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Mestrado Profissional em Gestão de 
Redes de Telecomunicaçõe
Tópicos em Redes de Dados Sem Fio
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Tópicos
• Introdução
• Sinal
• Antenas
• Propagação
• Técnicas de Transmissão
• Link Budget
• MAC WLAN
• PHY WLAN
• MAC WMAN
• PHY WMAN
• WSN
Introdução
Neste tópico é apresentada uma introdução a sistemas sem fio traçando um histórico destes sistemas. Tratar esta 
perspectiva histórica é importante pois permite ao aluno entender como foi a evolução do sistema entendendo os pontos 
chaves destes sistemas. Neste contexto é apresentada uma classificação dos sistemas, principalmente das redes sem fio 
padronizadas pelo IEEE 802.
Sinal
A análise de redes sem fio passa necessariamente pela análise de sinais. Este é um ponto chave onde o aluno terá 
condições de entender a necessidade de faixa de operação necessária para uma determinada taxa. Vai ser estabelecida 
também a relação com a potência necessária para atingir um certo desempenho.
Antenas
Este é um elemento chave nas redes sem fio pois permite a concentração de energia em uma certa direção, comparado 
com uma lanterna para energia luminosa. Entender como existe este confinamento de ondas eletromagnéticas é importante 
para entender o planejamento de redes sem fio.
Propagação
O grande diferencial de redes sem fio é a capacidade de comunicação utilizando ondas eletromagnéticas através do 
espaço. Embora exista uma liberdade em relação aos cabos existe por outro lado condições de propagação que podem ser 
bastante desafiadoras. Os fenômenos de propagação ditam o desempenho das redes sem fio e seu entendimento é 
importante para entender as variações de desempenho.
Técnicas de Transmissão
Para que seja possível a conexão entre dois elementos de rede utilizando rádio é necessária a utilização de técnicas de 
transmissão que permita o estabelecimento da conexão. Neste tópico serão apresentadas estas técnicas, principalmente as 
técnicas de modulação.
Link Budget
Com todos os elementos de conectividade apresentados o aluno terá condições de calcular o link budget, que é a 
determinação de todos os parâmetros para que uma conexão seja estabelecida. Este tópico permite uma síntese de todos 
os outros tópicos preparando o aluno para a realização de projetos de enlace rádio.
MAC WLAN
Neste tópico é apresentada especificamente a MAC (Controle de Acesso ao Meio) de redes 802.11, ou seja do WiFi. O 
aluno terá condições de entender como funciona uma rede WLAN e portanto com capacidade de entender quais os limites 
deste tipo de rede. O aluno terá condições de entender porque este tipo de rede é mais apropriada para ambientes internos.
PHY WLAN
Neste tópico são apresentadas as características da camada física onde o aluno irá entender a capacidade de variação da 
taxa para atender condições adversas de propagação. Este é um ponto importante onde o aluno terá condições de 
estabelecer os limites deste tipo de rede.
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Avaliação
• Experimentos de laboratório em grupo
• Avaliações por tópico
• Avaliação final
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Introdução
• Histórico;
• Conceituação de redes de dados sem fio.
Histórico
O desejo sempre foi a comunicação com liberdade, que só pode ser possível sem fio (enquanto a telepatia não 
se estabelece).
Porém, nem a telepatia seria de grande utilidade, visto que não é possível prevê-la entre um ser humano uma 
máquina.
Entender o histórico e o porque da dificuldade em realizar de forma eficiente uma comunicação sem fio vai dar 
uma base sólida para entender como os engenheiros de telecomunicações foram vencendo cada etapa desta 
odisséia que é a comunicação sem fio.
Conceituação de redes de dados sem fio
Antes de iniciar uma parte mais conceitual de análise de sinais, que é fundamental, é importante que se 
entenda como foram separadas as diversas necessidades para comunicação sem fio. Um fato curioso é que 
nós, seres humanos, não somos os mesmos e temos exigências diferentes dependendo do ambiente em que 
estamos. Assim, é interessante que os ambientes atendidos sejam bem caracterizados com exemplos que 
permitam uma clara visão das necessidades daquele local. Outro ponto importante é entender a “sopa” de 
letrinhas do mundo sem fio. Para isto é importante classificar as redes considerando três aspectos 
fundamentais: conceituação, padronização e implementação.
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Primeiro Rádio Móvel
Esta foto do Bell Laboratories mostra o que foi denominado de primeira recepção 
móvel em 1924. Mais uma prova do interesse dos centros de pesquisa em 
sistemas sem fio e já com mobilidade. Antes disto, Marconi já no final do século 
XIX, conseguiu uma transmissão transoceânica via rádio. Isto mostra que o ser 
humano sempre investiu na confecção de aparatos para permitir libertada. Esta não 
foi uma tarefa fácil para comunicação de voz. 
http://www.bell-labs.com/history/75/gallery.html
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Evolução
No passado os dispositivos sem fio ocupavam muito espaço como mostrado pelas 
fotos. Somente no final da década de 70 foi projetado realmente um sistema para 
uso geral e não específico como o caso de rádio amadores que já faziam 
comunicação com mobilidade. Na década de 80 o sistema foi implantado em 
veículos influenciando inclusive todas as análises de cobertura em centros urbanos 
sem se preocupar com propagação no interior das edificações. Somente na década 
de 90 com o avanço tecnológico e a diminuição dos aparelhos foi possível falar 
verdadeiramente de sistema de comunicação pessoal via rádio, ou mais comum e 
recentemente chamado de sistema celular. Até mesmo este jargão “celular” hoje 
em dia não é mais preciso, uma vez que o conceito de reuso de freqüência através 
de hexágonos é somente para uma etapa inicial no planejamento de sistemas 
celulares.
