CONCEITOS DE REDES SEM FIOS

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CONCEITOS DE REDES SEM FIOS E DE MOBILIDADE: GRAU DE MOBILIDADE, ALCANCE APLICAÇÕES
Apresentação 
Olá, seja muito bem-vindo! 
Estar conectado é quase uma necessidade básica nos dias atuais. Para satisfazer o anseio por informações, entretenimento e conteúdo, as pessoas precisam de conexão com a internet. Essa conexão pode ser feita de duas formas principais: com ou sem fios. É comum utilizar o termo Wireless para conexões sem fio. Wireless é a tradução na língua inglesa para a expressão "sem fio". A princípio pode parecer simples o modo de transmissão sem fio, pois não envolve o uso de cabos entre as estações de serviço. Entretanto devem ser considerados as formas de transmissão e os aparelhos utilizados para que o sinal chegue de forma eficiente e portando todos os dados necessários aos usuários.
Objetivos
Os objetivos da unidade são:
· Apresentar o conceito de redes sem fio.
· Definir o que são ondas eletromagnéticas.
· Compreender como funciona a transmissão por meio de ondas eletromagnéticas.
· Conhecer os principais protocolos de rede Wi-Fi, protocolos de transmissão e equipamentos utilizados para transmissão e recepção do sinal.
Desafio 
Nas metrópoles a necessidade por conexão em vários pontos é muito grande, o que leva a interligação de vários pontos de Wi-Fi, rede cabeada Ethernet, fibra ótica e redes de celular. Isso leva a uma grande poluição eletromagnética nos grandes centros e pode influenciar diretamente na saúde das pessoas. Existem diversos estudos sobre o impacto desse tipo de radiação na saúde e as formas de se proteger, como reduzir o tempo de contato entre o celular e o corpo. Já existem casos de pessoas com irritação em ambientes de alta concentração de redes sem fio. 
Como profissional da área, qual alternativa pode ser dada a usuários quanto ao uso consciente do wireless? É necessário definir pontos que tenham maior alcance com o mesmo sinal, diminuindo ouso de roteadores e repetidores. Desconectar-se totalmente durante longos períodos sem usar a internet, por exemplo durante o sono, também reduz sensivelmente a exposição exagerada às ondas eletromagnéticas.
Conteúdo 
A física das redes sem Fio – Ondas eletromagnéticas
Para se transmitir dados sem fio a conexão entre os equipamentos é feita por meio de ondas eletromagnéticas. Essas ondas são as mesmas responsáveis pela transmissão de voz e música em uma rádio FM. Existe uma onda chamada PORTADORA na qual os dados são modulados, inseridos na amplitude da onda. Essa onda é transmitida por uma antena transmissora e captada por uma antena receptora conectada ao equipamento remoto. Esse equipamento é responsável por processar a informação disponível para o usuário. 
Figura 1 - Exemplo de transmissão sem fio
Fonte: Estudo Prático, 2014. 
Conceito de Ondas Eletromagnéticas
Radiação eletromagnética é uma oscilação de campos elétricos e magnéticos que estão em fase, encontram-se desacoplados de cargas elétricas que os originaram e são perpendiculares entre si. Os campos eletromagnéticos são entendidos como a propagação de uma onda transversal onde as oscilações são perpendiculares e podem se deslocar através de materiais ou no vácuo podem também ser entendidos como partículas a partir do conceito de fótons.
Você sabia que a radiação eletromagnética está presente em todo o universo? Ela se propaga nos mais diferentes tipos de radiações conhecidas como: raio x, rádio transmissão e a própria luz visível, que é a parte que podemos identificar o espectro eletromagnético. Por exemplo, as cores dos objetos que enxergamos são resultados da frequência da luz visível que esse objeto reflete. Frequência é uma característica determinante na identificação de uma onda eletromagnética. Além da frequência existem ainda mais duas características importantes das ondas eletromagnéticas que são: amplitude e fase.
Amplitude: É a distância entre uma crista ou um vale da onda até o ponto 0 da componente vertical da onda. Como pode ser verificada na imagem abaixo, a amplitude é a altura da onda. A “força” que a onda tem de propagação está diretamente ligada à amplitude.
Figura 2 - Amplitude
Fonte: Bóson Treinamentos, 2016. 
Frequência: Por ser cíclica, uma onda repete seu padrão determinadas vezes por segundo. O número de ciclos concluídos por uma onda em 1 segundo é chamado de frequência. A frequência é a “identidade” e o “endereço” da onda, a partir da frequência é possível localizar a onda com uso de receptores. Por exemplo quando o rádio é sintonizado em uma estação ele passa a receber a frequência que a emissora escolhida trabalha. A unidade que representa a frequência é HERTZ (Hz). Geralmente os valores de frequência utilizados são muito grandes e demandam o uso de prefixos específicos para designa-los.
A Frequência descreve o número de ondas que passam por um local fixo em um determinado período de tempo. Portanto, se o tempo necessário para uma onda passar é de 1/2 segundo, a frequência é de 2 por segundo. Se levar 1/100 de uma hora, a frequência é 100 por hora. Normalmente, a frequência é medida na unidade de hertz, nomeada em homenagem ao físico alemão do século XIX, Heinrich Rudolf Hertz. 
A medida de hertz, abreviada como Hz, é o número de ondas que passam por segundo. Por exemplo, uma nota "A" em uma corda de violino vibra a cerca de 440 Hz (440 vibrações por segundo).
Figura 3 - Frequência
Fonte: Eletrônica-PT, 2019. 
Kilo-Hertz (kHz) = multiplicado por mil (1000).
Mega-hertz (MHz) = multiplicado por um milhão (1000 000).
Giga-hertz (GHz) = multiplicado por um bilhão (1000 000 000).
Tera-Hertz (THz) = multiplicado por um trilhão (1000 000 000 000).
Peta-Hertz (PHz) = multiplicado por um quatrilhão (1000 000 000 000 000). 
Fase: A fase de uma onda é a posição que essa onda tem com relação a outra onda. Se estiverem na mesma posição, dizemos que estão em fase, caso contrário, são ondas defasadas. A medida de fase é dada em graus, pois a posição relativa entre uma onda e outra pode ser expressa por meio de um ângulo.
Figura 4 - Fase
Fonte: Engenharia Eletrotécnica, 2019. 
Espectro eletromagnético
Como visto anteriormente, a frequência é uma identidade da onda pois frequência e a velocidade da onda determinam o comprimento de onda. Por serem grandezas inversamente proporcionais, quanto maior a frequência, menor é o comprimento de onda e mais energética é a onda. As ondas eletromagnéticas podem ser agrupadas por sua aplicação seja para comunicação, iluminação, análises químicas e medicina. O espectro eletromagnético é uma escala de comprimentos de onda que identifica e mostra a aplicação de determinada onda eletromagnética. 
O espectro eletromagnético é um continuum de todas as ondas eletromagnéticas dispostas de acordo com a frequência e o comprimento de onda. O sol, a terra e outros corpos irradiam energia eletromagnética de vários comprimentos de onda. A energia eletromagnética passa pelo espaço à velocidade da luz na forma de ondas senoidais. O comprimento de onda é a distância entre dois pontos consecutivos, conforme você poderá observar na figura 5. 
Figura 5 - Comprimento de onda relacionado à amplitude e frequência
Fonte: UBNT – BR, 2018. 
A luz é um tipo particular de radiação eletromagnética que pode ser vista e percebida pelo olho humano, mas essa energia existe em uma ampla faixa de comprimentos de onda. O mícron é a unidade básica para medir o comprimento de onda das ondas eletromagnéticas. O espectro de ondas é dividido em seções com base no comprimento de onda. As ondas mais curtas são raios gama, que têm comprimentos de onda de 10e-6 microns ou menos. As ondas mais longas são as ondas de rádio, que têm comprimentos de onda de muitos quilômetros. O intervalo de visível consiste na porção estreita do espectro, de 0,4 microns (azul) a 0,7 microns (vermelho), conforme figura 6.
Figura 6 – Espectro eletromagnético, origem e alicação
Fonte: UBNT – BR, 2018. 
Para trabalhar com redes sem fio a frequência utilizada deve estar compreendida na faixa entre 2.4 e 5 GHz que são as ondas UHF e SHF no campo das micro-ondas.
Padrõesde redes sem fio    
Figura 7 - Protocolos Wi-Fi
Fonte: LabCisco, 2013. 
As redes sem fio, como visto no tópico anterior, são transmitidas por meio de ondas eletromagnéticas da mesma forma que são feitas as transmissões de rádio, tv, telefonia, controle de navegação marítima e aérea. As leis que regem as transmissões sem fio são regulamentadas pela FCC (Federal Communications Comission) e seguem as mesmas legislações vigentes para transmissões de rádio AM/FM. Para que haja distinção entre cada tipo de sinal transmitido certos padrões devem ser respeitados. Esses que definem tamanho de pacotes de dados, velocidade de transmissão, faixa de frequência, alcance da rede e tipos de aplicações. O IEEE (Institute of Eletrical and Eletronic Engineers) é a organização responsável pela criação e adoção dos padrões operacionais. 
Equipamentos e aplicações Wi-Fi
Tecnologias de transmissão
Para que uma transmissão de rede tenha sucesso na entrega dos dados, é necessário que ela tenha canais bem definidos e com baixa interferência. Para garantir o envio sem ruídos ou com o mínimo de ruído possível, utiliza-se uma técnica de transmissão chamada de difusão de spectro (Spread Spectrum). Com uma largura de banda maior e baixa potência no sinal, somente equipamentos adequados podem detectar e interceptar esse tipo de sinal. O FCC regulamenta dois tipos de difusão de espectro: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) e FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum).
DSSS: Possui um total de 11 canais, porém, apenas 3 deles são não-interferentes, conforme você poderá observar na figura 8. É compatível com equipamentos de padrões anteriores (b/g/n) e possui uma taxa de transmissão de 11Mbps. Por possuir apenas 3 canais não interferentes é menos segura que a FHSS. Os canais utilizados para a transmissão são: 1, 6 e 11. A segurança do DSSS se baseia no fato do código ser espalhado por toda a largura de banda. Isso faz com que equipamentos externos enxerguem o sinal como um ruído.
