduo Tecnologia de Redes Apostila de Treinamento Furukawa CertifiedProfessional.

CATLOGO DE PRODUTOS SONY, disponibilizado impresso pelo fabricante.

CATLOGO DE PRODUTOS D-NET, disponibilizado impresso pelo fabricante.

CATLOGO DE PRODUTOS SMC, disponibilizado impresso pelo fabricante.

CATLOGO DE PRODUTOS FURUKAWA, disponibilizado impresso pelo fabricante.

Cmeras IP II: Introduo


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Em 1844, Samuel Morse apresentou ao mundo o nascimento do telgrafo, e logo em seguida (1876) o escocsAlexander Graham Bellprovou ao pblico e ao monarca imperadorDom Pedro IIque seu invento magnficofuncionava: o telefone. Ainda naquele mesmo sculo, no ano de 1895, Guilherme Marconi ps a funcionar naEuropa a primeira transmisso oficial de telefonia sem fio, fato apresentado um ano antes no Brasil pelo padregachoRoberto Landell de Moura, 1894. As telecomunicaes, que tm hoje no mais do que 150 anos,cresceram estrondosamente em pouco tempo, e as projees para seus prximos anos so igualmenteambiciosas. (SIQUEIRA, 1999/2001).

J no sculo XX, nos anos 50, surgiram os primeiros computadores. Desde ento, diminuio de tamanho,aumento da capacidade de processamento e diminuio de custo foram as tendncias que levaram difuso dosmicrocomputadores que hoje alcanam a categoria de ultra portteis. (GADELHA, 2001)

Quando eram mencionadas as redes de comunicao anos atrs, pensava-se diretamente numa rede telefnica,j que naquela poca as redes eram projetadas para atender exclusivamente o trfego de voz que demandapouca banda passante. No entanto, o crescimento levou distribuio dos dados, onde ento se tornou

necessria a comunicao entre os extremos para que seja possvel a troca de informaes. (SOARES, 1995)

Hoje as redes de comunicao so projetadas para seremfuture proof, ou seja, do ingls, prova de futuro,que so redes capazes de atender s demandas de hoje, do amanh e de um futuro prximo sem a necessidadede grandes reformas em sua infra-estrutura principal. As redes de comunicao de hoje tornaram-sesimplesmente a resposta para a troca de qualquer tipo de informao, e sem elas, o mundo ainda estaria

praticamente mudo e estancado. (SOUSA, 2004)

Impulsionados por todo este avano das telecomunicaes e da alta disseminao da tecnologia em geral naatualidade, os sistemas de Circuito Fechado de Televiso (CFTV) tm ganhado cada vez mais espao nosnegcios do ltimo sculo. No apenas para segurana de espionagem e pequenas instalaes como era visto,mas hoje com projetos mais ousados, amplos e aliados a outras tecnologias, visando entregar nas mos dousurio mais informao e mais controle usando cada vez menos infra-estrutura.

A cada ano novos equipamentos desembarcam no nosso mercado e novas exigncias surgem por parte dosconsumidores. So desafios que impulsionam a busca por mais qualidade tanto nos equipamentos como na mode obra que projeta seus sistemas. Por este motivo, h uma grande carncia no mercado por informao e

qualificao neste setor, assim como h em qualquer outra rea em pleno desenvolvimento.

Cada vez mais os benefcios do CFTV Digital substituem a tecnologia anteriormente dominante (analgica) portodas as suas vantagens, mas principalmente pela possibilidade de conexo em rede, permitindo o acesso localou remoto, reduo de infra-estrutura de instalao, melhores recursos de informtica, acesso a qualquermomento, gerenciamento de permisses de acessos, de histrico, de eventos, entre outras.


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No decorrer da era digital as cmeras IP conseguiram alavancar o crescimento dos sistemas de segurana,colocando-se frente e no contendo o avano da tecnologia. Estas cmeras combinam cmeras convencionaiscom toda uma inteligncia de processamento, ou seja, no mais somente uma cmera analgica, mas umacmera com caractersticas de um web server, incluindo a digitalizao e compactao de vdeo, retirando o

processamento da imagem do computador e conseqentemente reduzindo a quantidade de informaotransmitida. O resultado do vdeo processado transportado atravs de uma rede, seja ela cabeada ouwireless,no protocolo TCP/IP, e armazenado em um computador com o Software de Gerenciamento e Controle de Vdeo(NVR).