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Evolução
Somente na década de 90 com o avanço tecnológico e a diminuição dos aparelhos 
foi possível falar verdadeiramente de sistema de comunicação pessoal via rádio, ou 
mais comumente chamado de sistema celular. Nas fotos acima está um panorama 
da evolução tecnológica passando de veicular para portátil através de uma maleta 
na parte superior, e finalmente um verdadeiro telefone celular na mão de Martin 
Cooper, um dos inventores do celular, como mostrado abaixo. Uma foto curiosa é a 
do agente 86 Maxwell Smart, de um famoso seriado de televisão já prevendo a 
portabilidade de um dispositivo, no caso o aparelho celular está embutido no sapato 
do agente. Ou seja, esta ambição efetivamente está sendo perseguida.
Vencida esta barreira da portabilidade hoje não basta apenas os serviço de voz, 
sendo necessário também capacidade de transmissão de dados. Esta é uma nova 
fronteira onde estamos atualmente. Neste curso o objetivo é mostrar esta nova 
barreira a ser vencida para comunicação de dados sem fio.
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http://inventors.about.com/library/weekly/aa070899.htm
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Padre Landell de Moura
• Mas o homem que conseguiu a primeira 
transmissão da voz humana, sem auxílio de 
fios, ou seja pela irradiação de uma onda 
eletromagnética modulada por um sinal de 
áudio, foi o Padre ROBERTO LANDELL DE 
MOURA, em 03 de junho de 1900, sendo que 
a distância entre o aparelho emissor e 
detector foi de aproximadamente de 8 
quilômetros. 
Uma homenagem ao padre Landell de Moura que conseguiu a primeira 
transmissão da voz humana sem auxílio de fios. Naquele tempo sem dúvida foi um 
desafio enorme conseguir esta transmissão. O Padre Landell de Moura era um 
homem além de seu tempo e foi perseguido pelas suas idéias arrojadas. 
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Padre Landell de Moura
1861 a 1928
Foi obtida patente nos Estados Unidos do sistema de transmissão sem fio obtida 
pelo Padre Landell de Moura. O esquema da figura mostra claramente todos os 
processos para transmissão e recepção. De forma simples, podemos entender que 
a voz humana, através de um alto-falanteindicado por C, na figura, vibra um 
diafragma que cria uma variação de campo, e pelo transformador de saída e 
centelhador acontece a transmissão do sinal. A recepção é obtida no sentido
contrário na parte de rádio freqüência sendo utilizado o receptor eletrônico T.
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Qual o Problema em Comunicações Sem 
Fio?
Esta foto é bastante curiosa tendo sido obtida pelo Bell Telephone Laboratories
(www.lucent.com). Observe que existe um potente alto-falante que emite ondas 
sonoras em um dispositivo que libera um certo tipo de fumaça. Nesta foto percebe-
se claramente como é feita a distribuição das ondas mecânicas no espaço onde o 
ar é comprimido e descomprimido. Para onda eletromagnéticas (ondas de rádio) a 
idéia básica é a mesma, embora se você queira entrar nos detalhes te desejo sorte! 
Aqui pretendo dar somente uma visão espacial de ondas. Fica fácil perceber que se 
existisse um anteparo na frente da “antena de som” (nunca vi este termo mas acho 
razoável em função da foto) teríamos ondas voltando que seriam versões 
atrasadas do mesmo sinal, em função do tempo que o som demorou para percorrer 
uma certa distância (a velocidade do som é de 344 m/s). 
Exercício: considerando que o espaço da “antena de som” até um anteparo seja de 
3 metros calcule quanto tempo demora para uma onda ir e voltar na “antena de 
som”.
Exercício: conceitue eco e reverberação.
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WLAN
(Local)
(Pessoal)
WPAN
WMAN
WWAN
WRAN
(Metropolitana)
(Wide Area)
(Regional)
IEEE 802.11
IEEE 802.15
IEEE 802.16
IEEE 802.20
IEEE 802.22
PADRONIZAÇÃO
Wi-MAX
Mobile-Fi
???
Wi-Fi
IMPLEMENTAÇÃOCONCEITUAÇÃO
<10m
<100m
<5km
<15km
<100km
Bluetooth
ZigBee
UWB
WSN
(Sensor)
15.4
Este é um slide chave para entender a sopa de letras do mundo das redes de 
dados sem fio. Adoto aqui a classificação do grupo IEEE 802. Sem dúvida é a 
melhor forma de se entender e classificar as diversas redes sem fio. Ou seja, 
entendendo esta figura você estará seguro para enxergar as aplicações e [... Ou 
seja, entendendo esta figura certamente pode-se enxergar as aplicações e...] 
principalmente individualizar os ambientes, descobrindo assim porque tantas 
tecnologias diferentes são necessárias para atender os diversos meios como: 
pessoal, local, metropolitano, grande áreas e regional.
Observe que existem três formas de classificação:
•Conceituação – onde caracterizamos as redes sem fio pelos tipos de aplicações. 
Esta conceituação é importante pois podemos identificar os tipos de meios em que
as redes vão operar.
•Padronização – onde identificamos quais os grupos de padronização dentro do 
IEEE 802. Esta entidade pradroniza todos os tipos de redes [sem fio] de 
comunicação de dados. Os únicos sistemas não contemplados são aqueles de 
transmissão de dados de geração 2,5G e 3G de sistemas móveis, que atendem
aos critérios regionais ou da União Internacional de Telecomunições.
