Ligações perigosas Estudo diz que a radiação emitida por telefones celulares pode causar desde câncer até catarata




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Premissas para um Projeto de Repetidor Indoor

 

Algumas premissas devem ser seguidas na elaboração de um projeto indoor:

  • Devem ser solicitados testes na localidade a fim de avaliar os níveis de sinal internos e externos;

  • Deve se atentar para o fato dos repetidores de média e baixa potência trabalharem baseados no ganho e, por isto, um de sinal nível ruim na recepção acarretará num nível de saída também não satisfatório;

  • O problema de isolamento deve ser considerado em projetos onde antena coletora e doadora tem certa proximidade. Deve ser respeitado um valor maior de 15 dB entre a antena coletora e doadora, salvo nos projetos onde são utilizados equipamentos com módulo ICE (equipamento que garante um ganho igual a margem).

Esta isolação normalmente é conseguida devido as obstruções do ambiente indoor.

 

A isolação pode ser calculada pela fórmula:

 

|Isolação| = PTX - |L CT | + |P m|

 

Onde:

  • PTX = potência transmitida (0 dBm);

  • L CT= perdas nos cabos de teste;

  • P m= potência medida.



Figura 7: Projeto típico indoor de um edifício comercial.

 

Planejamento de um Projeto Indoor

 

Um projeto indoor deve seguir os seguintes passos:

  • 1° Passo: Testes de níveis de cobertura para verificação de quais pontos deverão ser mais beneficiados com os níveis de cobertura;

  • 2° Passo: Vistoria no local para verificar a viabilidade da instalação de um projeto de repetidor, pois algumas vezes os níveis outdoors são ruins e impossibilitam a instalação de repetidores, até mesmo os de canal seletivo;

  • 3° Passo: Dimensionamento de antenas no local a fim de que o projeto possa prover cobertura satisfatória em toda localidade;

  • 4° Passo: Realização do unifilar, de modo a definir que elementos passivos ou ativos serão utilizados no sistema, de modo a obtermos o menor número de perdas;

  • 5° Passo: Realização do link budget para saber se o projeto é viável ou não, e se viável que tipo de equipamento será utilizado;

  • 6° Passo: Confecção do projeto;

  • 7° Passo: Obra;

  • 8° Passo: Ativação e testes de cobertura.

Dimensionamento de Antenas

 

Atualmente são utilizados dois tipos de antenas para projetos indoors: Antenas diretivas e Antenas Omnis. No mercado temos antenas painéis de 7Dbi,11dBi e 13dBi, já as antenas omnis são de 2dBi ou 4dBi.

 

Para o caso da antena que coletará o sinal para o repetidor temos alguns modelos com suas respectivas aplicabilidades:

  • Antena Yagi: antena diretiva com alto ganho, própria para projetos grandes que necessitem de muita potência;

  • Antena Painel 11dBi: antena pouco diretiva de ganho médio, própria para projetos pequenos e médios;

  • Antena Parabólica 18dBi: antena diretiva de alto ganho, também própria para projetos grandes que necessitem de muita potência.

A propagação destas antenas varia de acordo com o ambiente a ser coberto e sua localização. Deve-se tomar o cuidado para evitar a obstrução do lóbulo principal das mesmas, a fim de que não existam áreas de sombra no projeto. O correto posicionamento das antenas é primordial para um bom funcionamento do projeto.

 

A antena painel (7dBi, 11dBi ou 13dBi) é utilizada em locais como corredores, salas de grande dimensões, garagens, ou seja, em locais onde se queira alcançar uma grande área de cobertura sabendo que quanto mais distante da antena menor será nossa potência e que os lóbulos laterais da antena têm pouco alcance de cobertura.

 

A antena omni (2dBi ou 4dBi) é utilizada em locais onde queremos uma distribuição uniforme do sinal, ou seja, em pequenas salas, corredores com salas em lados opostos que possuam pequena dimensão, entre outras aplicações.

 

Na escolha da antena coletora devemos levar em consideração primeiramente qual o ganho que será satisfatório para nosso projeto e, após esta escolha, deveremos direcionar corretamente a mesma para a ERB mais próxima do local, de modo a evitar propagações multipercurso e obstruções que seriam prejudiciais ao bom funcionamento do projeto.

 


Omni



Painel



Yagi



Parabólica


Figura 8: Tipos de antenas.