Este sistema de vdeo em rede utiliza o processamento nas cmeras como forma de reduzir a utilizao dabanda, permitir a utilizao da infra-estrutura de rede existente e ampliar as capacidades e conectividades dosistema de CFTV. Assim possvel proporcionar uma resoluo ainda superior, qualidade de imagemconsistente, possibilidade de POE (Power Over Ethernet- Alimentao de Energia utilizando o mesmo cabo

par tranado que trafega a informao), utilizao de dispositivos de rede Wireless (Wi-Fi), possibilidade deintegrar PTZ (Pan/Tilt-Zoom - movimentao da cmera nos eixos horizontal, vertical e emzoom,respectivamente), incluso de udio, vrias entradas e sadas digitais, acionamento de dispositivos extras paraintegrao do sistema geral de segurana, e uma infinidade de provas da flexibilidade.

No menos importante do que toda esta infra-estrutura de equipamentos que mantm o avano do CFTV atransmisso dos dados das cmeras para osoftware. Fibras pticas, Wi-Fi e cabeamento metlico par-tranadoUTP e STP so algumas das opes mais usadas em projetos bem elaborados. To importante quanto a prpriainformao, tambm a forma como ela tratada e a qualidade com a qual ela apresentada. (SOUSA, 2004)

A soluo Wi-Fi permite que cmeras estejam espalhadas numa nuvem de alcance do sinal e consigamtransmitir dados por sinais de rdio freqncia de baixa potncia. As cmeras operam com placas de rede (ouassociadas aos roteadores que possuam estas placas) e possuem antenas pelas quais recebem e enviam os dados.O sinal irradiado nos casos mais comuns segue o padro IEEE 802.11: opera na faixa de 2.4 GHz ou 5.2 GHz,rea de cobertura restrita, podendo variar de acordo com o alcance do sinal (aproximadamente num raio de at500m), usualmente com velocidades de 54 a 300 Mbit/s embora o range mais utilizado esteja mesmo entre 54 e108 Mbit/s. Esta tecnologia geralmente mais cara do que os cabeamentos de rede par-metlicos comunsdevido ao valor dos equipamentos ativos, mas podem se equivaler para uma quantidade grande de pontos deacesso onde a metragem de cabos aumentaria consideravelmente ou onde h urgncia no atendimento adeterminados pontos e no h tempo para a instalao de uma infra-estrutura fsica de cabos.

O cabeamento par tranado hoje a forma mais utilizada para transmisso de dados em redes de computadores.Com a flexibilidade de instalao, tem conquistado cada vez mais espao e no tem deixado de evoluir. Os

primeiros cabos, os 10BaseT, alcanam o mximo de taxa de transferncia de 10 Mbit/s. Hoje j existem cabosde par tranado operando em 100 Mbit/s (100BaseT) e 1000 Mbit/s (1000BaseT), atendendo s normas emvigor nas categorias 5, 5E, 6 e 6A. Seu gargalo de instalao est no limite de comprimento do caboregulamentado pelas normas da EIA/TIA (90 metros por trecho). (DANTAS, 2002)

Com as varias possibilidades de projeto, no h parmetros comparativos que possam nortear uma decisoacertada e tecnicamente baseada para a viabilidade de utilizar-se uma cmera cabeada, o que demanda maiscustos de mo-de-obra, infra-estrutura de tubulao e cabeamento, ou utilizar-se uma soluo wireless queelimina a necessidade de um meio de conexo fsico entre osoftware e o dispositivo de captura de imagens,mas inclui o custo dos equipamentos ativos. A falta de uma base slida na tomada de deciso resulta em perda


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Figura 1: Cmera IP Sony Ipela SNC-CS50NFonte: Catlogo de Produtos Sony.

