Comunicao sem FioWLAN (802.11)Edgard JamhourWLAN: Parte ITcnicas
de Modulao, Taxas de Transmisso e AlcanceFaixa de Freqncias10 -
14metros --- 10 22Hz Raios "Csmicos"10 - 13metros --- 10 19Hz Raios
"Gama"10 - 9metros 10 20Hz 10 17Hz Raios "X"10 - 8metros 10 16Hz 10
15Hz Raios Ultravioletas0,4 - 6metros 10 15Hz 10 15Hz Luz
visvel0,7- 6metros 10 15Hz 10 11HzRaios Infravermelhos10 - 4metros
300 GHz acima de Ondas Milimtricas10 - 2metros 300 GHz 30 GHz EHF10
- 1metros 30 GHz 3 GHz SHF1 metro 3 GHz 300 MHz UHF10 metros 300
MHz 30 MHz VHF10 2metros 30 MHz 3 MHz HF10 3metros 3 MHz 300 KHz
MF10 4metros 300 KHz 30 KHz LF10 5metros 30 KHz 3KHz VLF10 6metros
3 KHz 300Hz VF10 7metros 300 Hz 30 Hz ELFcomprimento da ondaat
desde faixaFREQUENCIASUSADAS NA COMUNICAO SEM FIOFaixa de Freqncias
VHF:Very High Frequency De30 MHz at 300 MHz. Rdio FM e TV aberta,
desde o canal 2 at o canal 13. UHF: Ultra High Frequency De 300 MHz
at 3.000 MHz (ou 3 GHz) Canais de TV UHF e canais para telefonia
celular. Inclui as redes WLAN da faixa de 2.4GHz SHF: Super High
Frequency Vai desde 3 GHz at 30 GHz. Satlite Banda "C", Banda "Ku"
e as freqncias para Radio Incluir as redes WLAN na faixa de
5.8GHzRADIO, TV E CELULAR E WiFiOutros Servios, inclui WiFi (2.4
GHz) 896 a 3.000 MHzDescida de sinal de Satlite Banda "C 3,7 a 4,2
GHzOutros Servios, inclui WiFi (5.8 GHz) 5,150 a 5,825GHzSubida de
sinal de Satlite Banda "C" 5,925 a 6,425 GHzRdio Digital 14,5 a
15,35 GHzDescida e Subida de sinal de Satlite Banda "Ku" 10,7 a
12,2 GHz e 13,75 a 14,8 GHzRdio Digital 10,7 a 11,7 GHzSistema
Digital 6,425 a 7,125 GHzTelefonia Celular Banda "A" e "B" 824 a
894 MHzTeleviso VHF: Canais 7 a 13 e 14 a 69 174 a 216 MHz e 470 a
806 MHzRdio FM: 99 canais de 200 KHz 88 MHz a 108 MHzTeleviso VHF:
Canais 2,3,4 e 5,6 54 a 70 MHz e 76 a 88 MHzRdio AM: 107 canais de
10 KHz 530 a 1.600 KHzSons audveis 20 a 20.000 HzSERVIOS FAIXA DE
FREQUENCIASFreqncias Licenciadas e No Licenciadas A Anatel (Agncia
Nacional de Telecomunicaes) regulamenta o uso de freqncias no
Brasil. As freqncias so classificadas em licenciadas e no
licenciadas: LICENCIADAS: necessrio pedir licena para a Anatel A
licena restrita a uma regio, e envolve pagamento pelos direitos de
uso na forma de leilo e taxas anuais. A ANATEL garante que
equipamentos no iro operar com a mesma freqncia na mesma regio, de
forma a no haver interferncia. NO LICENCIADAS: no necessrio pedir
licena para Anatel O equipamento deve obedecer a limites impostosa
sua potncia mxima. Equipamentos operam na mesma faixa de freqncia e
podem interferir entre si.Padres de Comunicao sem FioFigura da
INATELPadres de Redes sem FIO Permite cobrir reas de alcance
ilimitado Exemplo: Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) (IEEE
802.20)WWAN: Wireless Wide AreaNetworks Permite criar redes com
capacidade de cobrir cidades Exemplo: WiMax (IEEE 802.16)WMAN:
Wireless Metropolitan AreaNetwork Permite criar redes de pequeno
alcance, similares as redes locais guiadas Exemplo: WiFi (IEEE
802.11 e suas variantes, a, b, g e n). As redes WiFi podem ter sua
cobertura expandida usando a abordagem Mesh (IEEE 802.11s)WLAN:
Wireless Local AreaNetwork Utilizado para interligar dispositivos
prximos, com mtodos de comunicao com baixa potncia Exemplo:
Bluetooth (IEEE 802.15.1) WPAN: Wireless Personal
AreaNetworkFreqncia de Operao Os padres IEEE 802.11 operam em
freqncias no licenciadas: O IEEE 802.11b e g operam na freqncia no
licenciada de 2.4 GHz. Essa freqncia denominada ISM (destinada a
aplicaes Industriais, Cientficas e Mdicas) O IEEE 802.1a opera na
faixa de 5 GHz. O padro IEEE 802.11n opera em ambas as faixas. A
faixa ISM ligeiramente diferente em alguns pases.Freqncias no
Licenciadas no Brasil36 4 SIM SIM 5725 a 582530 1 SIM SIM 5470 a
572523 0,2 NO SIM 5150 a 5350 36 4 SIM SIM2400 a 2483,5Cidades
=< 500 mil hab.26 0,4 SIM SIM2400 a 2483,5 Cidades > 500 mil