Figura 8 - Canais não interferentes DSSS
Fonte: Research Gate, 2019. 
FHSS: Como o próprio nome já diz, o diferencial deste modo de transmissão é a variação da onda portadora em vários canais frequência para o envio de dados. Somente o transmissor e o receptor têm acesso à criptografia e sabem em qual faixa de frequência está a mensagem. A frequência é gerada por um algoritmo randômico e alterada constantemente durante o envio de dados, conforme figura 9. A taxa de transmissão do FHSS é menor que o DSSS, chegando a 2Mbps e não possui compatibilidade com equipamentos de padrões anteriores. Apresenta maior segurança na transmissão e um total de 79 canais disponíveis. Por apresentar maior dificuldade na interceptação, o FHSS possui aplicações com objetivos militares e de segurança.
Figura 9 - Esquema FHSS
Fonte: IFSC, 2016. 
Hardware Wi-Fi
Pode parecer estranho falar sobre hardware quando o assunto é tecnologia sem fio. O fato é que só uma pequena parte do caminho é feita sem equipamentos e estrutura física. Para entender como o sinal é distribuído entre as estações é preciso conhecer os principais equipamentos e periféricos da conexão sem fio. 
PC Card: Também conhecido como padrão PCMCIA foi criado em 1990 como um padrão para expansão de memória em notebook. Criado com o intuito de expandir memória ram em notebooks sem a necessidade de abri-los. Uma segunda versão do PCMCIA foi lançada em 1991, o padrão 2.0. Com o novo padrão, as placas PC Card passaram a atender outras funcionalidades como: modens, placas de rede, barramento usb, leitoras de cartão, etc.
Um cartão PC é um dispositivo eletrônico, mais ou menos do tamanho de um cartão de crédito, usado para armazenar dados. Esses cartões foram originalmente desenvolvidos para serem usados por muitos dispositivos, como computadores portáteis e câmeras digitais, mas atualmente, seu uso principal em laptops. O termo PC card está sendo usado em conjunto com o termo PCMCIA para ajudar a evitar confusão devido ao tamanho do acrônimo. 
Os cartões Tipo I e II funcionam em um slot Tipo III e um cartão Tipo I funcionará em um slot Tipo II, entretanto as cartas mais grossas não podem ser encaixadas nos slots das placas mais finas. 
O padrão PCMCIA é mais comumente aplicado a PCs portáteis, mas também pode ser usado em computadores desktop. O PC Card não deve ser confundido com outro cartão eletrônico do tamanho de um cartão de crédito, o smart card. 
Placa PCI: Diferente do padrão PCMCIA, as placas PCI não são simplesmente conectadas externamente ao computador. PCI é um padrão de barramentos no qual os periféricos serão conectados diretamente à placa mãe. Foi criado em 1993 para substituir padrões mais antigos como AGP e VESA. Atualmente o PCI está em sua terceira geração. PCI express 3.0.
O barramento PCI permite alterar diferentes periféricos que estão conectados ao sistema do computador, permitindo o uso de diferentes placas de som e discos rígidos. Normalmente, existem três ou quatro slots PCI em uma placa-mãe. Com o PCI, você pode desconectar o componente que deseja trocar e conectar o novo no slot PCI. No caso de um slot aberto, você pode adicionar outro periférico como um segundo disco rígido para inicializar dual-boot seu computador ou uma placa de som especial se você lida muito com música. 
Os computadores podem ter mais de um tipo de barramento lidando com diferentes tipos de tráfego. O barramento PCI costumava vir nas versões de 32 e 64 bits. PCI é executado a 33 MHz ou 66 MHz. 
Placas PCI existem em vários formatos e tamanhos chamados fatores de forma. As placas PCI de tamanho completo têm 312 milímetros de comprimento. Os cartões curtos variam de 119 a 167 milímetros para caber em slots menores. Há outras variações também, como PCI compacto, Mini PCI, Low-Profile PCI e outros. As placas PCI usam 47 pinos para conectar e a PCI suporta dispositivos que usam 5 volts ou 3,3 volts.
Adaptadores de rede USB: São semelhantes aos adaptadores PC CARD, porém usam o barramento USB para fazer a conexão. Existem adaptadores wireless USB com antena interna embutida ou com antena externa. Possuem a vantagem de mobilidade para adicionar a conexão wireless em dispositivos que não possuem essa opção de fábrica.
Uma placa de rede sem fio de alta velocidade que é usada para acessar uma rede por meio de uma porta USB em um computador ou laptop. A maioria dos adaptadores LAN USB sem fio se parece com pequenas unidades flash USB e geralmente se baseia no padrão 802.11g, que fornece uma taxa de dados de até 54 Mbps em um ambiente de LAN sem fio. Alguns adaptadores LAN USB sem fio também podem suportar o padrão 802.11b. Um adaptador LAN USB sem fio basicamente permite que você compartilhe arquivos, pastas, impressoras, outros recursos de rede e acesso à Internet. 
Ponto de acesso 
Um ponto de acesso é um dispositivo que cria uma rede local sem fio, ou WLAN, geralmente em um escritório ou grande edifício. Um ponto de acesso se conecta a um roteador, comutador ou hub com fio por meio de um cabo Ethernet e projeta um sinal Wi-Fi para uma área designada. Por exemplo, se você quiser habilitar o acesso Wi-Fi na área de recepção da sua empresa, mas não tiver um roteador dentro do alcance, você pode instalar um ponto de acesso próximo à recepção e passar um cabo Ethernet pelo teto até a sala do servidor. 
Os Pontos de Acesso funcionam como ponto de entrada de uma rede para um cliente.  É um dispositivo com funcionalidades similares aos switches Ethernet modernos, com a diferença de ser sem fio. É composto por uma ou duas antenas de ganho baixo, normalmente 5dBi no máximo, que na maioria dos casos pode ser removida para a conexão de antenas com ganho maior e uma porta ethernet para conexão à rede cabeada. São considerados portais pelo fato de conectarem clientes de uma rede 802.11(WLAN) a uma rede 802.3 (Ethernet) ou 802.5 (Token Ring). Em uma rede com AP, todo o fluxo de dados passa por ele. Normalmente são utilizados para aplicações indoor.
Quando você tem funcionários e convidados conectados a desktops, laptops, telefones celularese tablets, 20 dispositivos em uma rede sem fio são adicionados rapidamente. Com 60 conexões simultâneas cada, os pontos de acesso dão a liberdade de dimensionar o número de dispositivos suportados em sua rede. Mas essa é apenas uma das vantagens de usar esses aprimoradores de rede - considere estes pontos:
· Pontos de acesso de nível empresarial podem ser instalados em qualquer lugar onde você possa executar um cabo Ethernet. Os modelos mais novos também são compatíveis com Power over Ethernet Plus ou PoE + (uma combinação de Ethernet e cabo de energia), portanto, não há necessidade de executar uma linha de energia separada ou instalar uma tomada próxima ao ponto de acesso. 
· Os recursos padrão adicionais incluem o suporte ao Captive Portal e à lista de controle de acesso (ACL), para que você possa limitar o acesso de convidados sem comprometer a segurança da rede, bem como gerenciar com facilidade os usuários na sua rede Wi-Fi. 
· Os pontos de acesso selecionados incluem um recurso de cluster - um ponto único a partir do qual o administrador de TI pode visualizar, implantar, configurar e proteger uma rede Wi-Fi como uma entidade única, em vez de uma série de configurações separadas de pontos de acesso. 
Figura 10 - Ponto de acesso
Fonte: Eracks, 2016. 
Ponte wireless
São equipamentos que funcionam como uma ponte entre o dispositivo e o sinal que precisa chegar até ele. Alguns roteadores possuem essa função, porém só um dispositivo dedicado pode entregar um sinal mais limpo, sem quedas e com melhor qualidade. A ponte wireless funciona da seguinte maneira: por meio de uma antena ela capta o sinal wireless que chega ao ambiente e então distribui esse sinal por meio de portas Ethernet via cabo. É o método mais barato para levar internet sem fio a aparelhos que não possuam adaptador wireless pois através de uma ponte wireless é possível conectar vários dispositivos ao Wi-Fi sem perda de qualidade e sem a necessidade de uma placa pci ou usb para cada dispositivo conectado.
Um ponto de acesso sem fio (WAP) é um dispositivo de hardware ou um nó configurado em uma rede local (LAN) que permite que dispositivos sem fio e redes com fio se conectem por meio de um padrão sem fio, incluindo Wi-Fi ou Bluetooth. Os WAPs apresentam transmissores e antenas de rádio, que facilitam a conectividade entre os dispositivos e a Internet ou uma rede. Um WAP também é conhecido como hotspot.
Pontos de acesso sem fio (WAP) podem ser usados para fornecer conectividade de rede em ambientes de escritório, permitindo que os funcionários trabalhem em qualquer lugar do escritório e permaneçam conectados a uma rede. Além disso, os WAPs fornecem Internet sem fio em locais públicos, como cafeterias, aeroportos e estações de trem.
Os pontos de acesso sem fio são considerados no contexto da série 802.xx de padrões sem fio, conhecidos como Wi-Fi. Embora existam outros padrões sem fio, na maior parte do tempo, os termos ponto de acesso Wi-Fi e WAP são sinônimos.
Figura 11 - Funcionamento de uma ponte wireless
Fonte: Techtudo, 2015. 
Gateway 
Em uma tradução livre, Gateway pode ser traduzido como “portal”. A função do gateway é interfacear redes distintas, organizando o tráfego de informações e provendo mais segurança, controlando as informações que entram e saem da rede. A outra função do gateway é traduzir as informações em redes heterogêneas, o que possibilita o tráfego entre protocolos e arquiteturas distintas de modo que cada informação seja lida por ambos os lados da rede. Exemplo de Gateway é o roteador utilizado na maioria das casas atualmente. O roteador é o único dispositivo com acesso direto à internet enquanto os dispositivos da residência fazem parte da rede doméstica. Todas as conexões externas são filtradas e endereçadas a partir do roteador. Outro exemplo é o firewall que atua como filtro de dados responsável pela segurança da rede.