 

Telesupervisão

 

Após ativação dos novos elementos de rede (repetidores) é fundamental que os mesmos estejam sendo monitorados pelo Centro de Gerência de Rede da operadora celular, pois na maioria dos casos estes equipamentos estão instalados em Shoppings Centers, Clientes corporativos ou Pontos de Revenda da Operadora, de modo que um mau funcionamento do equipamento acarretará numa cobertura de sinal ruim na localidade, ocasionando reclamações e uma propaganda ruim para a mesma, pois pior que não ter cobertura em uma localidade é você prover a mesma e após um tempo deixá-la de ter ou prover um serviço de má qualidade.

 

Os equipamentos de Média e Alta Potência fornecidos pelo mercado têm como opcional a telesupervisão dos mesmos, trata-se de um Modem GSM integrado que reporta para o software de gerência (normalmente proprietário) as falhas que por ventura possam existir, além disso os equipamentos podem ser reconfigurados remotamente através do próprio software de gerência, isto é, alterando-se ganho, freqüências repetidas, nome da localidade, entre outras funções que são de grande utilidade para a operadora pois em muitos casos não necessita enviar um técnico a campo para efetuar esta medidas.

 

No caso dos equipamentos de baixa potência é que encontramos um grande problema, atualmente apenas um fabricante (diga-se de passagem que é nacional) possui como opcional um módulo de telesupervisão eficaz. Na maioria dos casos esses equipamentos são instalados em Pontos de Venda e em pequenos, mas importantes, Restaurantes, o que num caso de falha só saberemos da ocorrência através de reclamações dos clientes, o que gera um desgaste do nome da operadora.

 

As falhas que normalmente são reportadas por estes equipamentos de baixa potência são:

  • Falha de AC;

  • Falha de Fonte;

  • Alarme de VSWR;

  • Sub-tensão.

Esses módulos de supervisão têm como opcional a versão com o protocolo SNMP que facilita na integração aos sistemas já existentes das operadoras, como por exemplo HP Openview, OSS, entre outros.

 

Em resumo, os repetidores são equipamentos simples mas muito importantes para um bom serviço de cobertura da operadora, que devem ter esta monitoração a fim de garantirmos um serviço de qualidade para nossos clientes.

 



Figura 9: Equipamento de telesupervisão de Repetidores de Banda Seletiva.

Com base no que foi descrito anteriormente, um projeto indoor utilizando repetidores celulares deve seguir um raciocínio básico e alguns simples passos em sua confecção.

 

Resumindo, devemos ter ciência que o nível do sinal a ser coletado não deve ser muito baixo (> -85dBm, na prática), a fim de podermos trabalhar bem o link budget de forma a escolher o tipo de equipamento mais adequado a ser usado (Baixa, Média ou Alta potência) no projeto e, adicionalmente, escolher também os elementos passivos mais indicados (splitters, tappers, e etc.).

 

Para o caso de equipamentos de baixa e média potência devemos atentar ao fato de que o equipamentos trabalham baseados no ganho e na potência máxima de saída. Com isso quanto mais portadoras forem repetidas menor será a potência de saída do equipamento. A escolha da antena coletora deve ser precisa afim de ter uma maior EIRP em nosso link budget.

 

Por fim, a utilização de telesupervisão em todos os equipamentos repetidores é essencial para o perfeito funcionamento da planta, pois não podemos esquecer que um repetidor com mau funcionamento leva a uma ERB com acessibilidade degradada, e uma cobertura ruim de um ponto notável leva a uma visão ruim por parte dos clientes da operadora em questão.

 

Referências

 Curso BSS Overview – MN1790. Academy, Siemens; 2003.

 GSM Networks - Protocols, Terminology and Imp - www.cellular.co.za.

 www.wirelessbrasil.org.

Redes Wireless – Parte XVIII

 

6- Organizações e Padrões

 

Muitos hardwares relacionados a computadores e tecnologias são baseados em padrões, e WLANs não são uma exceção a essa regra. Existem organizações que definem e suportam os padrões que permite a interoperabilidade entre hardware de diferentes fabricantes.

 

Pelo entendimento das leis e padrões que governam e guiam a tecnologia WLAN, poderemos assegurar que qualquer sistema wireless implementado terá interoperabilidade e estará de acordo com as regras.

 

6.1-  Federal Communications Commission (FCC)

 

O FCC é uma agência governamental independente dos Estados Unidos. É responsável por criar as regras dentro das quais dispositivos WLAN devem operar. Determinar em que parte do espectro de radio frequências WLANs podem operar e em que potência, usando quais tecnologias de transmissão e como e onde várias peças do hardware podem ser utilizadas.

 

Para ver maiores detalhes sobre o FCC acesse : http://www.fcc.gov

 

6.1.1 – Bandas ISM e UNII

 

FCC estabelece regras limitando quais freqüências WLANs podem usar e a potência de saída em cada uma dessas bandas. O FCC especificou que WLANs podem usar as bandas ISM (Industrial, científica e médica), que são bandas não licenciadas.

