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AULA 1 - REDES SEM FIO

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Curso Redes de Computadores
Prof. Jordan Paiva
Redes Sem Fio
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Tópicos
Introdução
Sinal
Antenas
Propagação
Técnicas de Transmissão
Link Budget
MAC WLAN
PHY WLAN
MAC WMAN
PHY WMAN
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Introdução
Histórico;
Conceituação de redes de dados sem fio.
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Primeiro Rádio Móvel
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Evolução
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Evolução
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LAN
(Local)
(Pessoal)
PAN
MAN
WAN
RAN
(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
IMPLEMENTAÇÃO
CONCEITUAÇÃO
<10m
<100m
<5km
<15km
<100km
Bluetooth
ZigBee
UWB
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WPAN
WPAN
802.15.1
802.15.3
802.15.4
Bluetooth
UWB
ZigBee
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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
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WMAN
WMAN
802.16
WiMAX
a – primeiro padrão fixo – 2003
d – padrão fixo consolidado – 2004
e – padrão com mobilidade – 2005
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WWAN
WWAN
802.20
Mobile-Fi
Celular
GPRS
1xRTT
EV-DO
UMTS
2,5G
3G
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WPAN
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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.
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802.15.1
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Tecnologia Bluetooth
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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.
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802.15.3
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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.
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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.
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802.15.4
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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.
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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.
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WLAN
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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).
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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.
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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.
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WMAN
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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.
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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. 
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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.
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WWAN
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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.
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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.
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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.
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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;
1	xRTT;
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.
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WRAN
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WRAN
Redes Regionais;
Rádio inteligente;
Utilização de faixas de freqüência onde existem serviços autorizados sem provocar interferência;
Vai otimizar o uso do espectro eletromagnético.
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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.
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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?
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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
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Exemplo de planilha
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Seção 1 – Experimento 2 – Utilização