Um gateway é um nó (roteador) em uma rede de computadores, um ponto de parada importante para os dados que chegam ou saem de outras redes. É por meio dele que você pode receber e enviar dados, portanto a internet não seria útil para as pessoas sem os gateways, assim como muitos outros hardware e software. 
Em um local de trabalho, o gateway é o computador que direciona o tráfego de uma estação de trabalho para a rede externa que está servindo as páginas da Web. Para conexões básicas de Internet em casa, o gateway é o provedor de serviços de Internet que oferece acesso a toda a Internet.
Um nó é simplesmente um local físico onde os dados são interrompidos para transporte ou leitura. Um computador ou modem é um nó; um cabo de computador não é. Conheça algumas notas de nó:
· Na Internet, o nó que é um ponto de parada pode ser um gateway ou um nó host. 
· Um computador que controla o tráfego que seu provedor de serviços de Internet recebe é um nó. 
Se você possuir uma rede sem fio em casa que conecta a sua família à Internet, o seu gateway será um modem, ou a combinação de modem-roteador, que seu Internet Service Provider ou Provedor de Serviços de Internet (ISP) utiliza, para que conectar à rede. Todo tráfego de dados que seu ISP recebe e envia será direcionado ao um computador, que é chamado de nó.
Quando um servidor de computador atua como um gateway, ele também opera como um firewall e como um servidor proxy. Um firewall impede o tráfego indesejado e que pessoas de fora acesse uma rede privada. Um servidor proxy é um software que "fica" entre os programas que você utiliza no seu computador, como um navegador da Web e um servidor de computador, no caso é o computador que atende à sua rede. A tarefa do servidor proxy é garantir que o servidor real possa manipular suas solicitações de dados on-line.
Figura 12 - Gateway
Fonte: D3 System, 2019. 
Antena
As antenas são determinantes na potência e alcance que uma rede wireless terá. Para o usuário comum a antena precisa ter alcance de algumas dezenas de metros, que correspondem ao tamanho de uma casa, apartamento ou escritório. Para grandes áreas é necessário dimensionar e escolher a antena que melhor se enquadre nas necessidades requeridas.
Antena Omnidirecional: Esse tipo de antena irradia seu sinal em um ângulo de 360° na horizontal enquanto na vertical o alcance vaia de 3 a 30°, conforme a figura 16. A vantagem desse tipo de antena é permitir a conexão em vária direções utilizando apenas uma antena. Exemplo comum desse tipo de antena é a antena do roteador que tem a função de conectar dispositivos ao seu redor em todas as direções. Por esse motivo, a melhor posição para um roteador é na área central da residência. Em contrapartida, esse tipo de antena não é indicada para transmissão em edifícios pois os andares acima ou abaixo da posição da antena não terão boa qualidade de sinal. Este tipo de antena também recebe interferência de todas as direções.
Figura 13 - Alcance antena omnidirecional
Fonte: Guia do Hardware, 2008. 
Antena painel setorial 90°: As antenas direcionais podem ser divididas em setoriais de 90° e setoriais patch. Como o próprio nome diz, as antenas setoriais 90° concentram seu sinal em um quarto de círculo. Se instaladas no canto de um cômodo elas distribuem o sinal por toda área deixando pouco sinal passar para a parte de trás da antena. Grande parte das antenas setoriais trabalham com ganho de 12 a 17 dBi. Essa diferença de ganho pode parecer pequena porém, um ganho de 17 dBi trabalha com uma potência de transmissão 3 vezes maior que um ganho de 12 dBi.
O setor de antenas é quase sempre categorizado por sua largura de feixe do plano de azimute de 3 dB. Eles estão normalmente disponíveis com direcionalidade de 60 graus, 90 graus e 120 graus. Os setores geralmente são implantados mais acima no ar e a altura da implantação ajuda a selecionar a antena necessária, pois isso afeta o ganho e o alcance da antena. A principal tela refletora do setor de antenas consiste em Alumínio e a antena possui um radome que normalmente é desenvolvido a partir de um material de fibra de vidro, o que mantém os componentes dentro da antena segurose permite que a antena resista a condições climáticas adversas. As antenas setoriais são amplamente utilizadas para comunicação celular. O maior uso dessas antenas é para sites de estações base de telefones celulares.
A área de cobertura das antenas setoriais é determinada pela projeção do padrão de radiação no solo, que pode ser ajustado alterando-se o ângulo de inclinação para baixo da antena. Em alguns modelos isso é feito mecanicamente, ajustando manualmente a inclinação da antena com um suporte de montagem ajustável. Em antenas setoriais mais recentes, o padrão pode ser inclinado eletronicamente, por meio de shifters de fase ajustáveis na alimentação dos elementos dipolo individuais da antena. Estes são ajustados por um circuito de controle remoto a partir do solo, eliminando a necessidade de um técnico subir a torre da antena. Para fornecer cobertura de 360 graus, várias antenas setoriais são usadas e montadas de costas.
Figura 14 - Antena setorial 90°
Fonte: Hardware.com, 2008. 
Antena Setorial Patch: São antenas setoriais, e portanto, direcionam o sinal para uma área específica. Funcionam como antenas intermediárias entre as omnidirecionais e as setoriais 90° por possuírem um alcance de maior ângulo. Sua construção com uma placa de metal interna permite o maior alcance, mas oferece um ganho menor. As antenas round Patch funcionam da mesma forma mas são circulares. As antenas round patch são geralmente instaladas no teto e centralizadas na área de uso, assim irradiam o sinal igualmente por todo cômodo.
Figura 15 - Antena setorial patch
Fonte: Hardware.com, 2018. 
Antena YAGI: As antenas Yagi também do tipo direcional cobrem uma área com menor ângulo mas podem alcançar de 200m a 25Km com antenas de alto ganho. A maior parte das antenas Yagi no mercado variam de 14 a 19 dBi mas é possível encontra-las com até 24 dBi. Sua função é geralmente cobrir uma área específica longe do ponto de acesso ou interligar duas redes. Para resultados mais satisfatórios é necessário que as duas antenas estejam apontadas uma para a outra e que não exista nenhum obstáculo entre elas.
A antena Yagi foi inventada por Shintaro Uda e seu colega Hidetsugu Yagi em 1926. Um projeto semelhante à antena Yagi é encontrado em todos os Estados Unidos e é chamado de antena log-periódica. Uma antena Yagi tem dois a três elementos de antena retos, que são configurados para um comprimento de aproximadamente metade do comprimento de onda elétrico que eles são projetados para suportar. É considerado um tipo balanceado, mas também pode ser desequilibrado dependendo se é usado com um balun na junta da linha de alimentação, que une o elemento de acionamento da antena. 
Os benefícios da antena Yagi incluem boa autonomia e facilidade de apontar a antena em comparação com outros pratos direcionais e designs. Como a antena Yagi é direcional, ela focaliza todo o seu sinal na direção cardeal. Isso resulta em ganho aumentado em relação a uma antena que dispersa energia em um círculo de 360 graus, como o modelo omnidirecional de outros designs de antenas. Uma desvantagem do design do Yagi é seu grande tamanho, especialmente para o alcance alcançado.
Antenas parabólicas: Esse é o tipo mais comum de antenas utilizadas para recepção de sinal Wi-Fi de provedores via rádio. É muito utilizada também na recepção de sinais de satélites de comunicação. As antenas parabólicas também possuem o sinal bastante concentrado e em especial as antenas utilizadas para redes Wi-Fi substituem o disco metálico por uma grelha metálica, o que a deixa mais barata e menos propensa a ser deslocada pelo vento. A maioria das antenas parabólicas para aplicação Wi-Fi tem ganhos de 22 a 24 dBi. Para ganhos maiores é necessário obter uma licença apropriada junto a Anatel como garantia de que a transmissão feita pela antena será segura e não comprometa demais comunicações na região instalada. Usar uma antena de maior ganho melhora tanto a transmissão quanto a recepção desde que elas estejam bem alinhadas, pois, quanto maior o ganho aplicado, menor será a área de foco do sinal.
A definição padrão de uma parábola é - Locus de um ponto, que se move de tal maneira que sua distância do ponto fixo, chamado foco, mais sua distância de uma linha reta, chamada directrix, é constante.
A lei da reflexão afirma que o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são iguais. Esta lei, quando usada junto com uma parábola, ajuda o foco do feixe. A forma da parábola quando usada para reflexão de ondas, exibe algumas propriedades da parábola, que são úteis para construir uma antena, usando as ondas refletidas. Propriedades da Parábola:
· Todas as ondas originadas do foco refletem-se no eixo parabólico. Assim, todas as ondas que atingem a abertura estão em fase. 
· Como as ondas estão em fase, o feixe de radiação ao longo do eixo parabólico será forte e concentrado. 
Seguindo esses pontos, os refletores parabólicos ajudam a produzir alta diretividade com largura de feixe mais estreita.
Grau de mobilidade associado a cada tipo de rede
Quanto à mobilidade, deve-se considerar o alcance geográfico de uma rede, até o momento foi apresentado principalmente as redes do tipo LAN/WLAN que são redes locais. LAN/WLAN se referem respectivamente à Local Area Network e Wireless Local Area Network. Tratam–se de redes administradas privativamente de uso pessoal e empresarial. Pode chegar a alguns quilômetros interligando galpões de uma fábrica, por exemplo. É o tipo de rede utilizada em casas e na maioria dos escritórios.
Além das redes locais, existem os provedores regionais que conectam várias redes menores, as dos bairros e cidades diferentes, são conhecidas como MANs ou Metropolitan Area Network – Redes metropolitanas. Para atenderem a demanda de vários pontos as MANs precisam ser redes de alta velocidade e de alcance abrangente seja ele via cabo ou wireless.
O MAN é ideal para muitos tipos de usuários de rede, porque é uma rede de tamanho médio. Os MANs são usados para construir redes com altas velocidades de conexão de dados para cidades e vilas.
O mecanismo de funcionamento de um MAN é semelhante a um Provedor de Serviços de Internet (ISP), mas um MAN não é de propriedade de uma única organização. Como uma WAN, a MAN fornece conexões de rede compartilhadas para seus usuários. Um MAN trabalha principalmente na camada de enlace de dados, que é a Camada 2 do modelo Open Systems Interconnection (OSI).