•Implementação – onde identificamos os grupos de implementadores. Em geral são
grupos de empresas que promovem a interoperação entre os sistemas.
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WPAN
WPAN
802.15.1 802.15.3 802.15.4
Bluetooth UWB ZigBee
Uma outra forma de classificar as redes de dados sem fio é quanto a aplicação, 
tipo de evolução e freqüência de operação.
As redes WPAN diferem fortemente quanto a forma de criação das diversas 
interfaces. O grande diferencial está nas aplicações absolutamente distintas para 
cada uma das interfaces criadas. 
-802.15.1 – padronização do Bluetooth – conexão a baixas taxas para voz e 
conectividade de dispositivos
-802.15.3 – nova interface para altíssimas taxas pretendendo chegar no futuro a 1 
Gbps. Utiliza tecnologia inovadora denominada Ulta Wide Band
-802.15.4 – padrão para criação de grandes redes flexíveis de monitoração e
controle de processos. Sua força principal é a aliança ZigBee que definiu uma pilha 
de protocolo própria.
Estas redes não guardam qualquer relação uma com a outra sendo totalmente 
incompatíveis. Existem várias faixas de frequencia para operação do padrão sendo 
a principal a de 2,4 GHz.
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WLAN
WLAN
802.11
WiFi
a – 54 Mbps em 5,4 GHz
b – 11 Mbps em 2,4 GHz
g – 54 Mbps em 2,4 GHz
n – 108 Mbps em 2,4 e 5,4GHz
Pela sua simplicidade este tipo de rede domina as conexões de dados em 
ambientes internos. Outra importante característica é utilizar uma faixa de 
freqüência que não necessita de licença para operação. As redes locais sem fio
criam uma interface de rede (Wireless Network Interface Card) semelhante do 
ponto de vista de conectividade ao padrão Ethernet. No início do desenvolvimento 
na década de 90 esta nova interface era chamada de Wireless Ethernet.
As redes WLAN possuem uma forma evolutiva cujo objetivo maior é aumentar a 
taxa de transmissão e utilizar as faixas de freqüência de 2,4 GHz ou 5,4 GHz.
Na figura são apenas mencionadas as letras “a”,“ b”,“g” e “n” que são das 
interfaces aéreas. Outros grupos com outras letras tratam de outros temas como 
por exemplo o grupo “e” que trata de qualidade de serviço.
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WMAN
WMAN
802.16
WiMAX
a – primeiro padrão fixo – 2003
d – padrão fixo consolidado – 2004
e – padrão com mobilidade – 2005
As redes WMAN possuem uma evolução para atender várias faixas de freqüência 
com características de propagação próprias e também para usuários fixos e 
usuários com baixa velocidade de locomoção. A faixa de 2 a 11 GHz tem um papel 
importante por propiciar comunicação sem a necessidade linha de visada utilizando 
tecnologias apropriadas para este fim. Principalmente as faixas de freqüência de 
3,5 GHz e 5,8 GHz já foram identificadas em vários países para operação do 
sistema, como por exemplo no Brasil.
Este padrão tem um grande potencial de utilização para distribuição da Internet em 
redes sem fio.
A componente 16e, que permite mobilidade, representa uma sobreposição às redes 
celulares atualmente implantadas.
Esta tecnologia é tratada por alguns autores como de ruptura com atuais sistemas 
de distribuição de dados, principalmente para acesso à Internet.
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WWAN
WWAN
802.20
Mobile-Fi
Celular
GPRS 1xRTT EV-DO UMTS
2,5G 3G
As redes WWAN são as mais heterogêneas com várias ramificações em função da 
evolução dos sistemas celulares. Nesta figura o propósito é mostrar que WWAN 
são redes que permitem alta mobilidade no sentido de velocidade do terminal. 
Somente foram mostradas as redes que possuem uma interface de aérea própria 
para transmissão de dados.
A redes WWAN possuem uma característica de grande área de cobertura, ou seja, 
área interligadas como vemos nas redes celulares. O conceito é diferente daquele 
utilizado por redes WAN cabeadas onde se espera altas taxas de dados. No caso 
de redes WWAN a questão é alta mobilidade em grandes áreas. Estas serão as 
redes com mais baixas taxas a serem oferecidas em função do compromisso com 
alta mobilidade que provoca efeitos de propagação que impedem altas taxas. A 
rede 802.20 apresenta uma proposta bastante diferente das redes celulares 
tradicionais e é considerada puro IP, ou seja, totalmente aderente à pilha de 
protocolo TCP/IP. As redes celulares possuem redes All IP, que significa a 
necessidade de uma camada de adaptação para atender a pilha de protocolo 
TCP/IP.
As redes WWAN atendem ambientes com alta velocidade de locomoção e em 
várias faixas de freqüência. 
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WPAN
Wireless Personal Area Network. Redes de Acesso Pessoal Sem Fio – caracteriza 
redes de pequena cobertura. Possui três padrões com características muito 
distintas entre si, já citados anteriormente e explicados mais à frente.
É o único tipo de rede de dados que possui esta característica em função da 
diversidade de aplicações.
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WPAN
• Wireless Personal Area Networks (WPANs):
– Pequeno Alcance;
– Baixa potência;
– Baixo Custo;
– Pequenas Redes;
• Não necessariamente entre pessoas;
• Aliás a maior aplicação esperada é entre máquinas e 
entre pessoas e máquinas, caracterizando:
– P2P – Person To Person;
– P2M – Person To Machine;
– M2M – Machine To Machine.