 

As bandas ISM estão localizadas começando em 902 MHz, 2.4 GHz e 5.8 GHz e variam na largura em torno de 26 a 150 MHz.

 

Além das bandas ISM, o FCC especificou três bandas UNII. Cada uma dessas bandas UNII está na faixa dos 5 GHz e tem largura de 100 MHz.

 



Figura 94 – Bandas ISM e UNII

 

6.1.1.1 – Vantagens e desvantagens das bandas não licenciadas.

 

Na implementação de um sistema wireless não licenciado, não há necessidade de requisição ao FCC no que tange a largura de banda e necessidade de potência para começar a operar. Embora ainda haja limites para a potência de transmissão. Logo, a maior vantagem é a inexistência do custo com licenciamento, o que permite pequenos negócios implementarem uma WLAN e irem crescendo de acordo com a necessidade, fomentando ainda mais o crescimento do mercado wireless.

 

Por outro lado, o fato da banda ser não licenciada possui também uma desvantagem já que vários sistemas wireless podem estar competindo na mesma banda e interferindo entre si.

 

Suponha que você resolva instalar um segmento WLAN na sua casa. Se o seu vizinho também resolve fazer o mesmo na casa dele, o sistema dele deve interferir com outros e vice-versa. Se ele usa um sistema de alta potência, isso será suficiente para prejudicar o tráfego do seu sistema wireless. Os dois sistemas competidores, não tem que estar necessariamente no mesmo canal, nem tão pouco usar a mesma tecnologia, para que isso ocorra.

 

6.1.1.2 – Bandas ISM

 

Conforme dito anteriormente, existem três bandas ISM não licenciadas regulamentadas pelo FCC que WLANs podem usar. As bandas de 900 MHz, 2.4 GHz e 5.8 GHz.

 

Banda de 900 MHz -  É definida na faixa de freqüências de 902 a 928 MHz com largura de 26MHz. Embora esta banda tenha sido usada por WLANs, ela tem sido preterida pelas bandas de freqüência mais alta que possuem maior largura de banda e melhor throughput. Alguns dos dispositivos que usam essa banda são telefones sem fio e câmeras wireless. Organizações que aindam usam essa banda sofrem com o alto custo de reposição (em torno de $800,00) para equipamentos defeituosos e são somente capazes de transmitir a velocidades de 1 Mbps, enquanto que equipamentos 802.11b custam em torno de $100,00 e operam a velocidades de 11 Mbps.

 

Banda de 2.4 GHz – Esta banda é usada por todos os dispositivos compatíveis com 802.11, 802.11b e 802.11g e é a mais popular das 3 bandas descritas. A banda é definida na faixa de freqüências de 2.4 a 2.5 GHz com largura de 100 MHz. Destes 100 MHz entre 2.4 e 2.5 GHz, somente a faixa de 2.4 a 2.485 GHz tem sido usada por dispositivos WLAN. A principal razão para isso é que o FCC somente especificou potência de saída para essa faixa de freqüências.

 

Banda de 5.8 GHz – Esta banda é freqüentemente chamada de banda 5GHz ISM. É definida na faixa de freqüências de 5.725 a 5.875 GHz com largura de banda de 150 MHz. Esta banda não é especificada para uso com dispositivos WLAN, o que tende a fazer alguma confusão. Esta banda sobrepõe parte de uma outra banda não licenciada, a 5GHz UNII, e esta sim, é a que é utilizada pelos dispositivos WLAN.

 

6.1.1.3 – Bandas UNII

 

As bandas 5GHz UNII, podem ser divididas em três bandas com largura de 100 MHz e são usadas por dispositivos compatíveis com 802.11a. Dentro de cada uma das três bandas há 4 canais DSSS não coincidentes, cada qual separados por 5 MHz. As bandas são as seguintes: inferior, central e superior. O FCC determinou que a banda inferior deverá ser usada somente para aplicações indoor, a banda central para uso indoor ou outdoor, e a banda superior somente para uso outdoor.

 

Como Pontos de acesso são comumente usados indoor, as bandas de 5GHz UNII permitiriam o uso de 8 APs indoors em canais não coincidentes usando as bandas inferior e central.

 

Banda Inferior – A banda inferior vai de 5.15 a 5.25GHz, e de acordo com o FCC, pode ter uma potência de saída máxima de 50mW. Na implementação de dispositivos 802.11a, o IEEE especificou a potência de saída máxima para rádios 802.11a em 40mW (80%), reservando a banda inferior para uso indoor somente.