hab.36 4 SIM SIM 915 a 928 36 4 SIM SIM 902 a 907,5 PMAX. (Dbm)
PMAX. (W) OUTDOOR INDOOR FAIXA DE FREQUENCIASPadres WLAN: WiFi Os
padres WLAN definidos pelo IEEE pertencem a famlia IEEE 802.11 Eles
so conhecidos pela denominao comercial WiFi (Wireless Fidelity) Ao
longo do tempo foram elaboradas vrias verses do padro, que diferem
quanto: a) A tcnica de modulao utilizada b) A mxima velocidade de
transmisso c) A faixa de freqncia de operaoPadres WiFi1) Mxima
velocidade estimada2) Nmero de taxas de transmisso3) Alcance
mximo4) Mtodos de Modulao5) Freqncia de operao7) Largura de canal8)
Nmero de canais6) Nmero de antenasModulao A modulao ter por
objetivo adequar o sinal transmitido para a freqncia usada na
tecnologia de transmisso. Por exemplo: o padro IEEE 802.11b
estabelece: Freqncia Portadora: 2.4GHz Largura do Canal: 20 MHz
Taxa Mxima de Transmisso: 11 Mbps (Mega bits por segundo) As
tcnicas de modulao estabelecem uma eficincia espectral, isto , uma
relao entre bps (taxa de transmisso) e Hertz (freqncia de
transmisso). Por exemplo, no caso do IEEE 802.11, na taxa mxima de
transmisso: eficincia espectral = 20 MHz/ 11 Mbits/s 1.8
bps/HzVelocidades dos padres IEEE 802.11Se o ambiente for muito
ruidoso, pode ser necessrio empregar tcnicas de modulao mais
conservadoras, com uma relao menor de bps/Hz. Quando isso acontece,
a velocidade mxima da taxa de transmisso reduzida.Representao do
Sinal em Smbolos (CHIPPING) Tcnica para tornar o sinal mais robusto
em relao ao rudo. Cada bit representado por um smbolo (CHIP),
contendo vrios bits. A redundncia do sinal permite verificar e
compensar erros. As tcnicas de chipping usadas em Wifi: Baker Code,
CCK, etc.Seqncia de bits de dados Seqncia de SmbolosExemplo de
chippingusando cdigos de BakerEspalhamento Espectral (Spread
Spectrum) Consiste em codificar e modificar o sinal de informao
executando o seu espalhamento no espectro de freqncias. A codificao
em smbolos gera um sinal espalhado, que ocupa uma banda maior que a
informao original, porm possui baixa densidade de potncia e,
portanto, apresenta uma baixa relao sinal/rudo. ffChippingsinal
original = poucas transies sinal codificado = muitas transiesSinal
Modulado Sem ChippingSinal Modulado Com ChippingTcnicas de Modulao
e Probabilidade de Erro Fixed Broadband Wireless,Harry R.
AndersonBPSK (Binary Phase Shift Keying )QPSK (Quadrature Phase
Shift Keying) QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Eb/No = Relao
Sinal RudoPe = Probabilidade de ErroPouco RuidosoMuito
RuidosoExemplo: IEEE 802.11n30.6 20 7/8 256QAM 8428.0 20 7/8 128QAM
73.522.9 20 3/4 128QAM 6325.8 20 7/8 64QAM
6320.218.115.410.59.54.96.22.1Relao Sinal RudoEs/N0 [dB]20 3/4
16QAM 3620202020202020Bandwidth(MHz)3/4 64QAM 542/3 64QAM 481/2
16QAM 243/4 QPSK 181/2 QPSK 123/4 BPSK 91/2 BPSK 6Code
rateConstel-lationData rate (Mbps)Tcnicas de Modulao Os padres IEEE
802.11 utilizam diferentes tcnicas de modulao: FHSS: Frequency
Hopping Spread Spectrum Usado apenas no padro original IEEE 802.11
Atualmente usado em tcnicas PAM como Bluetooth Usado tambm em
tecnologias de celular CDMA DHSS: Direct Sequency Spread Spectrum
Usado no IEEE 802.11b, g e n (na frequncia de 2.4GHz) OFDM:
Orthogonal Frequency Division Multiplexing Usado no IEEE 802.11a e
n (na frequncia de 5GHz)FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum) O
FHSS usado na banda ISM (Industrial Scientific and Medical) (banda
de 2.4 a 2.4835 GHz, aproximadamente 80 MHz). A banda de freqncia
dividida em 79 canais de freqncia com 1 MHz de largura. Ao contrrio
de outras tcnicas, a transmisso muda frequentementede canal,
segundo uma seqncia pseudorandmica (justificando o nome salto em
frequencia). Nesse mtodo, todas as estaes devem mudar de freqncia
em sincronismo. Isso obtido utilizando-se um mesmo gerador de
nmeros pseudoaleatrios. O FHSS razoavelmente insensvel interferncia
de rdio, e tem como principal desvantagem sua baixa largura de