O Distributed Queue Dual Bus (DQDB) é o padrão da MAN especificado pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) como IEEE 802.6. Usando este padrão, o MAN se estende por 30-40 km, ou 20-25 milhas.
Figura 16 - Exemplo rede MAN
E, finalmente, para interligar as redes metropolitanas existem as WANs - Wide Area Network ou redes de longa distância que compreendem estados, países e até continentes. Exemplos desse tipo de rede são as estruturas submarinas que fazem o tráfego de rede entre a Europa e a América do Norte. Satélites e antenas de transmissão de longa distância também fazem parte de redes WAN.
Uma WAN conecta mais de uma LAN e é usada para áreas geográficas maiores. As WANs são semelhantes a um sistema bancário, no qual centenas de filiais em diferentes cidades são conectadas umas com as outras para compartilhar seus dados oficiais.
Uma WAN funciona de maneira semelhante a uma LAN, apenas em uma escala maior. Normalmente, o TCP / IP é o protocolo usado para uma WAN em combinação com dispositivos como roteadores, switches, firewalls e modems.
Figura 17 - Representação Rede WAN
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Finalizando a Unidade 
Muitas tecnologias surgem e são substituídas ao longo do tempo. Com a tecnologia wireless não é diferente, apesar de se sustentarem em fenômenos físicos já estabelecidos, cada dia há um novo protocolo que traz ainda mais vantagens que o protocolo anterior. Assim o mesmo conceito se desdobra em várias aplicações e se adapta as necessidades de conexão, alcance, taxa de dados. Em breve as comunicações sem fio apresentarão mais estabilidade, maiores pacotes de dados e alcances em regiões cadavez maiores. Com o avanço de tecnologias nessa área, haverá economia no uso de matéria prima para cabos e fibras, além da comodidade na hora da instalação.
TECNOLOGIAS DE REDES SEM FIO: IEEE 802.11 a/b/g; IEEE 802.15.x; IEEE 802.16; DECT; INFRAVERMELHO; RFID
Apresentação 
Olá, seja muito bem-vindo! 
Você já estudou sobre ondas eletromagnéticas, espectro eletromagnético e a introdução nos padrões de redes Wi-Fi, que são as principais responsáveis pelo uso de comunicação e transporte de dados. Nesta unidade, você deverá compreender sobre os outros padrões de rede e tipos de comunicação que abrangem outras aplicações. É importante evidenciar que muitos periféricos de computadores, celulares e videogames, por exemplo, são conectados via Bluetooth e alguns celulares vêm com módulos infravermelho que funcionam como controle remoto universal para televisores e condicionadores de ar.
Bons Estudos!
Objetivos
· Identificar os padrões Wi-Fi, WiMax e outras formas de comunicação sem fio, como o Bluetooth e o infravermelho. 
· Compreender que o infravermelho é pouco utilizado no dia a dia para transferência de dados.
· Conhecer os padrões Wi-Fi, WiMax e outras formas de comunicação sem fio, como o Bluetooth e o infravermelho. 
Desafio 
Considerando os padrões de rede abordados nesta unidade, qual deles pode ser considerado mais importante? E qual o mais utilizado no dia a dia? Muitas vezes o uso de tantas tecnologias simultaneamente faz com que o usuário não perceba as diferenças que foram apresentadas nesse conteúdo. O ideal não é classificar como mais ou menos importante forma de comunicação, pelo contrário. Quanto mais alternativas para desenvolver um trabalho, mais adequado aos requisitos ele será. Quando há uma diversidade de tecnologias, é mais fácil encontrar aquela que atende cada situação e necessidade específica. 
Conteúdo 
Conhecendo o padrão 802.11
Já é de seu conhecimento, mas é preciso evidenciar, ainda, que o protocolo IEEE 802 é a referência sobre Wi-Fi e abrange as especificações para as Wireless Local Area Network (WLAN). Wi-Fi, wifi ou WIFI se referem à mesma tecnologia e são regulamentados pela mesma empresa: a Wi-Fi Alliance que abrange as especificações para as Wireless Local Area Network (WLAN). 
Por se tratar de um interesse comum de várias empresas e fabricantes de tecnologia, a Wi-Fi Alliance é composta por um grupo de mais de 300 organizações e entidades. A vantagem dessa parceria chega ao consumidor como a aceitação do protocolo Wi-Fi e a garantia de interoperabilidade em grande parte dos equipamentos de rede sem fio, além de atestar a segurança dos produtos avaliados por meio de um selo: O Wi-Fi Certified. No entanto, isso não significa que dispositivos que não ostentam o selo não funcionarão com aparelhos que o tenham. Cabe ressaltar que mesmo assim, é preferível optar por produtos certificados para diminuir os riscos de problemas. O Wi-Fi opera dentro das frequências Industrial, Scientific and Medical (ISM) com os seguintes intervalos: 902 MHz - 928 MHz; 2,4 GHz - 2,485 GHz e 5,15 GHz - 5,825 GHz que são segmentos de frequência considerados como livres para o uso por não interferir diretamente em outras aplicações e nem provocar danos à saúde. São justamente estas duas últimas faixas que o Wi-Fi utiliza, no entanto, tal característica pode variar conforme a versão do padrão 802.11.
O IEEE 802.11 refere-se ao conjunto de padrões que define a comunicação para redes locais sem fio (WLANs) e é conhecido pelos consumidores como Wi-Fi. É importante você saber que o IEEE 802.11 é supervisionado pelo IEEE, especificamente o IEEE 802 (IEEE LAN / MAN Standards Committee) e a versão atual do padrão é IEEE 802.11-2007. Em outras palavras, o IEEE 802.11 é o conjunto de diretrizes técnicas para implementar o Wi-Fi. A venda de produtos sob esta marca comercial é supervisionada por uma associação comercial da indústria com o nome de Wi-Fi Alliance. 
O IEEE 802.11 tem suas raízes em uma decisão de 1985 da Comissão Federal de Comunicação dos EUA que abriu a banda ISM para uso não licenciado e só foi formalmente lançado em 1997. Esse padrão original foi chamado IEEE 802.11-1997 e atualmente está obsoleto. É comum ouvir pessoas se referindo a "padrões 802.11" ou a "família de padrões 802.11", no entanto, para ser mais preciso, existe apenas um padrão (IEEE 802.11-2007), com muitas alterações e as mais conhecidas incluem 802.11a, 802.11b, 802.11ge 802.11n.
A Service set Identifier (SSID) representa a identidade ou identificação de uma rede do padrão 802.11. Para esse tipo rede entrar em funcionamento é necessário que as estações (STA – Stations) estejam conectadas aos aparelhos fornecedores de acesso, os Access Points (AP). Quando existem um ou mais STAs conectados a um AP tem-se uma rede denominada Basic Service Set (BSS). Como podem existir diferentes BSSs em um mesmo local é importante que cada um receba uma identificação, o SSID que passa a ser inserido no cabeçalho de cada pacote de dados da rede, informa para qual estação está direcionada a comunicação. A figura 1 exemplifica SSID de redes WI-FI.
Figura 1– Exemplo SSID de redes WI-FI
Fonte: FAQ Informática, 2019. 
Segurança: WEP, WPA, WPA2 e WPS
Eventualmente, senhas da internet são requisitadas em bares, cafés, lojas, escritórios, casas de amigos, enfim, em qualquer ambiente que tenha acesso a internet sem fio. Quando as conexões eram feitas via cabo (rede Ethernet), para se adicionar um novo dispositivo à rede era necessária uma permissão física do proprietário e o aparelho deveria ser “plugado” no cabo de rede. Diversas redes em modo aberto permitem o acesso de inúmeros usuários diariamente, o que pode comprometer a segurança dos fornecedores e de outros usuários. Para evitar esse tipo de problema, as redes sem fio contam com diversos recursos de segurança.
WEP – Wired Equivalent Private foi o primeiro método utilizado para proteção no padrão 802.11 e surgiu junto com o mesmo e funciona como uma forma de autenticação de forma aberta ou restrita pelo uso de chaves. Na sua forma aberta aceita toda máquina que solicita conexão, já na restrita a conexão é feita pelo fornecimento de uma chave pelo usuário que é uma combinação de caracteres criada pelo proprietário e salva no dispositivo de conexão. Essa mesma chave serve para encriptar os dados que trafegam pela rede, apesar de fornecer uma boa alternativa de segurança, pois possui falhas de proteção tornando seu uso pouco recomendado. De forma geral, a chave utilizada no WEP pode ser desvendada por meio de softwares específicos que distinguem o vetor de inicialização da chave formada pelos bits restantes. O WEP trabalha com chaves de 64 e 128 bits, embora existam equipamentos que podem chegar a 256 bits.
WPA – Devido à fragilidade apresentada pela criptografia WEP, foi necessário implementar outro meio de proteção para redes sem fio. Criado em 2003, o Wired protected acess (WPA) também faz a criptografia de rede por meio de uma chave inserida pelo usuário, porém o método utilizado é muito mais seguro que o método WEP. Fundamentado no princípio do Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) no qual uma chave de 128bits é combinada com o MAC Address de cada dispositivo, é trocada periodicamente e a sequência é definida na configuração de rede. A senha de acesso do usuário é usada apenas para iniciar a conexão, conforme a figura 2. 
Figura 2 – Seleção da segurança nas configurações do roteador
Fonte: Infowester, 2013. 
Com o Intuito de melhorar ainda mais a segurança nas conexões wireless, a Wi-Fi Alliance criou o 802.11i, um conjunto de especificações de segurança para redes sem fio conhecida como WPA2. No WPA havia o TKIS, já no WPA2 a criptografia foi substituída pelo padrão Advanced Encryption Standard (AES) que é muito seguro e eficiente, porém exige um alto processamento, sendo assim recomendado para quem procura um alto nível de proteção. Em geral sua utilização deve ser testada antes de se implementar em equipamentos mais antigos, pois podem não ser compatíveis com o WPA2. 