 

Banda Central – A banda central vai de 5.25 a 5.35GHz, de acordo com o FCC, pode ter uma potência de saída máxima de 250mW. O IEEE especificou 200mW para potência de saída. Este limite de potência permite seu uso tanto para aplicações indoor ou outdoor. Normalmente é usado para enlaces outdoor de curta distância envolvendo dois prédios. Para casos de instalações domésticas, tal configuração poderia envolver um link de RF entre uma casa e a garagem ou uma e a casa do vizinho. Devido a alta potência de saída e sua flexibilidade quanto ao uso, produtos que operam nessa banda poderão ter grande aceitação no futuro.

 

Banda Superior – A banda superior vai de 5.725 a 5.875GHz e as vezes é confundida com a banda ISM de 5.8GHz, o FCC limita a potência de saída em 1W. O IEEE especificou 800mW para a potência de saída. Seu uso está restrito para aplicações outdoor, exceto em casos de link RF de grande distância.

 

6.1.2 – Regras para a potência de saída

 

O FCC reforça certas regras no que se refere a potência irradiada pela antena, dependendo se a implementação é ponto a ponto (PtP) ou ponto-multiponto(PtMP).O termo usado pela potência irradiada pela antena é o EIRP.

 

6.1.2.1 – Ponto-Multiponto (PtMP)

 

Links PtMP possuem um ponto central de conexão e dois ou mais pontos não-centrais, e são tipicamente configurados em uma topologia de hub. O ponto central pode ser ou não uma antena omni-direcional, enquanto que os pontos não-centrais normalmente são antenas direcionais. Quando uma antena omni-direcional é usada, o FCC automaticamente considera o link como sendo PtMP. Nesse caso o FCC limita a EIRP em 4W nas bandas 2.4GHz ISM e 5GHz UNII superior. Além disso, o limite de potência permitido para o dispositivo que transmite o sinal RF, ou seja o rádio, em cada dessas bandas é 1W. Se a transmissão nos dispositivos WLAN puderem ser ajustadas com respeito a sua potência de saída, então o sistema pode ser customizado as necessidades do usuário.

 

Suponha que um rádio com potência de saída de 1W (+30dBm) seja conectado a uma antena omni de 12 dBi. Isso resulta em uma EIRP de 16W ou 42dBm, o que está muito acima do permitido que é 4W ou 36dBm. O FCC determina que para cada 3dBi acima de um ganho inicial da antena de 6dBi, a potência no rádio deve ser reduzida de 3dB. Logo, no nosso caso deveríamos reduzir a potência de saída no rádio de 6dB, já que 42-6=36, o que resultaria em uma potência de saída de 24dbm ou 250mw e uma EIRP de 4W ou (24+12=36dBm).

 

A conclusão final a que chegamos é que para estar de acordo com as regras do FCC que determina uma EIRP máxima de 4W para links PtMP, o rádio não poderá ter potência de saída superior a 1W e também devemos estar atentos a combinação potência que chega na antena x ganho da antena para não infligir as regras do FCC. Lembrando que a potência que chega até a antena envolve a potência de saída do rádio e as perdas oriundas de conectores, cabos e similares. A tabela abaixo ilustra bem isso.

 



 

Quando antenas omnidirecionais são usadas, essas regras devem ser seguidas independente do link ser PtP ou PtMP.

 

6.1.2.2 – Ponto a Ponto (PtP)

 

Links Ptp envolvem uma única antena de transmissão direcional e uma única antena de recepção também direcional. Essas conexões incluem conectividade entre dois prédios ou links similares. Na instalação de um link Ptp o limite de 4W desaparece em favor de uma regra bem flexível para o limite de potência. O FCC nesse caso determina que para cada 3dBi acima do ganho inicial da antena de 6dBi, a potência no rádio deve ser reduzida de 1dB abaixo da potência inicial de 30dBm. Voltando ao caso anterior descrito no PtMP, ainda temos uma EIRP de 16W, mas agora a potência no rádio deveria ser reduzida de 2dB e não mais de 6dB como no caso do PtMP. Essa redução resultaria em uma potência de saída de 28dBm(30-2=28) ou 630mw e uma EIRP de 40dBm(28+12=40) ou 10W. Em links Ptp a potência de saída do rádio ainda é limitada em 1W, mas o limite da EIRP aumenta com o ganho da antena. Veja a tabela abaixo.