Devido a esta caracterstica das cmeras houve a escolha pelo cabo metlico de par-tranado (UTP) deCategoria 5E, que oferece uma banda passante de 100MHz e uma velocidade de transmissoEthernetde 100Mbit/s. Estes cabos, como j mencionado anteriormente, seguem o padro das normas ISO/IEC e EIA/TIA paracabeamento estruturado onde, portanto, por limitao da prpria norma, o comprimento mximo dos cabos foiestipulado em 90 metros de linkpermanente. Neste caso ospatch cords utilizados no so levados emconsiderao, contudo, todos os cabos foram certificados para garantir sua qualidade. Alm disso, os cabos

utilizados foram conectorizados empatch panele conector fmea RJ-45 tambm de Categoria 5E, formandoum linkpermanente que foi igualmente certificado antes da execuo de cada teste.

Figura 2: Representao de umLinkPermanente

Fonte: o autor

Na tecnologia wireless, optou-se pela utilizao da normativa dada pelo grupo IEEE 802.11g, que opera nafaixa de 2,4GHz e, por padro, atinge velocidades de 54 Mbit/s. Como foi necessrio que a velocidade detransmisso de ambas as tecnologias fosse a mesma, adotou-se ento a linha de equipamentos 802.11g queatinge velocidades de 108 Mbit/s, pois, ainda que no normatizados nestas velocidades pelo IEEE, so comunsno mercado, apresentam boa estabilidade e atingem s velocidades prometidas.

Os testes propriamente ditos foram executados nas dependncias desta faculdade e foram conduzidos emdiferentes ambientes, simulando as situaes de espao fechado (com obstculos) e espao aberto (semobstculos).


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Figura 3: Representao de Espao Aberto e Espao Fechado

Fonte: o autor

Para as medies de espao fechado, tanto para cabeamento metlico quanto parawireless, os equipamentosforam instalados nas salas de aula nos corredores da faculdade onde h obstculos (paredes) que separam oemissor do receptor no canal de comunicao. Os testes foram conduzidos para a tecnologia de cabo UTP at adistncia limite de linkpermanente: 90 metros. Para a tecnologia wireless, os testes foram executados at adistncia mxima em que no houvesse mais potncia suficiente na recepo do sinal para ostreamingdevdeo.

Igualmente, para os testes em espao aberto, o cabeamento metlico UTP foi limitado 90 metros de linkpermanente e o teste com wireless seguiu at a distncia onde houve suficiente recepo de sinal. Neste caso, os

equipamentos foram instalados numa rea totalmente livre de obstculos, sem paredes, cobertura ou muros, deforma que no houvesse obstruo do sinal de maneira alguma. O colhimento dos dados nos testes foi feito deduas maneiras, novamente visando fugir de tendncias ou erros que prejudiquem alguma das tecnologias. O

software de gerenciamento e controle de vdeo, fornecido pelo prprio fabricante das cmeras(softwareRealShot Manager, da SONY), fornece parte das informaes necessrias para a comparao dosdados, principalmente a taxa de transmisso de bits instantnea (bitstream atingido) e a quantidade de quadros

por segundo (FPS) da imagem que est sendo enviada da cmera atravs do canal de comunicao. Paracomparao, utilizou-se umsoftware daLucent Technologies, oMyVitalAgent, que calcula, tambminstantaneamente, a velocidade de transmisso dos dados na rede, entre outras informaes.


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Figura 4: SreenShotdo SoftwareRealShot Manager

Fonte: o autor

Figura 5: ScreenShotdo SoftwareMyVitalAgent

Fonte: o autor

Os testes foram feitos ao conectar a cmera IP ligada rede atravs de cabo ou wireless ao computador com osoftware de gerenciamento de vdeo, que capta as imagens e apresenta as informaes necessrias, conformeesboo de projeto, apresentado no anexo I.

Materiais Utilizados


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Nos testes foram utilizados vrios materiais e equipamentos, todos cedidos de alguma forma por empresasrepresentantes ou fabricantes dos produtos para a realizao dos testes.