As redes pessoais possuem este nome pelo pequenoalcance. Porém, as principais 
aplicações não estão ligadas a comunicações entre pessoas. Esta tendência é 
cada vez maior com o desenvolvimento de dispositivos para monitoração e controle 
dos processos. A classificação de comunicação pessoa a pessoa neste caso não é 
explorada rotineiramente. A comunicação pessoa a máquina é um grande 
motivador para aumentar a flexibilidade de comunicação das pessoas. Porém, é na 
comunicação máquina a máquina que este tipo de rede tem maior potencial para 
crescimento. São várias as soluções que permitem comunicação entre dispositivos. 
Um exemplo é a monitoração de grandezas através de redes sem fio.
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802.15.1
Padronização do Bluetooth dentro do IEEE 802. O Bluetooth foi criado pelas 
empresas de telefonia da Escandinávia como uma tecnologia para conectividade 
pessoal, como por exemplo para conexão de voz entre o aparelho celular e o ser 
humano. Também é utilizada para conectividade entre dispositivos formando 
pequenas redes.
O principal objetivo do Bluetooth era para comunicação de voz. Ou seja, não existia 
a princípio grande expectativa quanto a transmissão de dados. Esta era uma visão 
centrada nas necessidades de comunicação de voz entre o ser humano e 
dispositivos. São vários os produtos que atendem este tipo de aplicação criando 
comodidade para o ser humano ao falar no celular. Existe também uma questão de 
saúde com o distanciamento do dispositivo de alta potência, que é o celular, da 
cabeça das pessoas.
Com a padronização o escopo de aplicação para comunicação de dados também 
se tornou um alvo para esta tecnologia. O objetivo era a criação de piconets para 
interligar os mais diversos tipos de dispositivos. Porém, dada as características não 
muito adequada de técnica de controle de acesso ao meio e baixas taxas este tipo 
de aplicação está presente somente em alguns nichos bastante específico. A 
tendência é a utilização de outras tecnologias WPAN para suprir este tipo de 
demanda.
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Tecnologia Bluetooth
O termo Bluetooth é uma referência a um rei da Escandinávia que promoveu a 
união de vários povos daquela região. Da mesma forma a idéia do termo é a união 
de várias entidades de vários mundos diferentes.
Esta tecnologia foi desenvolvida para conexão de aparelhos celulares com 
dispositivos, mas principalmente para comunicação de voz. Um exemplo claro 
deste fato é o celular jogado no banco e você conversando via Bluetooth sem 
precisar do aparelho. Mas tudo tem um preço. 
Quando uma tecnologia é desenvolvida para um certo tipo de aplicação fica difícil 
uma adaptação para outras aplicações. Este é um caso típico quando se tenta 
utilizar esta tecnologia para transmissão de dados.
A história do nome pode ser encontrada em:
http://www.cs.utk.edu/~dasgupta/bluetooth/history.htm
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Áudio
O principal objetivo do Bluetooth era para comunicação de voz.
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Conectividade
Com a padronização extendeu-se este escopo de aplicação para comunicação de 
dados também.
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Bluetooth
• Redes formadas automaticamente;
• Redes são chamadas de Piconet;
• Um dos nós é mestre e os outros escravos;
• Taxa máxima de 1 Mbps bruto;
• Taxa líquida máxima em um sentido por volta de 
700 kbps;
• Forte deterioração de desempenho com a 
distância;
• Faixa de operação 2,4 GHz.
Estas são as características técnicas básicas das redes Bluetooth. Não existe a 
necessidade, na forma automática, que o usuário faça qualquer tipo de 
configuração a princípio. Na prática isto não é muito verdade, pois podem ser 
selecionadas algumas características especiais. As piconet teriam distância 
máxima de 10 metros. Este é um número interessante de ficar gravado como a 
capacidade de cobertura esperada. Porém, dependendo do ambiente este número 
pode mudar enormemente. Existem experiências com alcances de até 100 metros. 
Porém, nesse caso são utilizadas antenas. A rede é formada automaticamente com 
a definição de um mestre e escravos. Existem configurações de topologia 
interessantes com a interligações de várias redes onde em uma um dispositivo é 
mestre em uma rede e escravo em outra. Quanto a taxa a literatura coloca como 
700 kbps como valor máximo. Porém, esta especificação precisa ser melhor 
detalhada pois atenderia somente um sentido da comunicação. A faixa de 
freqüência utilizada é a ISM (Industrial Scentifical and Medical Band) que é livre da 
necessidade de licença. Na banda ISM se por um lado, existe a vantagem de não 
necessitar de uma licença da ANATEL, por outro a questão interferência é algo a 
ser levando em consideração no projeto.
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802.15.3
Redes para altas taxas principalmente para aplicações de baixo alcance para 
entretenimento, embora as possibilidades de uso sejam muito grande. As 
aplicações que exigem este tipo de característica devem ter seus dispositivos 
próximos entre si uma vez que esta rede possui uma pequena área de cobertura.
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802.15.3
• Redes pessoais de altas taxas de dados;
• Motivação: Necessidade de altas taxas e 
pequeno alcance:
– 100 Mpbs dentro de 10 metros;
– 400 Mpbs dentro de 5 meteros;
• Aplicações: dados, TV de alta qualidade, Home 
Theater;
• A proposta é chegar a 1 Gbps no futuro;
• Emprega tecnologia revolucionária denominada 
UWB – Ultra Wide Band.