Emmeados de 2007 surgiram equipamentos wireless com suporte ao Wi-Fi Protected Setup (WPS) para facilitar a criação de redes protegidas pelo WPA2. A principal vantagem do WPS é o uso de uma sequência numérica curta, um PIN, para que se estabelecer a conexão. O PIN acabou se tornando uma vulnerabilidade em muitos roteadores e o WPS passou a ser desativado para evitar brechas de segurança.
IEEE 802.15 – Redes sem fio pessoais com baixas taxas de transmissão
A todo instante é possível encontrar alguém que esteja ouvindo música com fones sem fio, usando mouse sem fio, fazendo transferência de arquivo entre celulares, tablets, câmera, entre outros. Como você já sabe existem protocolos que definem o alcance, a frequência e a taxa de transmissão para determinada rede e mesmo as aplicações mais simples e inofensivas estão sujeitas aos padrões, sejam eles destinados à segurança do usuário ou à qualidade da transmissão desejada, entre outros fatores.
História do bluetooth
A primeira empresa que começou a estudar a viabilidade de periféricos sem fio foi pela Ericsson, fabricante de celulares. A ideia era utilizar sinais de rádio de baixo custo e integrar aos telefones celulares mais uma opção de comunicação. Os primeiros ensinamentos dessa empresa ocorreram em 1994, fundamentados em redes de telefones celulares e, inicialmente, recebeu o nome MC-Link. Em 1997 o projeto se mostrou promissor e atraiu o interesse de outros estabelecimentos de tecnologia. Já em 1998 foi criado o BLUETOOTH SIG, um consórcio formado pelas companhias Nokia, Ericsson, IBM, Toshiba e Intel que detinham a maior parcela da produção de celulares, computadores e processadores na época, isso foi determinante para o sucesso e compatibilidade do Bluetooth com vários dispositivos. Curiosamente, o nome Bluetooth é uma homenagem a um rei dinamarquês chamado Harald Bluetooth conhecido como Haroldo dente-azul, responsável pela unificação da Dinamarca e da Noruega. O nome Bluetooth é a unificação de vários dispositivos sendo representado pelas iniciais nórdicas do nome desse rei. 
Bluetooth – Frequência e comunicação
Seguindo a proposta a qual foi desenvolvido, o Bluetooth é transmitido em uma faixa de frequência aberta, praticamente aceita mundialmente. A faixa ISM que opera em 2,45GHz é a que melhor atende a essa comunicação. Dentro da ISM, que é uma faixa de frequência aberta, o Bluetooth não pode gerar ou sofrer interferência na transmissão. A principal proposta dessa tecnologia é o baixo consumo, por ser embarcado em dispositivos móveis sem drenar muita carga, sua transmissão é feita por radiofrequência e diferente do infravermelho. O alcance do Bluetooth depende do valor de potência máxima, pois quanto maior o alcance, maior o consumo no dispositivo.
Classe 1: potência máxima de 100 mW (miliwatt), alcance de até 100 metros;
Classe 2: potência máxima de 2,5 mW, alcance de até 10 metros;
Classe 3: potência máxima de 1 mW, alcance de até 1 metro;
Classe 4: potência máxima de 0,5 mW, alcance de até 0,5 metro.
A classe 2 é a mais usada por ter um alcance que atende os principais periféricos de um computador ou celular, por exemplo. A comunicação pode ocorrer, mesmo que os dispositivos tenham classes diferentes e deve ser respeitada a distância do menor limite quando é feita a conexão entre dispositivos com alcances diferentes.
O Bluetooth, por padrão, possui taxas de transmissão baixas e com a evolução a velocidade de comunicação também foi aumentando chegando a 50Mb/s no Bluetooth 5.0. A forma do Bluetooth se comunicar na faixa ISM é conhecida como Frequency Hoping – Code division Multiple Acess (FH-CDMA) que faz a frequência ser dividida em vários canais. Essa mudança é feita pelo dispositivo que estabelece a comunicação de forma rápida provocando o chamado “salto de frequência”, quando isso ocorre, a largura de banda da frequência se torna menor e inviabiliza interferências. No Bluetooth, são utilizadas até 79 frequências ou 23 dependendo do país, dentro da faixa ISM, cada uma distante da outra por intervalos de 1 MHz.
Dispositivos Bluetooth podem tanto receber quanto transmitir dados, essa técnica é conhecida como “Modo Full-Duplex”. Para que o dispositivo tenha controle do que será enviado e quais dados serão recebidos, a transmissão é alternada entre slots para envio e para recepção, um esquema denominado Frequency Hopping/ Time Division Duplex (FH/TDD). Esses slots são divididos em períodos de 625us, microssegundos. Cada salto de frequência deve ser ocupado por um slot, logo, em 1 segundo o dispositivo realiza 1600 saltos. Quanto ao enlace das comunicações Bluetooth, isto é, a ligação entre o dispositivo que envia e o que recebe os dados, esse trabalha com dois padrões: SCO e ACL.
SCO (Synchronous Connection- Oriented): O trabalho é realizado de forma sincronizada, que determina o padrão sequencial de informações no qual o dispositivo emissor e o receptor estabelecem um link, separando slots para as informações. Nesse modo é feito o envio de maneira contínua e não é possível a retransmissão de dados. Um bom exemplo é a transmissão de música via Bluetooth, pois o envio é feito de maneira contínua, mas quando há perda de conexão entre os dispositivos, a emissão continua acontecendo provocando ruídos.
ACL (Assynchronous Connection-Less): Nesse padrão um dispositivo é responsável para administrar a rede com outros, funcionando como um Master-slave. Este link é assíncrono, utiliza slots livres na comunicação e tem a vantagem de possibilitar o reenvio de dados, garantir a integridade das informações na transferência de arquivos entre dispositivos.
Redes bluetooth
A conexão de dois ou mais dispositivos Bluetooth forma uma rede chamada piconet, do qual se origina a comunicação e passa a se chamar Master ou mestre, enquanto os outros dispositivos conectados são os Slaves ou escravos. Cada padrão piconet suporta até 8 dispositivos: 1 master e 7 slaves e cabe ao Master controlar o modo de transmissão e sincronia entre eles. É possível ampliar a quantidade de dispositivos em uma rede Bluetooth por meio da sobreposição de piconets, gerando uma Scatternet. É válido destacar que um dispositivo pode fazer a ponte entre duas piconets e somente os Slaves podem fazer a conexão entre duas redes Bluetooth, enquanto o Master deve fazer parte apenas da piconet que está controlando. 
Dentro de cada rede piconet, os dispositivos devem ser identificados para que façam parte da conexão. Para isso, um aparelho que solicita a conexão emite um sinal: o Inquiry, demais participantes da rede captam o sinal e respondem com um pacote Frequency Hopping Synchronization (FSH) para informar a identificação de cada um e os dados sincronizados pela piconet. Com esses elementos, o dispositivo ingressante pode emitir um sinal para conexão na rede, o Page.
Existe ainda outro sinal utilizado nas redes Bluetooth, o Scan, ele verifica se os dispositivos estão operantes e coloca em modo de Stand-by, os ociosos. Faz parte da proposta de baixo consumo do Bluetooth oferecer um recurso que mantém apenas os dispositivos ligados, esse sinal também verifica se há outros aparelhos pedindo acesso à rede.
Protocolos de núcleo ou transporte
Como em outros meios de comunicação, o Bluetooth utiliza vários protocolos para seu funcionamento, cada um com uma finalidade específica. Os mais importantes são os protocolos de núcleo ou de transporte, divididos em camadas listadas a seguir:
Tabela 1 – Camadas de protocolo de transporte
	1. RF (Radio Frequency): É a camada que lida especificamente com o uso da radiofrequência e sua transmissão. 
	2. Baseband (banda de base): É responsável por localizar e definir as comunicações entre os dispositivos Bluetooth, atribuir as hierarquias master e slave, além de ser o campo de atuação do Synchronous Connection- Oriented (SCO) e Assynchronous Connection-Less (ACL). 
	3. LMP (Link Manager Protocol - Protocolo do Gerenciador de Link): Responsável pela transmissão, essa camada lida com aspectos de autenticação, taxa de transferência de dados, potência e criptografiado sinal. 
	4. HCI (Host Controller Interface - Interface do Controlador do Host): Camada responsável pela comunicação com o hardware, ou seja, cria a interface de trabalho com o transceptor de acordo com as alterações de software providas pelo usuário, também permite a ligação entre dispositivos distintos. 
	5. L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol - Controle de Link Lógico e Protocolo de Adaptação): Responsável pelo link entre as diferentes camadas de trabalho, ou seja, faz a tradução de informações para que as diferentes camadas trabalhem em conjunto e recebam os parâmetros de qualidade do sinal. 
Fonte: Elaborada pelo autor.
Além desses, é importante citar os protocolos middleware que permitem implementar aplicações existentes às redes Bluetooth por meio do uso de outros protocolos. Por exemplo, pode-se aplicar o IP, WAP, PPP e OBEX em uma rede Bluetooth que por padrão não suportaria essas tecnologias. Também existem os protocolos de aplicação que são os perfis adaptados para o uso final de um dispositivo Bluetooth. Há, por exemplo, um perfil específico para fones de ouvido, outro para distribuição de áudio, outro utilizado na sincronização, entre vários. 
Versões bluetooth 
Quando o assunto abordado é tecnologia, é importante saber que sua evolução é constante e o Bluetooth não foge à regra, várias mudanças e adaptações ocorreram para que ele se tornasse mais compatível e eficiente.
Bluetooth1.0: No primeiro padrão apresentado e com velocidade de 721 Kb/s, a rede Bluetooth encontrava dificuldades em ser compatível com muitos dispositivos e alguns fabricantes ainda tinham receio de adicioná-lo. 
Bluetooth 1.1: Nesta versão, lançada em 2001 foi estabelecida oficialmente como padrão IEEE 802.15. Nela os principais problemas de compatibilidade e operação encontrados na versão 1.0 foram solucionados. O sistema Receive Signal Strength Indication (RSSI), que media a potência na qual o sinal era recebido, foi adicionado e a velocidade padrão manteve-se em 721 Kb/s. 