Testes com Cabo

Para os testes com cabo metlico de par-tranado, foram utilizados os seguintes materiais, ferramentas esoftwares, com suas especificaes de acordo com os manuais dos respectivos fabricantes:

y 855 metros de Cabo Eletrnico MultiLan U/UTP 24AWGx4P Categoria 5E CM RoHS Furukaway 1Patch PanelMultiLan Categoria 5E 24P T568A/B RoHS Furukaway 18 Conectores Fmea RJ-45 MutiLan Categoria 5E T568A/B RoHS Furukaway 3Patch Cords Metlicos U/UTP MultiLan Categoria 5E c/ 2,5m RoHS Furukaway 1Switch 8 Portas GigabitEthernet10/100/1000 Mbit/s GSD-803 - Planet Networkingy 18 Tomadas Aparentes p/ 1 Porta RoHS Furukaway 1 Chave de InseroPuch Down c/ Impactoy 1Decapador de Cabosy 1 Computador HP DV2610 Processador AMD Turion 64 X2 1.9GHz, c/ 2GB de Memria RAM,

interface de rede 100Base-TX e Wireless 802.11b/g 54 Mbit/s, c/ Sistema Operacional Windows 7Professional

y 1 Cmera IP SNC-CS50N - Sony Ipelay SoftwareRealShot Manager Advanced, verso 1.1.0y SoftwareMyVitalAgent, verso 8.0.1

Testes com Wireless

Os testes com a tecnologia Wireless 802.11g 108 Mbit/s foram executados com a utilizao dos seguintesmateriais, ferramentas e softwares:

y 1Wireless RouterSuper G &eXtended Range 108M DN-WR642G D-nety 1Wireless USB2.0AdapterEZConnect 802.11g 108 Mbit/s SMC Networksy 1Patch CordMetlico U/UTP MultiLan Categoria 5E c/ 1,0m RoHS Furukaway 1 Computador HP DV2610 Processador AMD Turion 64 X2 1.9GHz, c/ 2GB de Memria RAM,

interface de rede 100Base-TX e Wireless 802.11b/g 54 Mbit/s, c/ Sistema Operacional Windows 7Professional

y 1 Cmera IP SNC-CS50N - Sony Ipelay SoftwareRealShot Manager Advanced, verso 1.1.0y

SoftwareMyVitalAgent, verso 8.0.1

Mtodos Utilizados

Testes com Cabo


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Para o colhimento de dados utilizando-se cabos de par-tranado, testes com diferentes distncias foram feitosnas dependncias desta faculdade, no Bloco de Engenharias (salas de aula) utilizando a extenso total doscorredores, no caso dos testes para ambiente fechado. Para os testes em ambiente aberto, o campo de futebol dafaculdade foi usado, devido sua extenso e inexistncia de obstculos que interfiram na transmisso dedados.

Como houve a necessidade de testar uma grande quantidade de links de distncias variadas, foram utilizados

vrios trechos de cabo UTP com 5 metros de diferena entre cada at o limite mximo de 90 metros, ou seja,links com 5, 10, 15, 20, 25 metros, e assim sucessivamente. Os cabos UTP, medidos e cortados nas distnciasnecessrias, foram conectorizados na traseira dopatch panelem uma de suas extremidades (utilizando-se oDecapador de Cabos UTP e a Chave de InseroPuch Down c/ Impacto), conforme as normas da ISO/IEC eEIA/TIA recomendam.

A outra extremidade livre dos lances de cabo foi conectorizada em um conector fmea RJ-45, e acomodadanuma tomada aparente para 1 porta (ou ponto), formando assim um linkpermanente, conforme ilustrado nafigura 2.

Figura 6: Conectorizao emPatch Panel

Fonte: o autor

Figura 7: Conectorizao em Conector Fmea RJ-45

Fonte: o autor


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Figura 8: Acomodao do Conector Fmea RJ-45 em Tomada 1P

Fonte: o autor

Para uma melhor organizao dos cabos, todos foram identificados em sua distncia total e receberam nopatchpanele na tabela de resultados o nome com o prefixo Link, seguido de sua distncia total, em metros. Porexemplo: Link05 para o linkde 5 metros, Link35 para o linkde 35 metros, Link90 para o linkde 90 metros, e

assim sucessivamente.