Rede bastante específica para aplicações onde é necessária uma alta taxa de 
transmissão com pequenos alcances. Utiliza um novo conceito de transmissão 
através de pulsos bastante estreitos se confundindo com ruído. Não possui uma 
faixa definida de operação e sim ocupa uma larga faixa sobrepondo vários outros 
serviços sem afetar o desempenho destes a princípio.
Aplicações com exigência de altas taxas como ilustrado acima. Atualmente existe 
uma necessidade de cabeamento para conexão de áudio e vídeo. Existem 
tecnologias 802.11 para conexão sem fio mas possuem uma limitação de taxa de 
transmissão para serviços como televisão de alta definição. A tecnologia WPAN 
802.15.3 utiliza a técnica UWB (Ultra Wide Band) que permite altíssima taxa de 
dados. A figura mostra um home theater que naturalmente necessita interligar 
vários dispositivos. Uma das aplicações é para interligação de dispositivos de 
entretenimento. A eliminação de cabos pode trazer novas aplicações.
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Redes UWB
• Um novo conceito em rede sem fio para banda 
extremamente larga, sem uso de portadora;
• Definição: qualquer esquema de transmissão que 
ocupa uma largura de faixa maior que 25% da 
freqüência central ou mais de 1,5 GHz;
• Várias empresas estão investindo nesta nova 
tecnologia;
• Todos os outros sistemas são chamados de faixa 
estreita;
• Técnica que utiliza pulsos.
A tecnologia pode ser comparada com a técnica utilizada por radar que transmite 
pulsos bastante estreitos. Os dados modulam diretamente o pulso. Por ter uma 
característica de ruído não afetaria diretamente outros sistemas de comunicação. 
Seria como criar um sinal de baixa densidade de potência com banda muito larga 
que apareceria de forma imperceptível para outros sistemas. Na utilização desta 
tecnologia existe uma preocupação com a possibilidade de interferência.
Na técnica para gerar o UWB baseada em impulso, os dados modulam diretamente 
um impulso, gerando um sinal modulado com alta banda ocupada.
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802.15.4
Redes WPAN utilizada para formação de redes de monitoração e controle de 
processos. Tem como objetivo portanto as aplicações M2M. As aplicações para 
este tipo de rede são infinitas verdadeiramente pois o conceito é de estações rádio 
com baixíssimo consumo de bateria que podem operar por um longo tempo sem 
substituir a bateria. Formam uma malha de elementos denominada rede ad-hoc
onde os diversos elementos se conectam entre si.
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802.15.4
• Baixo consumo;
• Baixa taxa (250 kbps);
• Topologia re-configurável;
• Roteamento de pacotes entre pontos da rede;
• Controle de processos de qualquer tipo;
• Grande mudança de paradigma de controle de 
processos;
• Faixas de operação:
– 900 MHz;
– 2,4 GHz.
Estas redes possuem a característica de atingir grandes áreas ecom flexibilidade 
de topologia. Sua principal finalidade seria para monitoração e controle de 
processos. Um dos melhores exemplos é imaginar uma planta industrial com vários 
dispositivos que devem ser monitorados e controlados que utilizam atualmente 
redes cabeadas. Em função da dificuldade de cabear este locais a proposta é criar 
uma rede sem fio onde os pontos se conectam entre si formando uma grande 
malha de comunicação. A taxa de 250 kbps é bastante interessante para este tipo 
de aplicação que em geral necessita de baixas taxas em função dos processos a 
serem controlados ou monitorados. Um exemplo interessante seria um navio que 
possuir vários processos distribuídos na embarcação que faria uso deste tipo de 
rede.
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ZigBee
• Aliança que estabeleceu novo padrão de pilha 
de protocolo para atender exigência de baixo 
consumo;
• Formação de redes ad-hoc com três tipos de 
elementos:
– Elemento desequipado com baixíssimo consumo 
para acompanhar sensor;
– Elemento roteador – que faz a conectividade da 
rede;
– Elemento coordenador – efetivamente coordena a 
rede e estabelece conexão com a LAN.
O padrão 802.15.4 faz a padronização somente das camadas física e de controle 
de acesso ao meio. Para as camadas superiores é necessária a definição dos 
papeis. Um destes papeis sem dúvida é a própria pilha de protocolo TCP/IP, como 
não podia deixar de ser. Porém, em função de aplicações onde os dispositivos 
devem ter baixíssimo consumo de potência e funções bastante simples. Neste caso 
é interessante definir camadas diferentes daquelas definidas pela pilha TCP/IP. 
Este termo ZigBee é uma aliança de empresas que se juntaram e definiram uma 
outra pilha de protocolo além da pilha TCP/IP que seria otimizada para aplicações 
de monitoração e controle de processos.
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WLAN
Wireless Local Area Network. Rede para atender ambientes internos com altas 
taxas de dados e baixa velocidade de locomoção, sendo adequada para pessoas 
caminhando. Usa técnica de acesso semelhante a utilizada pela Ethernet e se 
beneficia de utilizar faixa de freqüência que não necessita de licença de operação. 
Foi fortemente impulsionada pela indústria de computadores para permitir conexão 
sem fio entre os dispositivos. Atualmente existem inúmeras aplicações que utilizam 
rede locais sem fio.