Bluetooth 1.2: Tendo em vista a possibilidade de união entre redes Bluetooth, essa versão contava com suporte aperfeiçoado a scatternet. Melhor proteção contra ruídos e processamento de voz avançado, também foram implementados na versão 1.2 lançada em 2003 e a taxa de transferência se manteve em 721 Kb/s. 
Bluetooth2.0+EDR: A versão 2.0, publicada em 2004, se tornou uma das mais utilizadas. Com mais dispositivos compatíveis foi necessário focar na correção de falhas, redução do consumo e melhor comunicação entre os dispositivos. Com esse propósito surgiu o padrão Enhanced Data Rate (EDR), que conseguiu praticamente triplicar a velocidade da conexão para 2.1Mb/s efetivos. Um dispositivo como esse podia funcionar sem EDR, porém sua taxa de transmissão retornava para os valores dos padrões anteriores 721 Kb/s. 
Bluetooth 2.1+EDR: Possuindo a mesma compatibilidade com o EDR, a versão 2.1 lançada em 2007 apresentava como diferencial o acréscimo de informações no Inquiry com dados mais precisas para que os dispositivos pudessem estabelecer uma conexão mais segura. 
Bluetooth3.0+HS: Lançada em 2009, foi a primeira versão Bluetooth com um salto significativo na taxa de transmissão. Além de ser compatível com as versões anteriores, os dispositivos 3.0 comunicavam entre si em até 24Mb/s. Para chegar a essa transmissão foi feita incorporação de transmissões IEEE 802.11. Da mesma forma que o padrão 2.0 e 2.1, a rede 3.0 só podia atingir velocidade mais altas em dispositivos compatíveis com o High Speed (HS). 
Bluetooth 4.0: O principal diferencial desse padrão é a economia de energia quando o dispositivo se encontra ocioso. Focado em aparelhos portáteis, permite manter a rede  continuamente ligada sem grande impacto no consumo de bateria. Trabalha com dispositivos mais exigentes também, pois engloba a taxa de transmissão mais alta 24Mb/s encontrada no Bluetooth3.0. 
Bluetooth 4.1: Considerado como uma revisão da rede 4.0 foram incorporados mais alguns recursos de economia e estabilidade de conexão que se enquadravam na chamada internet das coisas. Essa nova versão surgiu no final de 2013 com velocidade mantida em 24 Mb/s. Muitos dispositivos que já tinham suporte ao Bluetooth 4.0 puderam ser simplesmente atualizados para o Bluetooth 4.1. 
Bluetooth 4.2: Para finalmente integrar a Internet das coisas ao Bluetooth, foi criado no final de 2014 o padrão 4.2, essa versão apresentava suporte ao IPv6 que tornava a integração de câmeras, controles de iluminação, acionamentos automáticos. A velocidade de transferência de dados se mantinha em 24Mb/s mas tinha um suporte com um maior tráfego de dados, ou seja, podia receber e enviar mais dados ao mesmo tempo. 
Bluetooth 5: Apresentado em 2016 a última versão do permitia conexões distantes até 40 metros, diferente dos padrões anteriores que em média trabalhavam com conexões de 10 metros. A velocidade passou de 24 para 50 Mb/s. Foram incluídos na versão 5.0 proteção contra interferência em redes móveis (LTE) e Wi-Fi, suporte a mais dispositivos conectados simultaneamente e maior controle sobre o consumo de energia. 
Zigbee: Pensando principalmente para aplicações de automação residencial que trabalha com controladores e sensores, foi desenvolvida a tecnologia Zigbee. Zigbee é considerado um protocolo semelhante ao Bluetooth com uma transferência de dados um pouco menor, porém com a possibilidade de conexão de mais dispositivos em uma rede, ampliando os tipos de enlace e permitindo uma flexibilidade maior na adição de sensores a um sistema. Veja a figura 3. 
Figura 3 – Comparativo entre tecnologias wireless 
Fonte: Teleco, 2004. 
Nas redes ZigBee um aparelho permanece por longos períodos sem estabelecer conexão e quando é feita, geralmente o tempo de ligação entre os dispositivos é muito curto, cerca de 30ms, pois os pacotes que circulam na rede contêm pouca informação. Veja na figura 4 a topologia Zigbee. 
Figura 4 – Topologia Zigbee 
Fonte: Teleco, 2004. 
Os principais componentes das redes zigbee são: Coordenador, roteadores e end devices. Os coordenadores criam e gerenciam a rede estabelecendo a comunicação, gerenciando os nós e armazenando os dados. Já os roteadores estabelecem um tipo de ponte entre os controladores e os end devices, podem ser sensores que redistribuem o sinal ampliando o alcance da rede. Os end devices são apenas ligados a um nó da rede enviando dados para o controlador. No quadro 2 veja a diferença entre o ZiBee e o Bluetooh.
Tabela 2 – Comparativo entre o ZigBee e o bluetooh
	
	ZigBee
	Bluetooth
	Padrão (MAC+PHY)
	IEE 802.15.4
	IEE 802.15.1
	Taxa de Transferência
	250kbps
	750kbps
	Corrente na Transmissão
	30mA
	40mA
	Corrente em Standby
	3µA
	200µA
	Memória
	>32Kb
	<100Kb
	Tempo de acesso a rede
	30ms
	3s
	Tempo de transição dos dispositivos escravos dos estado dormindo para o estado ativo
	15ms
	3s
	Tempo de acesso ao canal
	15ms
	2ms
Fonte: Teleco, 2004.
Como é possível notar no quadro anterior, o zigbee possui menos requisitos de conexão, velocidade, corrente de standby e tempo de acesso à rede. Esses fatores contribuíram para que essa tecnologia se tornasse mais econômica que o Bluetooth e que pudesse operar por anos com a mesma bateria.
UWB
Enquanto determinadas aplicações prezam por economia de energia e de transferência de dados, outras fazem exatamente o oposto. Imagine uma transmissão de vídeo em tempo real, possivelmente o consumo de energia é alto devido ao grande volume de informações enviadas. Com a crescente demanda por entretenimento e segurança é comum utilizar links diretos para envio de vídeos, transmissões de câmeras de segurança, entre outros. Essas aplicações não podem ser totalmente supridas por redes sem fio, levando em consideração as limitações de transferência de dados e a largura de Banda. Para contornar esse problema, foi criado em 2002 pela FCC a tecnologia Ultra Wide Band ou ultra banda larga, conhecido também pelo nome técnico IEEE 802.15.3. A proposta dessa tecnologia é utilizar uma largura de banda acima de 500 MHz, pois assimgrandes pacotes de dados podem ser enviados de uma vez, mesmo por dispositivos de baixa potência. O maior desafio, entretanto, é a definição das frequências utilizadas de modo a não gerar interferências em outros dispositivos com largura de banda menores. Por exemplo, uma transmissão de rádio frequência com uma largura de banda de 500MHz que possua uma frequência central de 1GHz, ou uma transmissão com uma largura de banda de 1,2 GHz que possua uma frequência central de 6GHz.
Esses exemplos mostram a diferença entre o UWB e as tecnologias de banda estreita, onde a largura de banda é tipicamente 10% da frequência central. Um exemplo da especificação utilizando banda estreita é a tecnologia 802.11b, em que a largura de banda é de 22 MHz com uma frequência central de 2,4 GHz.
IEEE 802.16 - WiMAX
O padrão IEEE 802.16 conhecido também como WiMAX foi publicado em 2002 com a finalidade de estabelecer normas para conexão sem fio em redes metropolitanas, a ideia desse projeto é estender a tecnologia wireless para áreas maiores e integrar as redes MAN. Atualmente, a maior parte do wireless se concentra nas redes Personal Area Network (PAN) e Local área Network (LAN). Similar à rede de telefonia celular, a rede WiMAX trabalha com o formato de células entregando internet nos pontos de acesso ou diretamente aos usuários. As distâncias estimadas variam entre 6 e 9 Km, programadas entre os dispositivos. 
O WiMax tem como principal diferencial o alcance: enquanto o Wi-Fi provê conexões de curto alcance, da ordem de dezenas de metros, o alcance do WiMax é da ordem de quilômetros. Em uma rede Wi-Fi para se cobrir grandes áreas, é necessária a instalação de diversos pontos de acesso, interligados entre si usando cabeamento tradicional. Além disso, o WiMax incorpora diversos avanços tecnológicos, sendo capaz de atender melhor a diferentes requisitos de tráfego garantindo qualidade na transmissão de voz e vídeo e de segurança, bem como os requisitos de transmissão em ambientes metropolitanos (NOKIA, 2008). 
O equipamento WiMAX vem em duas formas básicas: estações base, instaladas por provedores de serviços para implantar a tecnologia em uma área de cobertura e receptores, instalados em clientes.
O WiMAX é desenvolvido por um consórcio da indústria supervisionado por um grupo chamado WiMAX Forum, que certifica o equipamento WiMAX para garantir que ele atenda às especificações técnicas. Sua tecnologia é fundamentada no conjunto IEEE 802.16 de padrões de comunicação de área ampla. O WiMAX tem alguns grandes benefícios quando se trata de mobilidade, mas suas limitações são mais dolorosas. Conheça as principais vantagens atribuídas ao WiMAX:
· Possibilidade de conexão em longas distancias; 
· Redução de custos na instalação de equipamentos provedores de sinal, pois não há necessidade de levar cabos em grandes áreas; 
· Prover acesso à banda larga em áreas periféricas das grandes cidades e regiões de difícil acesso; 
· Quanto às faixas de frequência utilizadas, o WiMAX pode operar fora da ISM com permissão das autoridades locais. Por possuir caráter comercial é exigida a aquisição de uma licença para operar em frequências fora da ISM. 
É mais provável que os consumidores encontrem produtos e serviços WiMAX em aplicativos de "última milha". O WiMAX permite que os ISPs e as operadoras forneçam conectividade à Internet para residências e escritórios, sem exigir o uso de cabeamento físico como cobre, cabo e outros, levando às instalações do cliente. 
O WiMAX é frequentemente comparado ao Wi-Fi; ambos têm conectividade sem fio à Internet em seu núcleo e as tecnologias são complementares. As semelhanças e diferenças primárias incluem: 
O alcance do WiMAX é medido em quilômetros, enquanto o Wi-Fi é em metros e local na natureza. Sua confiabilidade e abrangência garante adequação para o fornecimento de acesso à Internet englobando grandes áreas metropolitanas. 