A cmera Sony SNC-CS50N foi conectada sua fonte de energia 12 Volts em sua parte traseira, onde tambmse encontra a porta para interfaceEthernetdo equipamento.

Figura 9: Painel de Conexes (Cabo) da Cmera SNC-CS50N

Fonte: o autor

Utilizando-se um dospatch cords de categoria 5E com 2,5 metros de comprimento, a interface ethernetdacmera SNC-CS50N foi conectada ao ponto da tomada com o conector RJ-45 Fmea, tambm Categoria 5E.


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Figura 10: Conexo da Cmera Tomada RJ-45

Fonte: o autor

Na outra extremidade deste link, o cabo do linkpermanente est conectorizado numa das portas dopatch panel.Para a conexo do computador com esta porta dopatch panel, colocou-se um equipamento ativo no caminho:

umswitch8 portas GigabitEthernet. No equipamentoswitch escolhido todas as 8 portas do equipamentotrabalham com a velocidade de conexo de 10/100/1000 Mbit/s, fato proposital para que no seja oequipamento o limite de velocidade de transmisso do link.

Figura 11: Switch8 Portas 10/100/1000 Planet

Fonte: o autor

Oswitch de 8 portas foi conectado energia e duas de suas portas foram usadas para conectar, por meio de doispatch cords Categoria 5E de 2,5 m cada, a porta ethernetdo notebookcom a porta RJ-45 dopatch panelcorrespondente ao link ser testado naquele momento. Desta forma, conectorizando todos os cabos e ligandotodos os equipamentos, a parte frontal doswitch, que possui leds que indicam a velocidade de transmisso em

cada porta (10, 100 ou 1000 Mbit/s), mostra que ambas as portas conectadas esto utilizando a velocidade de100 Mbit/s, conforme j era previsto teoricamente.


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Figura 12: Parte Frontal doPatch Panel

Fonte: o autor

Figura 13: Conectorizao no Switch8 Portas

Fonte: o autor

Figura 14: Conectorizao doPatch CordaoNotebook

Fonte: o autor

Desta forma, estando todas as conexes finalizadas, h um linkque interliga, atravs doswitch, a porta ethernetdo notebook interface ethernetda cmera IP. Antes de cada teste, todo o linkfoi certificado para garantir seucompleto atendimento s normas de cabeamento estruturado. Ospatch cords receberam a nomenclaturaPatchCord01, 02 e 03, sucessivamente, e esto certificados conforme segue nos anexos II e III. Os cabos de link

permanente foram igualmente certificados, com seus relatrios apresentados tambm nos anexos II e III. Oesquema de ligao obedece ao proposto no anexo I.

Aps o linkter sido estabelecido com sucesso, osoftwareRealShot Manager Advanced identifica e adicionaautomaticamente a cmera aos dispositivos disponveis na rede. Neste momento algumas configuraes foramsetadas na cmera atravs o painel de configuraes de dispositivos dosoftware, para usufruir do mximo dequalidade que o equipamento possa oferecer, visando padronizar os testes.

Os itens configurados na cmera foram os seguintes:


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DeviceConfiguration:

y General: CameraName: Camera001y Codec: MPEG4y Resolution: 704x480y BitRate: 2048 kbit/sy FrameRate: 30 fps

Layout Property:

y CameraNamey Timey FPSy Bandwidth

A partir destas configuraes, os testes foram iniciados da seguinte forma: a cmera foi fixada num local deforma que fosse possvel registrar para todos os testes a mesma imagem, com a mesma quantidade de

movimento. Isto porque as cmeras com compactao de imagem e CODEC MPEG4 eliminam as partesrepetidas da cena cada frame por segundo, ou seja, caso numa imagem nada de novidade seja captado pelacmera em relao ao frame anterior, nada transmitido. Portando foi imprescindvel mant-la captando umaimagem sempre em movimento para todos os testes.