banda.DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Tambm utilizada na
banda ISM de 2,4 GHz. Utiliza canais mais largos, e tcnicas de
modulao que fazem o sinal ocupar toda a banda do canal. Nesta
tcnica, a banda de 80 MHz dividida em 14 canais de 22MHz. Canais
adjacentes sobrepe um ao outro parcialmente, com 3 dos 14 canais
sendo totalmente no sobrepostos. Os dados so enviados por um destes
canais de 22MHz sem saltos para outras freqncias. Tanto o DSSS
quanto o FHSS so muito sensveis a presena de obstculos e outras
interferncias, que reduzem significativamente sua taxa de
operao.Canais DSSS Observa-se que apesar da modulao DSS definir 14
canais, apenas 3 no so sobrepostos.OFDM (Orthogonal Frequency
Division Multiplexing) Utilizada na banda ISM de 5 GHz; Divide o
sinal em muitas bandas estreitas, em contraposio ao uso de uma nica
banda larga, provendo maior imunidade interferncia de banda
estreita e a possibilidade de utilizar bandas nocontguas. Divide a
banda em canais de 20 MHz, que por sua vez so divididos em 52
subcanais de aproximadamente 300 KHz. Quatro subcanais so
utilizados para a correo de erros e para manter a coerncia do sinal
de freqncia. Os 48 subcanais restantes so para dados. O OFDM prov
um transporte robusto, mesmo quando a transmisso dos sinais de rdio
refletida por vrios pontos devido a obstculos.Clculo da Potncia
Recebida Para determinar o mximo alcance e a taxa de transmisso de
uma rede sem fio, deve-se determinar a potencia do sinal que chega
no receptor. A potncia do sinal geralmente expressa em dBm,
conforme a frmula abaixo: dBm = (10Log10(milliWatts)) 1 mW = 0 dBm
A converso de dBm para Watts dado pela frmula abaixo: Watts =
10((dBm - 30)/10) milliWatts = 10(dBm/10) Potencia no Receptor
Considerando o cenrio abaixo a potncia recebida pelo Receptor dado
pela frmula: PR =PT + GAT + GAR -PL onde: PR= Potencia Recebida
GAT= Ganho da antena do transmissor GAR= Ganhoda antena do receptor
PL= Perdas de percurso sem obstculosTransmissorAntenaPerdas de
Percurso sem Obstculos(Free Space Loss)Antena ReceptorPTPT+GAT
PT+GAT-PLPT+GAT-PL+GARPerda de Potncia com a Distncia A frmula que
determina a perda de potncia ao longo de um percurso sem obstculos
dada abaixo: Onde: d = distncia entre as antes do transmissor e
receptor em m = comprimento de onda do sinal em metros O
comprimento de onda do sinal dado pela relao: = c / f Onde: c a
velocidade da luz 3. 10 8 metros/s f a frequencia de transmisso:
2.4 109Hz ou 5.8 109Hz(((
||
\| =2104log 10 ) ( ddB PL=41020 / ) (dB PLdou( ) ( ) ( ) d10log
10 dB 40 dB PL + = 2 , 3 = Valor tpico para ambiente indoor 2 , 3 =
ExemploAccess Point D-Link IEEE 802.11gPER = taxa de perda de
pacotesExerccio Considerando a especificao tcnica do Bridge Dlink
DWL-G800-AP, comparar o alcance OUTDOOR especificado na ficha
tcnica com o valor estimado usando modelo de perda de percurso de
espao livre. A potncia de transmisso do equipamento e o ganho da
antena transmissora omnidirecional . Assumir: Taxa de Transmisso
Intermediria = 36Mbps Canal de Operao Intermedirio = Canal 6 =
2,437GHz (Freqncia Central) Ganho das antenas do transmissor e
receptor = 1 dBResoluo 1) Para operar na taxa de 36Mbps, conforme a
ficha tcnica do equipamento necessria uma potncia mnima recebida
de: -75 dBm . 2) A perda de percurso mxima dado pela frmula:
PL=PT+GAT+GAR-PR =15 + 1 + 1 - (-75) = 92 dBm 3) O comprimento de
onda na freqncia de2.437GHz : = c/f = 3.108 / 2.437.109 = 0,1231m
4) A distncia mxima dada por:m d 39041020 / 92==Exerccio Determine
a mxima distncia de transmisso entre dois equipamentos operando
WiFi na freqncia de 2.4 GHz. Considere os seguintes parmetros
Assumir: Taxa de Transmisso Intermediria = 2Mbps Freqncia de
transmisso = 2,437 GHz Ganho das antenas do transmissor e receptor
= 6 dBi Potncia mnima do sinal recebido no receptor: -86 dBm
Potncia do transmissor: 15 dBm