 



 

Redes Wireless – Parte I

 

1 – Introdução

 

As Redes sem fio ou wireless (WLANs) surgiram da mesma forma que muitas outras tecnologias; no meio militar. Havia a necessidade de implementação de um método simples e seguro para troca de informações em ambiente de combate. O tempo passou e a tecnologia evoluiu, deixando de ser restrita ao meio militar e se tornou acessivel a empresas, faculdades e ao usuário doméstico. Nos dias de hoje podemos pensar em redes wireless como uma alternativa bastante interessante em relação as redes cabeadas, embora ainda com custo elevado.  Suas aplicações são muitas e variadas e o fato de ter a mobilidade como principal característica,  tem facilitado sua aceitação, principalmente nas empresas.

 

A evolução dos padrões oferecendo taxas de transmissão comparáveis a Fast Ethernet por exemplo, torna as redes wireless uma realidade cada vez mais presente.
WLANs usam ondas de radio para transmissão de dados. Comumente podem transmitir na faixa de frequência 2.4 Ghz (Não licenciada) ou 5 Ghz.

 

1.1 - Padrões

 

Como WLANs usam o mesmo método de transmissão das ondas de radio AM/FM, as leis que as regem são as mesmas destes. O FCC (Federal Comunications Comission), regula o uso dos dispositivos WLAN. O IEEE ( Institute of Eletrical and Eletronic Engineers) é responsável pela criação e adoção dos padrões operacionais. Citamos os mais conhecidos:

 

IEEE 802.11

  • Criado em 1994, foi o padrão original.

  • Oferecia taxas de transmissão de 2 Mbps.

  • Caiu em desuso com o surgimento de novos padrões.

IEEE 802.11b

  • Taxas de transmissão de 11Mbps.

  • Largamente utilizada hoje em dia.

  • Opera em 2.4Ghz

  • Alcance de até 100m indoor e 300m outdoor

  • Mais voltado para aplicações indoor

  • Tende a cair em desuso com a popularização do 802.11g

IEEE 802.11ª

  • Taxas de transmissão de 54Mbps.

  • Alcance menor do que a 802.11b.

  • Opera em 5Ghz

  • Alcance de até 60m indoor e 100m outdoor

  • Mais voltado para aplicações indoor

  • Seu maior problema é a não compatibilidade com dispositivos do padrão b , o que prejudicou e muito sua aceitação no mercado.

IEEE 802.11g

  • Taxas de transmissão de 54Mbps podendo chegar em alguns casos a 108Mbps.

  • Opera em 2.4Ghz

  • Mais voltado para aplicações indoor.

  • Reúne o melhor dos mundos a e b. (alcance x taxa)

IEEE 802.16a

  • Criado em 2003.

  • Popularmente conhecido como Wi-Max

  • Voltado exclusivamente para aplicações outdoor

  • Alcance de até 50Km

  • Taxas de tranmissão de até 280Mbps

 

1.2 – Técnicas de Transmissão

 

WLANs usam uma técnica de transmissão conhecida como difusão de espectro (Spread Spectrum). Essa técnica se caracteriza por larga largura de banda e baixa potência de sinal. São sinais dificeis de detectar  e mesmo interceptar sem o equipamento adequado. Existem dois tipos de tecnologias de Spread Spectrum regulamentadas pelo FCC: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS).

 

DSSS

  • Menos resistente a interferência

  • Compatibilidade com equipamentos de padrões anteriores

  • Taxa de Transmissão de 11 Mbps

  • Menor segurança

  • Possui 11 canais, mas destes somente 3 são não-interferentes e os efetivamente usados para transmissão – Canais : 1, 6 e 11

FHSS

  • Mais resistente a interferência

  • Não possui compatibilidade com equipamentos de padrões anteriores

  • Taxa de transmissão de 2Mbps

  • Maior segurança

  • 79 canais disponíveis para transmissão

 

Obs: No mundo das WLANs , o DSSS é a tecnologia utilizada.

 



Figura 1 – Canais não interferentes no DSSS

 

1.3 – Elementos de Hardware

 

Na tabela a seguir descrevemos os componentes de uma WLAN

 

PC Card

  • Usado somente em notebooks

  • Serve para conectar o notebook a rede wireless

  • Possui antena interna imbutida

Placas PCI

  • Usado somente em desktops

  • Serve para conectar o desktop a rede wireless

  • Possui antena externa acoplada a saída da placa

 Adaptadores USB

  • Pode ser usado em notebooks ou desktops

  • Serve para conectar o notebook ou desktop a rede wireless

  • Possui antena interna imbutida

 Pontos de Acesso
 

  • Concentra todo o tráfego da rede wireless além das conexões oriundas dos clientes.

  • Possui um identificador que identifica a rede chamado SSID.