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WLAN
• Para atendimento local e principalmente em 
ambientes interiores;
• Utiliza duas faixas de freqüência: 
– 2,4 GHz
– 5,4 GHz
• Faixas não licenciadas;
• Comunicação inicial M2M;
• Fortes aplicações:
– P2M (streaming de vídeo);
– P2P (VoIP ou melhor VoWiFi ou então WVoIP).
A principal finalidade deste tipo de rede de dados sem fio é prover uma cobertura 
de ambientes internos e permitir mobilidade dos dispositivos a baixíssima 
velocidade, sendo aplicável somente para usuários do tipo pedestre se deslocando 
em ambiente indoor com dispositivo portátil como por exemplo PDA (Personal
Digital Assistent). Este tipo de rede teve uma penetração muito grande e rápida em 
função de utilizar faixas de freqüência que não necessitam de autorização do órgão 
regulador para sua operação. Estas faixas são identificadas no espectro como ISM 
(Industrial Scientic and Medical) e a princípio seriam para experimentos e 
equipamentos, que poderiam gerar espúrio nestas faixas. Entretanto sua 
predominante aplicação é em sistemas de comunicação.
Uma das grandes áreas de atuação será para prover comunicação de voz 
denominada de VoIP ou WVoIP.
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Padrões 802.11
• 2,4 GHz:
– 802.11 – 1 e 2 Mbps;
– 802.11b – 1, 2, 5,5 e 11 Mbps;
– 802.11g – até 54 Mbps;
• 5,4 GHz:
– 802.11a – até 54 Mbps;
• 802.11n – até 108 Mbps.
Padrões atualmente existentes e faixas estão apresentados acima. Evolução no 
sentido de prover taxas cada vez maiores para uma interface de rede sem fio 
semelhante a uma interface de rede Ethernet. Observa-se uma fortíssima 
implementação deste tipo de interface em vários tipos de dispositivos como: PDA, 
telefone sem fio, sistema de som, conversão serial WiFi, etc. As aplicações 
concorrem entre si para obtenção do canal fazendo com que esta rede apresente, 
na sua forma original, uma forte perturbação quando usuários com taxas diferentes 
acessam o mesmo ponto de acesso. Outra característica é manter a
compatibilidade com os sistemas antigos, o que trás eventualmente problema de 
desempenho. Por exemplo, redes com interface de rede sem fio 802.11g operando 
com 802.11b não podem obter taxas tão altas quanto aquelas taxas obtidas com 
redes que possuem somente interfaces de rede 11g.
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WiFi
• Não adianta padrão se não houver 
interoperabilidade;
• Grupo de empresas se reuniram e criaram o 
selo WiFi para permitir interoperabilidade;
• Permitiu uma forte penetração em função de 
utilizar faixas de freqüência que não necessitam 
de licença.
Esta sigla significa Wireless Fidelity e tem o sentido de criar uma comunidade de 
fabricantes na qual os dispositivos podem operar uns com os outros. Nas primeiras 
implementações de redes 802.11 todos os elementos da rede deveriam ser do 
mesmo fabricante. O fórum WiFi permitiu criar um ambiente com múltiplos 
fabricantes permitindo a criação de um mercado de massa que fez com que o custo 
dos dispositivos ficassem bastante baixos. A grande penetração se deu em função 
da não necessidade de licença para operar os sistema uma vez que utiliza faixa de 
freqüência em que não necessita autorização do órgão regulador, no caso do Brasil 
a ANATEL.
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WMAN
Wireless Metropolitan Area Network. Redes para cobertura de regiões 
metropolitanas. Principal finalidade seria acesso banda larga à Internet. Outras 
redes sem fio de dados foram utilizadas para conectividade em regiões 
metropolitanas como por exemplo WLAN e WWAN. Porém, em função da
peculiaridades das regiões metropolitanas como baixa velocidade de locomoção e 
usuários espalhados em uma certa área, o conceito de redes metropolitanas se 
impôs como um tipo de rede com características próprias. Vários analistas a 
consideram uma rede de dados sem fio que vai promover um ruptura com a forma 
como vinha sendo atendidas as regiões metropolitanas.
34
WMAN
• Redes metropolitanas;
• Uma forte aplicação é a distribuição de 
Internet;
• Capacidade de operar em ambiente sem 
visibilidade;
• Altas taxas de transmissão;
• Possui evolução em direção à mobilidade com 
baixas velocidades.
A redes WMAN foram concebidas para atender regiões metropolitanas das 
cidades. Possui uma vertente para atendimento fixo e outra para atendimento 
móvel com baixa velocidade.
35
802.16
• Tecnologia para operar em ambientes sem linha de 
visada;
• Este ambiente é denominado NLOS (No Line Of Sight);
• Utiliza tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing);
• Utiliza várias técnicas de otimização:
• OFDM;
• Sub-Canalização;
• Antenas direcionais;
• Diversidade; 
• Modulação adaptativa;
• Técnicas de correção de erro;
• Controle de potência. 
O grupo que padroniza as redes metropolitanas é o IEEE 802.16.
A técnica de multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (OFDM) permite 
operar em condições de NLOS pois não é afetado pelas atenuações seletivas em 
freqüência promovidas pelos múltiplos percursos. Esta técnica de multiplexação 
torna eficiente o uso do espectro possibilitando ainda a minimização do problema 
de múltiplos percursos que deixa o canal seletivo em freqüência. Os dados são 
distribuídos em várias portadoras como se houvesse uma conversão série para 
paralelo. Ou seja, se a taxa de chegada for R bits por segundo e forem utilizadas 
10 portadoras cada uma deveria suportar R/10 bits por segundo. Cada uma das 
portadoras moduladas ocupariam um décimo da faixa total.