· O Wi-Fi usa um espectro não licenciado, enquanto o espectro do WiMAX pode ser licenciado ou não. 
· O Wi-Fi é mais popular em dispositivos de usuários finais, como laptops, desktops e smartphones. Assim, os provedores de serviços de WiMAX geralmente fornecem ao cliente uma unidade de assinante WiMAX que se conecta à rede do provedor e oferece acessibilidade Wi-Fi e conveniência para o cliente. 
Como o WiMAX é sem fio por natureza, quanto mais distante da fonte o cliente fica, mais lenta é a conexão. Isso significa que, embora um usuário possa reduzir 30 Mbps em um local, o afastamento do site da célula pode reduzir essa velocidade para 1 Mbps ou quase nada. É semelhante a outros dispositivos que consomem a largura de banda quando conectados a um único roteador, vários usuários em um setor de rádio WiMAX reduzem o desempenho. 
O Wi-Fi é muito mais popular que o WiMAX, portanto, mais dispositivos têm recursos de Wi-Fi integrados do que o WiMAX. No entanto, a maioria das implementações de WiMAX inclui hardware que permite que uma família, por exemplo, use o serviço por meio de Wi-Fi, da mesma forma como um roteador sem fio fornece internet para vários dispositivos. A figura 5, ilustra uma conexão WIMAX.
Figura 5 – Representação de uma conexão WiMAX
Fonte: Onlyfastnet, 2010. 
DECT, infravermelho e RFID
DECT
O Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) foi criado em junho de 1992 e aprovado pelo Instituto Europeu de Padrões ETSI. Atualmente é adotado em mais de 100 países.
O equipamento do padrão DECT possui uma ampla gama de aplicações, desde telefones sem fio domésticos até redes sem fio multicelulares e sistemas de acesso sem fio. Esse padrão define a tecnologia de acesso por rádio para transmitir informações em formato digital a uma distância de 10 km. Suporta voz e fax, transferência de dados.
O padrão DECT contém protocolos que definem a interação com redes como ISDN e GSM, ou seja, redes de telefonia móvel, bem como um protocolo que garante a compatibilidade de terminais de assinantes sem fio produzidos por diferentes fabricantes.
Quanto à segurança, um aparelho móvel DECT pode ser registrado em várias estações base. Em cada sessão de registro, é calculada uma nova chave de autenticação vinculada à rede na qual ela está registrada. Novas chaves e informações de identificação são adicionadas à lista armazenada, que é usada durante o processo de conexão. O DECT representa um meio de facilitar transmissões de voz em médias distâncias, utilizado principalmente no mundo corporativo na substituição dos rádios e PABX. É uma alternativa mais segura e que suporta multidispositivos na rede e se estende à transmissão de arquivos, também, substitui as cadeias de telefonia para FAX.
Infravermelho
Muito utilizado no dia a dia e conhecido pelo uso na medicina, o Infravermelho também faz parte do mundo das comunicações. Foi uma das tecnologias pioneiras na transferência de arquivos entre celulares, porém, com a chegada do Bluetooth caiu em desuso. As comunicações feitas por infravermelho são padronizadas pela Infrared Data Association (IrDA). Em geral, conexões via Infravermelho são direcionais, isto é, o emissor deve estar alinhado com o receptor, sem obstruções e o desvio máximo é de 15º, além disso, a distância pode chegar no máximo 5 metros. Quanto à distância de atuação para envio de arquivos é indicado que os dispositivos fiquem entre 5 e 60 centímetros de distância.
Embora tenha desvantagens, o infravermelho continua em uso na maioria dos dispositivos domésticos com acionamento remoto como tv, ventilador, rádio, alarmes, condicionadores de ar. Existe uma proposta de implementar a velocidade de transmissão de dados para o infravermelho o Ultra fast Infrared (UFIR) que poderá chegar a 100 Mb/s. Assim, será possível aliar a economia de energia e criar redes de troca de informações entre os dispositivos que já utilizam o sistema remoto IrDA. 
Os dispositivos habilitados por infravermelho são conhecidos como IrDA porque estão em conformidade com os padrões definidos pela Infrared Data Association (IrDA). Os diodos emissores de luz infravermelhos (LED) são usados paratransmitir sinais infravermelhos, que passam por uma lente e se concentram em um feixe de dados e rapidamente ligada e desligada para codificação de dados.
Os dados do feixe IR são recebidos por um dispositivo IrDA equipado com um fotodiodo de silício que converte o feixe IR em uma corrente elétrica para processamento. Como a IR transita mais lentamente da luz ambiente do que do sinal IrDA de pulsação rápida, o fotodiodo de silício pode filtrar o sinal IrDA do IR ambiente.
Os transmissores e receptores IrDA são classificados como direcionados e não direcionados. Um transmissor ou receptor que usa um feixe focalizado e estreito é direcionado, ao passo que um transmissor ou receptor que usa um padrão de radiação omnidirecional é não direcionado.
RFID
É muito comum o uso de identificação em controle de acesso, segurança de produtos em supermercados, identificação de animais e de veículos em pedágios. O que essas aplicações têm em comum é a forma de transmissão da informação que se deseja, todas através de RFID.
Um leitor de identificação por rádio frequência (leitor RFID) é um dispositivo usado para coletar informações de uma etiqueta RFID, que é usada para rastrear objetos individuais. As ondas de rádio são usadas para transferir dados da tag para um leitor. O RFID é uma tecnologia similar em teoria aos códigos de barras. No entanto, a etiqueta RFID não precisa ser digitalizada diretamente, nem requer visão de linha para um leitor, deve estar dentro do alcance de um leitor RFID, que varia de 3 a 300 pés, para ser lido. 
A tecnologia RFID permite que vários itens sejam rapidamente digitalizados e a identificação rápida de um determinado produto, mesmo sendo cercado por vários outros itens. As etiquetas RFID não substituíram os códigos de barras devido ao seu custo e à necessidade de identificar individualmente cada item. 
A tecnologia RFID pode ser usada em uma variedade de aplicações, incluindo: 
· Passaportes; 
· Cartões inteligentes; 
· Bagagem de avião; 
· Passagem de cabine de pedágio; 
· Eletrodomésticos; 
· Tags de mercadoria; 
· Animal e pet tags; 
· Chave e trava do automóvel; 
· Monitorização de pacientes cardíacos 
· Rastreamento de paletes para inventário; 
· Redes telefônicas e de computadores; 
· Operação de naves espaciais e satélites. 
A tecnologia RFID usa dados digitais em uma etiqueta RFID, que é composta de circuitos integrados contendo uma pequena antena para transferir informações a um transceptor RFID. A maioria das etiquetas RFID contém pelo menos um circuito integrado para modular e desmodular a frequência de rádio e uma antena para transmitir e receber sinais. Os intervalos de frequência variam de baixas de 125 a 134 kHz e 140 a 148,5 kHz, e altas de 850 a 950 MHz e de 2,4 a 2,5 GHz. Comprimentos de onda na faixa de 2,4 GHz são limitados porque podem ser absorvidos pela água.
RFID (Radio Frequency Identification) é um método de identificação de produtos por ondas de rádio, as radiofrequências. De forma geral, funciona com a gravação de dados em uma tag ou cartão que são informados sempre que requisitado por uma leitora.
Essa tecnologia existe desde a década de 40 e foi descoberta durante a segunda guerra mundial, na identificação de aeronaves aliadas e inimigas que recebiam um transmissor que informava o código específico daquele avião. Atualmente o RFID segue o mesmo princípio, um sinal é enviado e pode ser refletido por uma etiqueta passiva ou retransmitido com o sinal armazenado por uma ativa. Seu uso comercial começou entre as décadas de 50 e 60 para a identificação de produtos e sistema antifurto em supermercados e para funcionar, o RFID precisa de apenas dois componentes, um transponder ou tag e um leitor.
O transponder é colocado no objeto a ser identificado como um cartão, um bottom, um adesivo. Pode ser ativo, alimentado por baterias e permite reescrever os dados de identificação ou passivo que utiliza a energia das ondas eletromagnéticas emitidas pelo leitor. Já o leitor, responsável pelo envio do sinal principal e recepção dos dados informados, pode ser uma antena que por meio de uma onda de rádio ativa o transponder. A figura 6 demonstra o funcionamento do RFID com um transponder e um leitor.
Figura 6 – Exemplo de Funcionamento RFID
Fonte: UFRJ, 2007. 
Os sistemas RFID podem operar em duas faixas de frequência:
Baixa Frequência (30KHz a 500KHz): Aplicados principalmente a identificação em distancias menores, controle de acesso, identificação de produtos e rastreabilidade de pequeno alcance.
Alta Frequência (850MHz a 950MHz e 2,4GHz a 2,5GHz): Utilizado em leituras de média e longas distâncias nas quais a velocidade de transmissão de dados precisa ser maior. Um bom exemplo é o rastreio de veículos e sistemas de pedágio.
Fique sabendo que na área médica e na indústria já é muito comum o uso do RFID, seja para monitoramento de pacientes, agendamento de manutenções, controle de almoxarifado, entre outros. Seu baixo custo torna o RFID requisitado para as mais variadas tarefas.
Finalizando a Unidade 
Conforme já mencionado, à medida que novas necessidades surgem, novas respostas são requisitadas para atendê-las. Nesta unidade, você estudou sobre os tipos de rede com características e aplicações diferentes e que seus protocolos de comunicação podem sofrer alterações para trazer mais foco e facilidade na atividade a ser executada. Para mais, você compreendeu que seria um desperdício muito grande de energia utilizar uma estrutura Wireless de alta potência para leitura de tags de identificação. Da mesma forma que um cartão passivo não pode processar envio contínuo de dados como os dispositivos da rede fazem.  Além disso, é preciso entender que esse mercado continua aberto e novas soluções sempre são bem-vindas.
TECNOLOGIAS DE COMUNICAÇÃO: CELULAR DIGITAL
Apresentação 
Olá, seja muito bem-vindo! 