  • Interface entre a rede wireless e a rede cabeada por possuir porta UTP 10 ou 100Mbps

  • Possui antena interna imbutida

  • Suporta a conexão de antenas externas, na maioria dos casos

Pontes Wireless Workgroup

  • Agrupa vários clientes LAN e transforma essa LAN em único cliente WLAN.

  • Recomendado em situações em que um pequeno grupo de usuários necessita de acesso a rede principal.

  • O número máximo de estações que pode ser conectado está compreendido entre 8 e 128, dependendo do fabricante.

Pontes Wireless

  • Conecta duas ou mais redes

  • Compreende 4 modos de operação: Root, Non-Root, Access Point e Repeater.

  • Possui a capacidade de formação de backbone wireless através de 2 PC Cards.

 Gateways

  • Conecta um pequeno número de dispositivos wireless a internet ou outra rede

  • Possui uma porta WAN e várias portas LAN. Geralmente tem um hub ou switch embutido e possui as funcionalidades de um Ponto de Acesso.

Antenas

  • Podem ser conectadas a pontos de acesso ou a máquinas clientes para aumentar o ganho do sinal e assim melhorar a transmissão de dados.

  • Podem ser direcionais ou omni-direcionais.

 

1.4 – Tipos de WLAN

 

Uma WLAN pode ser utilizada tanto na forma Indoor quanto na forma Outdoor

 

» Indoor

 

Dizemos que uma WLAN é indoor quando o sinal está sendo transmitido em ambiente fechado normalmente na presença de muitos obstáculos, um escritório é um bom exemplo.

 

Não há necessidade de visada direta entre as antenas para que haja comunicação. Alcance pequeno em torno de até 300 metros. Podem ter a presença de um Ponto de Acesso ou não.

 

ADHOC

  • Não existem Pontos de Acesso (AP)

  • Comunicação feita cliente – cliente

  • Não existe canalização do tráfego

  • Performance diminui a medida que novos clientes são acrescentados

  • Suporta no máximo 5 clientes para uma performance aceitável com tráfego leve

Infraestrutura

  • Necessidade de um Ponto de Acesso (AP)

  • Comunicação cliente – cliente não é permitida. Toda a comunicação é feita com o AP.

  • Centralização do tráfego. Todo o tráfego da Rede passa pelo AP.

  • Compreende dois modos de operação: BSS (Basic Service Set), ESS (Extended Service Set)

 

BSS – Consiste de um Ponto de Acesso ligado a rede cabeada e um ou mais clientes wireless. Quando um cliente quer se comunicar com outro ou com algum dispositivo na rede cabeada deve usar o Ponto de Acesso para isso. O BSS compreende uma simples célula ou área de RF e tem somente um identificador (SSID). Para que um cliente possa fazer parte da célula ele deve estar configurado para usar o SSID do Ponto de Acesso.

 



Figura 2 – Sistema BSS

 

ESSS – São 2 sistemas BSS conectados por um sistema de distribuição, seja ele LAN, WAN, Wireless ou qualquer outro. Necessita portanto de 2 Pontos de Acesso.

Permite  roaming entre as células. Não necessita do mesmo SSID em ambos os BSS.

 



Figura 3 – Sistema ESS

 

» Outdoor

 

Dizemos que uma WLAN é outdoor quando o sinal está sendo transmitido ao ar livre, uma comunicação entre dois prédios é um bom exemplo. As antenas ficam nos topos dos prédios e para que haja comunicação é necessário haver visada direta entre elas. Possui longo alcance podendo chegar a vários kilômetros.

Redes Wireless – Parte VI

 

3 – Técnicas de Transmissão

 

Conforme mencionado anteriormente, WLANs utilizam uma técnica de transmissão conhecida como difusão de espectro (Spread Spectrum). Essa técnica se caracteriza por larga largura de banda e baixa potência de sinal. Possuem uma série de vantagens em relação ao seu antecessor (banda estreita) por serem sinais difíceis de detectar  e mesmo interceptar sem o equipamento adequado. São menos susceptíveis a interferência do que os sinais de banda estreita (Narrow Band). Por todas essas razões tem sido a técnica preferida do meio militar.  Existem dois tipos de tecnologias de Spread Spectrum regulamentadas pelo FCC: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Mas antes, vamos falar um pouco sobre transmissão em banda estreita.