36
WiMAX
• A sigla significa – Worldwide Interoperability for 
Microwave Access;
• Possui um fórum para certificação de produtos;
• Principal vantagem é atender locais onde não 
exista visibilidade rádio.
O WiMAX é uma sigla utilizada para identificar equipamentos que vão interoperar 
criando um ambiente com vários fabricantespara atingir mercado de massa. Um 
equipamento para ser WiMAX deve ser submetido a um fórum que verifica se o 
aparelho atende as características do padrão e assim certifica o equipamento.
37
WWAN
Wireless Widearea Access Network. Redes para grandes coberturas. As redes 
celulares atuais são classificadas como de grande cobertura além de permitir 
mobilidade em altas velocidades (acima de 60 km).
38
WWAN
• Redes para cobertura de grandes áreas;
• As redes celulares são classificadas como 
WWAN;
• Permitem mobilidade em alta velocidade (acima 
de 60 km/h);
• Bastante instável quando o terminal se desloca 
a altas velocidades;
• Dificuldade para transmissão de dados a altas 
taxas.
Redes com proposta de permitir alta mobilidade do terminal com altas velocidades 
(250 k/h). A velocidade do terminal faz com que existam fenômenos de propagação 
que dificultam muito a transmissão a altas taxas. A tecnologia tem dificuldade para 
competir com tecnologias que foram projetadas para trabalhar em ambientes 
internos, como por exemplo redes WLAN padrão 802.11 ou mesmo com
tecnologias que permitem mobilidade a baixas velocidades (abaixo de 60 km/h).
39
802.20
• Sistema MBWA (Mobile Broadband Wireless 
Access);
• Não tem compatibilidade com 802.16;
• Escopo:
– Especificação do controle de acesso ao meio e 
interface aérea; 
– Operação em banda licenciada abaixo de 3.5 GHz;
– Otimizada para rede TCP/IP com picos de dados por 
usuários de 1 Mbps;
– Alta velocidade: 250 Km/h; 
– Pretende superar sistemas celulares existentes em 
termos de taxa.
O padrão 802.20 possui especificações diferentes daquelas utilizadas pelos 
sistemas celulares. Os sistemas celulares evoluíram com um forte compromisso 
para prover comunicação de voz. Isto criou limitações de taxa e performance. A 
proposta da 802.20 é apresentar uma nova interface aérea que permita altas taxas 
com altas velocidades. Por definição é uma rede puro IP, isto é 802. As redes 
celulares são consideradas All IP, que significa a necessidade de camada de 
adaptação para serem compatíveis com redes puro IP.
40
MobileFi
• Sigla para redes móveis especificada pela 
802.20;
• Não tem compatibilidade com as redes móveis;
• Não existe equipamento disponível no mercado 
atualmente;
• Existe conflito de interesses com 802.16e.
A denominação MobileFi está sendo utilizada para identificar a implementação do 
padrão 802.20. Seu propósito é voltado principalmente para aplicações com 
dispositivos em alta mobilidade e utiliza OFDMA (Ortogonal Frequency Division
Multiple Access). Também pode ser utilizado para acesso fixo. Pretende utilizar 
faixas de freqüência abaixo de 3 GHz. 
A empresa que estava mais a frente no desenvolvimento de equipamentos Mobile-
Fi, se chamava Flarion, e foi adquirida pela Qualcomm empresa que desenvolve 
sistemas celulares. A Qualcomm introduziu a técnica CDMA em telefonia celular.
41
Sistemas Celulares
• As redes celulares foram desenvolvidas originalmente 
para tráfego de voz e com alta mobilidade;
• Para prover comunicação de dados houve a 
necessidade de adaptações criando a geração 2,5G 
com as tecnologias:
– GPRS;
– 1xRTT;
• A evolução das redes celulares já contemplam 
transmissão de dados, porém a baixas taxas de no 
máximo 2 Mbps, denominada 3G, com as tecnologias:
– EVDO;
– UMTS;
• Evolução para redes com maior capacidade para 
transmissão de dados denominadas 3,5G:
– HSDPA – High Speed Downlink Packet Access.
Os sistemas celulares nasceram para permitir a comunicação de voz. Toda a 
estrutura das redes evoluíram das redes telefônicas tradicionais. Outra herança das 
redes celulares é permitir a comunicação com alta mobilidade. Na década de 80 os 
sistemas celulares instalados atendiam veículos, sendo portanto uma tecnologia 
para ser instalada em automóveis. A evolução para redes de dados foi possível 
através de várias adaptações gerando redes de comunicação por pacotes com um 
gargalo forte na interface aérea. Esta limitação fez com que outras tecnologias 
fossem mais vantajosas para tráfego de dados em ambiente interno, como por 
exemplo as WLAN. Embora a grande necessidade seja trafego de dados, neste 
momento não existe uma forma rápida de adaptação desta tecnologia para atender 
serviços que necessitem de altas taxas de dados, uma vez que deve existir 
compatibilidade com os atuais sistemas implantados.
42
WRAN
Nova proposta de rede para utilizar faixa de freqüência já alocadas para outros 
serviços licenciados. Principalmente objetiva utilizar o espectro de televisão tanto 
VHF quanto UHF.
43
WRAN
• Redes Regionais;
• Rádio inteligente;
• Utilização de faixas de freqüência onde existem 
serviços autorizados sem provocar interferência;
• Vai otimizar o uso do espectro eletromagnético.
