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Conectando-se @o Futuro: Tecnologias e Tendências
da Comunicação Sem Fio
Prof. Elmano Ramalho Cavalcanti
http://elmano.tk
Garanhuns, PE
22/09/2017
Semana de Eletroeletrônica
Tecnologias AntigasComunicação Sem Fio
Os primórdios da comunicação a longa distância
Telégrafo
Guglielmo Giovanni Maria Marconi
Alexander
Graham Bell
1880
Photophone
Rádio
Telefone Sem Fio
Tecnologias AtuaisComunicação Sem Fio
NFC: Near Field Communication
Comunicação por Campo de Proximidade
● Baseado em RFID
● 13,56 MHz
● Curtíssimo alcance (< 10cm)
● Taxa de Tranmissão de até 424 kbps
Pequeno alcance
Aparelhos eletrônicos- TV
- Videogame
- DVD/Blu-ray player
- Ar-condicionado
- Portão de garagem
Ainda popular em aplicações industriais, científicas e médicas
Infravermelho
Desenvolvido por Bluetooth Special Interest Group
Indústria Mobile personal area networks
Hardware
compatível
Computadores, celulares, videogames,
headset, etc.
Alcance Geralmente até 10 m;
5.0: 40–400mhttps://www.bluetooth.com/specifications
Versão 5.0: foco no mercado de IoT
a) Bluetooth® BR/EDR: 1-1 (ponto-a-ponto)
Ex: headset, caixa de som, in-car audio
a) Bluetooth® Low Energy
● 1:1 (tranf. dados)
● 1:m (broadcast)
● m:n (mesh)
https://www.bluetooth.com/~/media/files/marketing/bluetooth-connectivity.pdf
Produtos recentes de
automação residencialGoogle, Samsung, Microsoft, ...
Padrão 800-900 MHz RF range
Criador Zensys
Lançamento 2001
Setor Automação Residencial
Physical range 100 metros
Padrão IEEE 802.15.4 (2003)
Criador zigbee alliance
Lançamento 2005 (1.0)
Setor Industrial, científica e
médica
Physical range 10 a 20 metros (aprox.)
Automação residencial
Padrão IEEE 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n 802.11ac
Ano 1999 1999 2003 2009 2014
Frequência 5GHz 2,4GHz 2,4GHz 2,4 / 5 GHz 5GHz
Taxa. Trans. 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps 600 Mbps 1,3 Gbps
Alcance
interior
30 m 30 m 40 m 40 m 90 m
Alcance
exterior
120 m 120 m 120 m 250 m 300 m
Alguns estatísticas sobre WiFi no mundo: https://www.ipass.com/wifi-growth-map/
Visão Geral
Fonte: https://www.slideshare.net/ToonPeters/will-the-iot-be-ip-based
Espectro electromagnético
Tecnologias Emergentes
● Até 2017: + 11 exabytes de dados transferidos por redes móveis por mês.
● Alta demanda + Saturação do espectro de RF = "RF spectrum crisis"
Solução: Transmissão de dados por meio de ondas de luz (visível).
Algumas vantagens:
a) Escalabilidade muito maior;
b) Sem necessidade de licença de uso do espectro;
c) Ausência de interferência de Ondas de Rádio;
d) Sem efeitos nocivos de radiação;
e) Economia energética.
http://www.lificonsortium.org/
Smart LED
http://www.ngmn.org/fileadmin/ngmn/content/downloads/Technical/2015/NGMN_5G_White_Paper_V1_0.pdf
Casos de Uso
Big Data
Requisitos / Características
Taxa de dados de pelo menos 50 Mb/s (0-120 km/h);
1 Gb/s em ambientes específicos;
Baixíssima latência: 1-10ms;
Dezenas de Mb/s para dezenas de milhares de usuários;
Suporte a centenas de milhares de conexões simultâneas (redes de
sensores);
Maior cobertura geográfica;
Maior eficiência (espectro, sinal).
Menor consumo energético;http://www.ngmn.org/fileadmin/ngmn/content/downloads/Technical/2015/NGMN_5G_White_Paper_V1_0.pdf
Geração Velocidade Latência
2G 100–400 Kbit/s 300–1000 ms
3G 0.5–5 Mbit/s 100–500 ms
4G 1–50 Mbit/s < 100 ms
5G 50-1000Mbit/s < 10 ms
https://hpbn.co/mobile-networks/
Requisitos de Usuário
Local de Uso Densidade de conexões Densidade de Tráfego
Áreas densas 200-2500 /km2 D: 750 Gbps / km2
U: 125 Gbps / km2
Áreas fechas (indoor) 75000 / km2 D: 15 Tbps / km2
U: 2 Tbps / km2
Estádio 30000 D: 3,75 Tbps / km2
U: 7,5 Tbps / km2
Veículos 2000/km2; 500/trêm D: 100 Gbps / km2
UL: 50 Gbps / km2
Mínimo urbano 400/km2 D: 100 Gbps / km2
UL: 50 Gbps / km2
Mínimo rural 100/km2 D: 5Gbps /km2; U: 2,5Gbps /km2
Requisitos de Sistema
D: download U:
upload
Tendências até 2030
http://blog.euromonitor.com/2015/03/has-internet-access-become-a-basic-human-right.html
Computação Vestível (wearable)
Redes Veiculares
Aplicações de Segurança V2V● Aviso de violação de cruzamento;● Prevenção de colisão em cruzamento
Aplicações de Segurança V2V● Aviso de não-ultrapassagem
Aplicações de Segurança V2V● Aviso de Veículo de Emergência (ex:
ambulância)
Pagamento automático em estacionamento
https://www.slideshare.net/Altimeter/the-race-to-2021-the-state-of-autonomous-vehicles-and-a-whos-who-of-industry-drivers
Sistemas de Navegação por Satélite
Quasi-Zenith Satellite System (QZSS)
en.beidou.gov.cn gsa.europa.eu
glonass-iac.ru/en/ www.gps.govErros de apenas 1cm!
Esta apresentação
encontra-se disponível em:http://elmano.tk
Menu>Apresentações
https://www.slideshare.net/elmanorc