A imagem captada pela cmera e apresentada pelosoftware foi analisada de duas maneiras diferentes: asinformaes do prpriosoftwareRealShot Manager, e as informaes dosoftwareMyVitalAgent. Osoftwareapresenta na tela, conforme o layout foi configurado previamente, o nome da cmera, a hora exata da captaodaquela imagem, a quantidade de frames por segundo (FPS) e a banda que est sendo utilizada para atransferncia deste vdeo. Estes valores foram anotados numa planilha para cada linkde teste. Igualmente, o

softwareMyVitalAgent, fornece a informao da quantidade de bits que est trafegando na rede naquele instante,alm de informaes como a quantidade total de bits enviados e bits recebidos, o tempo de conexo e o valormximo de velocidade alcanado. A velocidade instantnea fornecida por este ltimosoftware tambm foianotada em planilha.

Vale observar que osoftwareMyVitalAgentapresenta a velocidade total de toda a rede naquele instante. J osoftwareRealShot Managermostra o bitstream utilizado apenas para a transmisso da imagem. Por este motivo,o computador que foi utilizado durante os testes se manteve conectado apenas cmera que estava sendotestada no momento das medies. No houve utilizao paralela de outros programas ou de troca de

informaes com outras redes, sejam elas internet ou redes locais, garantindo assim a veracidade dos resultadosapresentados.

Este processo repetiu-se para todos os links, desde o Link05 at o Link90, e em ambas as situaes: espaoaberto e espao fechado.

Testes com Wireless


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Figura 16: Cmera SNC-CS50N e WirelessRouterDN-WR642G

Fonte: o autor

Figura 17: Conexo entre Cmera e WirelessRouter

Fonte: o autor

Feitas estas ligaes, o linkda cmera ao roteadorwireless torna-se ativo, e o sinal wireless est disponvel paraa conexo dos hosts.

Para que o notebookseja capaz de conectar-se rede wireless utilizando a tecnologia 802.11g e a velocidade de108 Mbit/s, tornou-se necessria a utilizao de um AdaptadorWirelessUSB2.0 802.11g 108 Mbit/s, j que a

placa wireless do prprio notebook tambm 802.11g porm de apenas 54 Mbit/s. Desta forma, o adaptadorUSB foi conectado ao notebook(visto tambm na figura 14) e instalado conforme orientaes do fabricante.

A partir deste instante, o sistema operacional Windows Seven Professionalidentifica as redeswirelessdisponveis, onde possvel identificar a rede na qual a cmera est conectada.

Ao conectar-se rede osoftwareRealShot Manager Advancedidentifica os dispositivos disponveis na novarede e os adiciona automaticamente. As mesmas configuraes utilizadas para os testes com cabo foram setadas

para os testes com wireless, e os mesmossoftwares em suas mesmas configuraes foram utilizados paraidentificar os dados necessrios sobre a transmisso do sinal na tecnologiawireless.


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Assim como nos testes com cabo, a cmera foi fixada de forma a captar sempre a mesma imagem em constantemovimento, visando utilizar sua mxima capacidade.

Este processo repetiu-se para todos os links, desde oLink05 at a mxima distncia onde foi possvel identificarsinal, e em ambas as situaes: espao aberto e espao fechado.

Cmeras IP II: Resultados

Os valores encontrados durantes os testes, medidos emframes no caso de FPS, e em Mbit/s no caso daVelocidade de Transmisso, foram registrados para cada linkem cada uma das situaes (espao aberto eespao fechado). Os resultados finais obtidos so apresentados a seguir.

Os resultados so apresentados em forma de planilha e grfico. O linkrecebe o nome formado pelo prefixoLINK seguido pela distncia, em metros, do canal de comunicao. Vale lembrar que o bitstream mximo foiconfigurado nosoftware em 2048 Mbit/s, e a quantidade deframes por segundo (FPS) foi configurada em 30,

tambm o mximo oferecido pelo sistema, bem como a resoluo: 704x480 pixels.

Para efeito de apresentao em planilha e grfico, o bitstream medido pelosoftwareRealShot ManagerAdvancedfoi chamado de BitStream 1, e o bitstream medido pelosoftwareMyVitalAgentfoi nomeadoBitStream 2.