Este tipo de rede tem por objetivo otimizar o uso do espectro eletromagnético. 
Criação de tecnologia rádio inteligente que consegue detectar se a faixa está ou 
não sendo utilizada antes de colocar o sistema para operar sem causar 
interferência. Ou seja, a comunicação somente se estabelece quando a operação 
do sistema não provocar interferência em sistemas autorizados. Também 
conhecido como Rádio Cognitivo, pela capacidade de avaliar se o espectro está em 
uso na região.
44
802.22
• Grupo recentemente criado;
• Vai utilizar faixas onde operam redes de 
televisão;
• Faixa de 54 a 865 MHz (TV-VHF, FM, Serviços, 
TV-UHF);
• Distâncias de até 40 km.
Existe atualmente uma grande ociosidade na utilização do espectro 
eletromagnético principalmente na faixa onde existe a reserva de uso para 
transmissão de TV. Esta é uma herança do passado onde foi alocado espectro 
para transmissão de TV que era na época somente possível via rádio. Atualmente 
existem outras formas de transmissão de TV, como por exemplo por cabo e via 
satélite. Outra mudança forte é o desenvolvimento de TV-Digital, que tem como 
grande vantagem colocar 4 canais digitais na mesma faixa onde existira um canal 
analógico. Assim, o espectro vem se tornando ocioso na faixa de 54 a 865 MHz 
(denominadas as faixas de TV em VHF e UHF, de rádio FM e de vários outros 
serviços de comunicação). Existe uma séria dificuldade de retirar os canais de TV 
simplesmente para a implantação de outros serviços em função de concessões já 
terem sido fornecidas para operação dos serviços. Este grupo de trabalho pretende 
chegar a uma tecnologia que opere em faixas alocadas para TV, mas que não 
estejam sendo utilizadas. Os rádios devem ser inteligentes pois devem avaliar se a 
comunicação numa certa freqüência não vai causar interferência em um serviço já 
estabelecido para aquela região.
Mais informações:
http://standards.ieee.org/announcements/pr_80222.html
45
Exercício
• Classifique os sistemas quanto ao ambiente de 
operação.
• Porque os sistemas WPAN possuem diferentes 
tipos de interface aérea?
• Quais sistemas são apropriados para baixas 
velocidades?
• Quais sistemas são apropriados para altas 
velocidades?
46
Seção 1 – Experimento 1 – Redes 
802.15.1
• O objetivo o experimento é avaliar a taxa de transmissão de uma WPAN padrão 
802.15.1
• Identifique um arquivo com pelo menos 10 Mbytes.
• Estabeleça a conexão entre um notebook e um microcomputador utilizando uma 
interface 802.15.1.
• Monte uma tabela no Excel ou outra planilha onde sejam identificados três pontos 
em que o sistema vai operar classificando como: próximo, meia distância e distante.
• Um exemplo desta tabela está na próxima transparência 
• Caracterize cada ponto estimando a distância entre eles e o tipo de meio de 
operação (com obstáculo, com parede, com divisória, etc). Considere como longe o 
máximo de 10 metros, como mostrado na classificação dos sistemas. Deve ser 
garantida a conexão entre os elementos da rede.
• Estime a distância entre os pontos de comunicação (notebook e microcomputador)
• Utilizando um cronômetro e avalie o tempo de transferência do arquivo entre o 
notebook e o microcomputador para cada um dos três pontos identificados.• Converta o tempo para segundos e multiplique por 8 o tamanho do arquivo que está 
em bytes para obter o tamanho do arquivo em bits. 
• Divida o número de bits transmitido pelo tempo em segundos para encontrar a taxa
• Monte um histograma mostrando os resultados
• Compare os resultados com os obtidos pela outras equipes
47
Exemplo de planilha
Campos que deverão ser preenchidos
Legenda
Longe
Meia Distância
Próxima
TaxaTempo segundosTempo minutosDistância em metrosCaracterizaçãoCondição
Tamanho do arquivo
Bits em Mbits
Bytes em 
Mbyt
es
EXPERIMENTO 1 - 802.15.1
48
Seção 1 – Experimento 2 –
Utilização IPERF
• Instale o software IPERF que pode ser encontrado no site: 
http://dast.nlanr.net/Projects/Iperf/
• Utilizando o mesmo aparato do Experimento 1 porém crie uma 
rede onde estarão os dois elementos garantindo que estejam na 
mesma rede
• Utilize o software IPERF onde o servidor será o notebook e o 
cliente será o microcomputador (o cliente envia os dados para o 
servidor)
• Faça um disparo de tráfego para cada ponto identificado no 
Experimento um com as seguintes características:
– Tempo de 1 minuto 
– Banda de 1 Mbps
• Anotar os valores encontrados na planilha
• Monte um histograma mostrando os resultados
• Compare os resultados com os obtidos pela outras equipes
49
Comandos básicos IPERF
• Crie um sub-diretório denominado iperf na raiz C: nos 
dois elementos de redes (notebook e microcomputador)
• Copiar o IPERF neste sub-diretório
• Executar CMD para acessar o prompt do DOS e ir para 
o sub-diretório do IPERF (c:\cd iperf)
• Primeiramente no servidor executar o comando
– iperf -s -u
– Este comando faz com que o servidor fique preparado para 
receber os dados que serão enviados pelo cliente
• Disparo de tráfego através pelo cliente
– iperf -c [endereço ip do servidor ] -u -b 1m -t 60
• Para acessar o help do IPERF basta digitar no prompt o 
comando: iperf -h