Nesta unidade o seu referencial de estudos será sobre os padrões de tecnologia que podem ser classificados as Gerações de Sistemas Celulares (GSC). Na primeira geração estão os sistemas analógicos como o AMPS, na segunda os sistemas digitais como o GSM, CDMA (IS-95-A) ou TDMA IS-136. Entre a segunda e terceira, está a geração 2.5G, que é a dos sistemas celulares. A 2.5G oferece serviços de dados por pacotes, sem necessidade de estabelecer uma conexão permanente e a taxas de até 144 kbps, é considerada como um passo intermediário na evolução para 3G e os principais sistemas são o GPRS, EDGE e extensões do CDMA. Na terceira geração estão os sistemas celulares que oferecem serviços de dados por pacotes e taxas de até 2 Mbps, seus principais sistemas são o WCDMA e o CDMA 1xEVDO. A quarta geração é baseada totalmente em IP. 
Bons Estudos!
Objetivos
· Compreender que o AMPS é pouco utilizado para dados moveis.
· Entender que o GSM teve um grande destaque devido ao uso de periféricos. 
· Conhecer os padrões AMPS, CDMA, TDMA, GSM, WCDMA, EDGE, e outras formas de comunicação por meio do celular.
Conteúdo 
AMPS
O sistema de comunicação móvel 1G surgiu no Japão em 1979 pela Nippon Telegraph and Telephone (NTT) em Tóquio, após cinco anos se expandiu todo o Japão. Em 1981, o Nordic Mobile Telephone (NMT) foi lançado nos países europeus e em 1983, a Ameritech apresentou celulares 1G nos EUA usando aparelhos da Motorola, dessa forma o uso do sistema de comunicação móvel foi seguido por vários países.
Em tempos anteriores, as tecnologias de comunicação sem fio eram sistemas push-to-talk e os telefones celulares pouco usados em aplicações militares e marítimas. A principal diferença entre os sistemas de comunicação sem fio existentes e o 1G foi a inserção da tecnologia celular e a área de terra foi dividida em pequenos setores conhecidos como células. Cada célula tinha uma estação base, que usava sinais de rádio e um transceptor para efetuar a comunicação com dispositivos móveis.  Vale destacar que estações de Bade foram conectadas às redes telefônicas e técnicas de modulação de frequência foram utilizadas para chamadas de voz.
Essa tecnologia pertence à primeira geração de celulares,formada por sistemas analógicos que estabeleceu estrutura e funcionalidades básicas associadas a eles, como roaming e handover entre células. É chamada por AMPS pois são as siglas para Advanced Mobile Phone System, ou seja, Sistema Avançado de Telefonia Móvel em português.
Embora o AMPS fosse o primeiro sistema celular a ser desenvolvido, um sistema japonês foi o primeiro a ser implantado em 1979. Outros sistemas que precederam o AMPS em operação incluem o telefone móvel nórdico (NMT), implantado em 1981 na Dinamarca, na Finlândia. Na Noruega e na Suécia, o sistema de comunicação de acesso total (TACS) foi implantado em 1983.  Cabe ressaltar que nos anos seguintes, outros sistemas celulares foram também desenvolvidos e implantados e todos eram incompatíveis entre si. Em 1988, um grupo de órgãos públicos de telefonia pública da Comunidade Europeia anunciou o sistema digital global para comunicações móveis, conhecido como GSM, o primeiro sistema que permitiu que qualquer usuário de celular, dessa comunidade, operasse com o mesmo equipamento, dessa forma a GSM se tornou onipresente em toda a Europa.
Em poucas décadas, a comunicação móvel evoluiu muito e gerações passaram pelos vários dispositivos e redes compatíveis com o novo padrão de telecomunicações. A qualidade da interlocução oferecida pelos telefones celulares de primeira geração apresentava limitações óbvias relacionadas ao tipo de sinal, como baixa qualidade de som e frequentes interrupções.
AMPS - aloca faixas de frequência dentro do espectro de 800 e 900 Megahertz (MHz) para telefone celular, cada provedor de serviços pode usar metade da faixa de 824-849 MHz para receber sinais e metade da faixa de 869-894 MHz para transmissão. As bandas são divididas em sub-bandas de 30 kHz, chamadas de canais. Os canais de recebimento são chamados reversos e os canais de envio são chamados de encaminhamento. A divisão do espectro em canais de sub-bandas é obtida usando o acesso múltiplo por divisão de frequência (FDMA). 
Os sinais recebidos de um transmissor cobrem uma área chamada célula e à medida que um usuário sai da abrangência para uma célula adjacente, começa a captar novos sinais, sem nenhuma transição perceptível. Os sinais da célula adjacente são enviados e recebidos em canais diferentes da anterior para que não interfiram uns com os outros. 
O serviço analógico do AMPS foi atualizado com o serviço celular digital e adicionado ao FDMA uma subdivisão de cada canal, usando o acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), conhecido como AMPS digital. O AMPS e o D-AMPS surgiram no mercado norte-americano de telefones celulares e são usados ​​mundialmente com mais de 74 milhões de assinantes, de acordo com a Ericsson, uma das maiores fabricantes de telefones celulares.
A Advanced Mobile Phone Service, Inc era uma subsidiária da AT & T antes da alienação da Bell System. Também abreviado como AMPS, a empresa foi criada em 1978 para construir e operar o novo Sistema Avançado de Telefonia Móvel. O AMPS foi desenvolvido pela Bell Labs para substituir serviços radiofônicos mais antigos e severamente limitados, como o IMTS. Além disso, foi um dos primeiros sistemas de telefonia celular moderna, que permaneceu em operação até 2008. Em 13 de outubro de 1983 surgiu no Chicago e na área de Washington DC em dezembro de 1983 e após desmembramento, o AMPS foi dividido entre os 7 recém-criados. 
Conheça as empresas controladoras regionais conhecidas como RBOCs:
· NYNEX Mobile Communications; 
· Bell Atlantic Mobile Systems; 
· Ameritech Mobile Communications; 
· BellSouth Mobility; 
· PacTel Mobile Access; 
· Southwestern Bell Mobile Systems; 
· U S West NewVector. 
Nas redes AMPS quando um usuário se move de uma célula para outra, o sinal é suavemente captado da nova célula, considerando que células adjacentes usam frequências diferentes, o que evita interferências. Os telefones celulares portáteis AMPS têm níveis de potência geralmente abaixo de 0,6 watts com um alcance de cerca de 5 milhas da estação base, enquanto os níveis de energia em telefones montados em veículos alcançam até 3 watts com abrangência de 15 milhas, além disso é importante saber que as próprias estações geralmente têm níveis de energia de até 1 quilowatt. 
Devido à necessidade de transmissão de dados e criptografia, os serviços de telefonia celular digital estão aumentando sua popularidade. A uniformidade do sistema analógico AMPS nos Estados Unidos contribuiu muito para o sucesso de capturar 2/3 dos assinantes de celulares analógicos em todo o mundo. 
Por volta de 1995, o AMPS tinha cerca de 13 milhões de assinantes nos EUA, os fabricantes e operadores dos EUA dividiram os méritos operacionais de várias opções tecnologicamente avançadas para acesso a canais de rádio e modulação digital e em particular a escolha entre Code Division Multiple Access (CDMA) e formatos de transmissão Time Division Multiple Access (TDMA) para telefonia celular. 
Para migrar para a operação totalmente digital a Federal Communication Commission (FCC) incorporou um sistema digital totalmente compatível com o sistema AMPS analógico existente, ou seja, a FCC estava procurando um novo sistema que utilizasse o sistema digital, o mesmo espectro de rádio que o antigo sistema analógico, mas pelo menos dez vezes mais eficiente no uso. Em 1988, a Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA) definiu um conjunto completo de Requisitos de Desempenho do Usuário User Performance Requirements – (UPR).
A arquitetura do sistema D-AMPS 800/1900 é semelhante à maioria das outras de sistemas celulares por exemplo, arquitetura de rede GSM. A estrutura contém um sistema de comutação, um sistema de operação e suporte, estações base e estação móvel. Conheça as cinco entidades funcionais do sistema de comutação: 
Nas áreas de rápido crescimento de sistemas avançados de telefonia móvel (AMPS) e serviços de comunicações pessoais (PCS), as antenas de seção em múltiplos feixes foram usadas em vez de antenas omnidirecionais. Existe um interesse persistente em adquirir melhores antenas de estação base para comunicações de celulares, devido aos constantes aumentos na capacidade do sistema e ao alto custo de aquisição de propriedade para a instalação. Os avanços alcançados nas antenas da estação base aumentariam o ganho, diminuiriam os lóbulos laterais e diminuiriam a interferência.
A construção de uma estação terrestre exige um investimento substancial de capital em equipamentos e valores de propriedade. O serviço sem fio normalmente divide a cobertura em torno de um site de celular em três setores de 120°. Cada um possui pelo menos uma ou duas antenas transmissoras e um maior número de receptoras. Esquemas de diversidade espacial são frequentemente implementados, nos quais duas antenas são usadas para receber o mesmo sinal com diferentes envelopes desbotados. No processo de combinar dois ou mais envelopes o desvanecimento geral é reduzido, proporcionando melhor desempenho do sistema.
As antenas que cobrem uma seção são geralmente montadas em uma das faces de uma estrutura de plataforma triangular, no topo de uma torre. Nas extremidades de tal face, duas ou mais antenas são montadas, geralmente separadas por pelo menos 10 comprimentos de onda.
As antenas setoriais normalmente têm larguras de feixe de 60 °, 90 ° e 120 ° e são usadas para diversidade espacial. Tais antenas direcionais têm um alto ganho, mas têm a desvantagem de que, em dispositivos móveis, elas devem transferir a cobertura para outra antena do setor à medida que o celular se move para fora da área de cobertura de um feixe e para a área de outro feixe. 
O conceito de antena setorizada pode cobrir o azimute de 360°, mas a tarefa de rastrear celulares torna-se um pouco mais complicada à medida que entram e saem de vários padrões de feixe. Por exemplo, acima da configuração dipolar de 9 antenas, cada uma delas fornecendo 40 feixes, pode cobrir todo o plano de azimute de 360°. Embora o projeto de 9 feixes forneça benefícios distintos, ele também sofre com a perda de varredura,