Testes com Cabo

Apresentam-se a seguir os testes realizados em espaos abertos e fechados.

Teste em Espao Aberto

Os resultados dos testes em espao aberto so apresentados a seguir.

Tabela 1: Resultados dos Testes com Cabo em Espao Aberto

LINKBITSTREAM 1

(EM Mbit/s)

BITSTREAM2

(EM Mbit/s)

BITSTREAMMDIO

(EM Mbit/s)

FPS

(EM FPS)

Link05 1,67 1,88 1,78 29


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Link10 1,66 1,85 1,76 27

Link15 1,67 1,85 1,76 27

Link20 1,62 1,78 1,70 29

Link25 1,59 1,70 1,65 27

Link30 1.61 1,75 1,68 28

Link35 1,63 1,70 1,67 27

Link40 1,62 1,70 1,66 27

Link45 1,59 1,81 1,70 27

Link50 1,64 1,85 1,75 27

Link55 1,65 1,86 1,76 27

Link60 1,66 1,71 1,69 27

Link65 1,62 1,84 1,73 27

Link70 1,6 1,75 1,66 27

Link75 1,61 1,70 1,66 27

Link80 1,64 1,84 1,74 27

Link85 1,62 1,80 1,71 27

Link90 1,63 1,82 1,73 27

Fonte: o autor

Figura 18: Grfico deBitStream x Distncia doLink(Cabo/Esp. Aberto)

Fonte: o autor


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Figura 19: Grfico de FPS x Distncia doLink(Cabo/Esp. Aberto)

Fonte: o autor

Teste em Espao Fechado

Os resultados dos testes em espao fechado so apresentados a seguir.

Tabela 2: Resultados dos Testes com Cabo em Espao Fechado

LINKBITSTREAM 1

(EM Mbit/s)

BITSTREAM2

(EM Mbit/s)

BITSTREAMMDIO

(EM Mbit/s)

FPS

(EM FPS)

Link05 1,66 1,83 1,75 29

Link10 1,64 1,75 1,70 26

Link15 1,57 1,70 1,64 27Link20 1,58 1,72 1,65 26

Link25 1,65 1,78 1,72 26

Link30 1,62 1,71 1,67 27

Link35 1,58 1,81 1,70 28

Link40 1,59 1,82 1,71 27

Link45 1,62 1,85 1,74 27


47/61

Link50 1,64 1,88 1,76 27

Link55 1,63 1,72 1,68 27

Link60 1,62 1,75 1,69 27

Link65 1,64 1,88 1,76 27

Link70 1,62 1,85 1,74 27

Link75 1,61 1,84 1,73 27

Link80 1,64 1,74 1,69 27

Link85 1,62 1,71 1,67 27

Link90 1,61 1,80 1,71 27

Fonte: o autor

Figura 20: Grfico deBitStream x Distncia doLink(Cabo/Esp. Fechado)

Fonte: o autor


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Figura 21: Grfico de FPS x Distncia doLink(Cabo/Esp. Fechado)

Fonte: o autor

Testes Com Wireless

Apresentam-se a seguir os testes realizados em espaos abertos e fechados.

Teste em Espao Aberto

Os resultados dos testes em espao aberto so apresentados a seguir.

Tabela 3: Resultados dos Testes com Wireless em Espao Aberto

LINKBITSTREAM 1

(EM Mbit/s)

BITSTREAM2

(EM Mbit/s)

BITSTREAMMDIO

(EM Mbit/s)

FPS

(EM FPS)

Link05 1,90 2,00 1,95 28

Link10 1,90 2,00 1,95 28

Link15 1,85 1,98 1,92 28

Link20 1,75 1,85 1,80 28

Link25 1,70 1,80 1,75 22

Link30 1,72 1,85 1,79 22


49/61

Link35 1,47 1,82 1,65 17

Link40 1,10 1,42 1,26 15

Link45 1,52 1,80 1,66 13

Link50 1,47 1,65 1,56 10

Link55 1,34 1,52 1,43 7

Documents

Câmeras IP I