 

3.1 – Banda Estreita (Narrow Band)

 

Transmissão em banda estreita é uma tecnologia que se caracteriza pela alta potência do sinal e pelo uso do espectro de freqüência suficiente para carregar o sinal de dados e nada mais. Quanto menor for a faixa de freqüência utilizada maior deverá ser a potência para transmitir o sinal. Para que esses sinais sejam recebidos, eles devem estar acima (de forma significativa) de um nível de ruído conhecido como noise floor. Devido ao fato de sua banda ser muito estreita, um alto pico de potência garante uma recepção livre de erros. Uma das grandes desvantagens dessa técnica é a sua susceptibilidade  a interferência, aliado ao fato de que é simples evitar que o sinal original seja recebido, transmitindo sinais indesejáveis na mesma banda com potência maior do que a do sinal original.

 

3.2 – Difusão de Espectro (Spread Spectrum)

 

Diferentemente da transmissão em banda estreita, a difusão de espectro, utiliza uma faixa de freqüência muito maior do que a necessária para carregar a informação.

 

São menos susceptíveis a interferência e usam menos potência para transmitir um sinal do que a que seria necessária para transmitir o mesmo sinal na banda estreita. Veja a Fig.22.

 



Figura 22 – Comparação entre transmissão em Narrow Band e Spread Spectrum

 

Para exemplificar, nós usaríamos 1 MHz em 10 watts com Narrow Band e 20 Mhz em 100 mw com Spread Spectrum.

 

As principais características de um sinal Spread Spectrum (Grande largura de banda e baixa potência), faz com que ele se assemelhe a um sinal de ruído. Como receptores não irão interceptar nem decodificar um sinal de ruído, isso cria uma espécie de canal de comunicação seguro.

 

Essa segurança foi o que encorajou o meio militar nos anos 50 e 60 a usar a tecnologia. Obviamente que essa segurança deixava de ser válida se mais alguém usasse a tecnologia.

 

Nos anos 80, o FCC criou uma série de regras que tornava disponível a tecnologia para o público, encorajando sua pesquisa e comercialização. Essa atitude não influenciou o meio militar porque as bandas e as técnicas de modulação usadas pelo público eram diferentes.

 

Desde então a tecnologia tem sido usada em telefones sem fio, GPS, telefones celulares e mais recentemente em WLANs.

 

Embora haja muitas implementações da tecnologia, somente dois tipos são regulamentados pelo FCC; o FHSS (Frequency Hope Spread Spectrum) e o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).

 

3.3 – FHSS (Frequency Hope Spread Spectrum)

 

FHSS é uma técnica que usa a agilidade de freqüência para espalhar os dados.

 

Essa “agilidade” pode ser entendida como a mudança repentina da freqüência de transmissão dentro da faixa de RF utilizável. No caso das WLANs, a banda utilizável dentro da 2.4Ghz ISM é a de 83.5 Mhz, segundo regulamentado pelo FCC e o IEEE 802.11.

 

A portadora muda a freqüência de acordo com uma seqüência pseudo-randômica. Essa seqüência nada mais é que uma lista de freqüências que a portadora irá pular em intervalos de tempo especificados. O transmissor usa essa seqüência para selecionar suas freqüências de transmissão. A portadora permanecerá em uma freqüência por um determinado período de tempo e depois pulará para a próxima.

 

Quando a lista de freqüências chegar ao final , o transmissor repetirá a seqüência. A Fig.23, ilustra um sistema de FHSS usando uma seqüência de 5 freqüências : 2.449 GHz, 2.452 GHz, 2.448 GHz, 2.450 GHz, 2.451 GHz.

 



Figura 23 – Sistema FHSS

 

Uma vez que a informação tenha sido transmitida na portadora 2.451 GHz, a seqüência é repetida iniciando em 2.449 GHz. O processo de repetição continuará até que a informação tenha sido recebida completamente.

 

O radio receptor por sua vez é sincronizado na seqüência do transmissor para receber a freqüência correta no tempo certo e por fim o sinal é finalmente demodulado.

 

3.3.1 – Efeitos da Interferência

 

Similarmente a todas as tecnologias de spread spectrum, sistemas FHSS são resistentes, mas não imunes a interferência.

 

Se um sinal viesse a interferir com o nosso sinal ilustrado na Fig.23, na freqüência de 2.451 GHz, aquela porção do sinal estaria perdida e teria que ser retransmitida, o resto do sinal permaneceria intacto.

 

Na realidade um sinal interferente de banda estreita ocuparia vários megahertz da largura de banda. Como a banda do FHSS tem largura maior que 83 MHz, um sinal interferente em banda estreita seria incapaz de causar uma degradação muito significativa do sinal.

 

3.3.2 – Sistemas FHSS

 

O IEEE 802.11 especifica taxa de dados de 1Mbps e 2Mbps para sistemas FHSS. Para que eles sejam compatíveis com o padrão 802.11 , devem operar na banda 2.4 GHz ISM.

 

No máximo 79 rádios sincronizados podem ser usados, mas o fato de cada rádio necessitar de sincronização precisa com os outros sem causar interferência, torna o custo desses sistemas proibitivo e geralmente não é considerado como uma opção.

 

Se forem usados rádios não-sincronizados, o limite cai para 26, levando-se em conta uma  WLAN de médio tráfego. O aumento significativo do tráfego ou a transferência de grandes arquivos faz com que esse limite caia ainda mais, para 15.

 

Se esse limite não for respeitado, haverá interferência entre os sistemas, aumentando o número de colisões, reduzindo drasticamente o throughput da WLAN.

 

3.4 – DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

 

DSSS é o método de envio de dados em que os sistemas de transmissão e recepção são ambos um set de freqüências de 22 MHz de largura, sendo a mais conhecida e mais utilizada das tecnologias de espalhamento.

 

Combina um sinal de dados na transmissão com uma alta taxa de seqüência de bit rate, conhecida como chipping code ou ganho de processamento. Quanto maior for o ganho de processamento maior será a resistência do sinal a interferências. Embora o FCC estipule como um mínimo um ganho de processamento de 10, muitos fabricantes trabalham com um ganho de processamento da ordem de 20.

 

O processo de Direct Sequence, que são as duas primeiras iniciais do DSSS, começa com uma portadora sendo modulada com uma seqüência de código. O número de “chips” no código irá determinar como ocorrerá o espalhamento e o número de chips por bit e velocidade da codificação em chips por segundo, irá determinar qual será a taxa de dados.

 

Sua popularidade, principalmente em relação ao FHSS, está baseado na facilidade de implementação e altas taxas de transmissão devido a largura do canal. A maioria dos equipamentos WLAN hoje em dia usa essa técnica de transmissão.

 

3.4.1 – Sistemas DSSS

 

Na banda não licenciada de  2.4 GHz, o IEEE especifica o uso do DSSS na taxa de dados de 1 Mbps e 2 Mbps no padrão 802.11. No padrão 802.11b, taxa de dados de 5 Mbps e 11 Mbps. Dispositivos 802.11b são capazes de operar com dispositivos 802.11, devido a compatibilidade. Logo, não seria necessário fazer upgrade de uma rede 802.11 inteira para 802.11b para usufruir dos benefícios, preservando assim o investimento anterior.

 

Já o 802.11a com taxas atrativas de 54 Mbps não possui essa compatibilidade com os padrões anteriores, pelo fato de usar a banda de 5GHz, fazendo com isso que usuários do 802.11 e 802.11b investissem em upgrade de toda a sua rede para usufruir dessas altas taxas de dados.

 

O 802.11g é uma alternativa ao 802.11a com os mesmos benefícios da taxa de dados de 54 MHz do 802.11a e compatibilidade com os padrões 802.11 e 802.11b, por operar na faixa de 2.4 GHz. Com a popularização do padrão 802.11g, o 802.11a tende a ter seu uso cada vez mais restrito. Existem fabricantes, como a Dlink que fabricam equipamentos para operar a uma taxa de 128 Mbps, também chamada de turbo.

 

3.4.2 – Canais

 

Diferentemente do FHSS que usa seqüências de pulo para definir os canais, DSSS usa uma definição de canais mais convencional. Cada canal é uma banda contígua de freqüências com largura de 22 MHz e portadoras de 1 MHz, como no FHSS. Por exemplo, o canal 1 opera de 2.401 GHz a 2.423 GHz (2.412 GHz +/- 11 MHz). Veja a Fig. 24.

 



Figura 24 – Canais DSSS e relacionamento espectral.

 

Observe que os canais 1 e 2 se entrelaçam de maneira significativa. Cada uma das freqüências mostradas são consideradas freqüências centrais. A partir dela somamos e subtraímos 11 MHz para obter o canal utilizável de 22 MHz. Veja a tabela abaixo:

 



 

O uso de rádios DSSS com canais entrelaçados (1 e 2 por exemplo), no mesmo espaço físico, poderia causar interferência entre eles, reduzindo drasticamente o throughput de toda a rede. Para usar rádios DSSS no mesmo espaço físico, eles deveriam usar canais que não se entrelaçam (canais 1 e 6 por exemplo). Como as freqüências centrais estão distantes de 5 MHz e os canais tem 22 MHz de largura, só é possível colocar no máximo 3 sistemas DSSS no mesmo espaço físico, na teoria os canais 1,6 e 11 não se entrelaçam. Veja a Fig.25:

 



Figura 25 –  3 Canais que não se entrelaçam.

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