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Redes de Computadores 1
8a Aula:8 Aula:
Meios Não-guiados (wireless): Rádio Digital
Satélite
Utilidade:
•Atender a necessidade de mobilidade dos usuários.
• Alcançar locais de difícil cabeamento:
Meios Não-guiados
• Alcançar locais de difícil cabeamento:
� Restrições arquitetônicas (prédios antigos e sem
infraestrutura, ou através de propriedades de terceiros);
� Limitações de ordem geográficas (regiões inóspitas e de
difícil acesso ou muito espalhadas).
Funcionamento:
• Utiliza ondas de rádio porque:
� são fáceis de gerar;
Meios Não-guiados
� podem percorrer longas distâncias inclusive no vácuo;
� e penetram com facilidade nos prédios.
• As ondas de rádio compreendem somente um entre os diversos
comprimentos de onda do espectro eletromagnético.
Espectro eletromagnético e sua utilização em comunicação:
Meios Não-guiados
Espectro eletromagnético e sua utilização em comunicação:
•As bandas (ou faixas) de freqüências na parte inferior da figura são
os nomes oficiais definidos pela ITU.
Meios Não-guiados
•Essas freqüências se baseiam nos comprimentos de onda; portanto, a
banda LF vai de 1 a 10 km (aproximadamente, de 30 kHz a 300 kHz).
•Os termos LF, MF e HF são as abreviaturas, em inglês, de baixa,
média e alta freqüência, respectivamente.
Espectro eletromagnético e sua utilização em comunicação:
•É claro que, quando esses nomes foram criados, ninguém esperava
ultrapassar 10 MHz, e assim foram atribuídos os seguintes nomes às
Meios Não-guiados
bandas mais altas surgidas posteriormente: Very, Ultra, Super,
Extremely e Tremendously High Frequency.
•Além desses não há outros nomes, mas Incredibly, Astonishingly e
Prodigiously (IHF, AHF e PHF) ficariam muito bem.
Espectro eletromagnético e sua utilização em comunicação:
•As propriedades das ondas de rádio dependem da freqüência.
•Em baixas freqüências, as ondas de rádio atravessam os obstáculos,
Meios Não-guiados
mas a potência cai abruptamente à medida que a distância da fonte
aumenta, cerca de 1/d2 no ar.
•Em altas freqüências, as ondas de rádio tendem a viajar em linha reta
e a ricochetear nos obstáculos. Elas também são absorvidas pela
chuva.
Espectro eletromagnético e sua utilização em comunicação:
• Com a tecnologia atual, é possível codificar alguns bits por Hertz em
frequências baixas; no entanto, comumente esse número pode chegar
a 8 em altas frequências;
Meios Não-guiados
• Quanto mais larga a banda de frequência (∆f), mais alta a taxa de
dados. ∆f = c∆λ / λ2 , onde λ = c / f
•Considerando a banda de 1,30 mícron da F.O. Temos λ = 1,3x10-6 e
∆λ= 0,17x10-6; assim, ∆f é aproximadamente 30 THz. A 8 bits/Hz,
por exemplo, teremos 240 Tbps.
Espectro eletromagnético e sua utilização em comunicação:
•Em todas as freqüências, as ondas de rádio estão sujeitas à
interferência de motores e outros equipamentos elétricos.
Meios Não-guiados
•Devido à capacidade que as ondas de rádio apresentam de percorrer
longas distâncias, a interferência entre os usuários é um problema.
•Por essa razão, todos os governos exercem um rígido controle sobre
o licenciamento do uso de transmissores de rádio.
(a)Nas bandas VLF, VF e MF:
Meios Não-guiados
• As ondas de rádio obedecem à curvatura da
Terra.
• Podem ser detectadas dentro de um raio de
1000 Km nas frequências mais baixas, porém1000 Km nas frequências mais baixas, porém
bem menor nas frequências mais altas.
• As ondas de rádio nessas bandas atravessam com facilidade os prédios; esse é o
motivo por que os rádios portáteis funcionam em ambientes fechados.
• O principal problema relacionado à utilização dessas bandas em comunicação
de dados diz respeito à baixa largura de banda que oferecem.
(b) Na banda HF:
Meios Não-guiados
• As ondas que se propagam ao longo do
solo tendem a ser absorvidas pela terra.
• No entanto, as ondas que alcançam a
ionosfera (camada de partículas
uma altura de 100 a 500 km) são refratadas por ela e enviadas de volta à Terra.
• Em determinadas condições atmosféricas, os sinais podem ricochetear diversas
vezes.
• Os operadores de radioamador utilizam essas bandas em comunicações de longa
distância. Os militares também se comunicam nas bandas HF e VHF.
carregadas situadas em torno da Terra a
(c) Microondas (de VHF para cima):
• Acima de 100 MHz, as ondas trafegam praticamente em linha reta e, portanto,
podem ser concentradas em uma faixa estreita.
• A concentração de toda a energia em um pequeno feixe através de um refletor
(“antena parabólica”) oferece uma relação sinal/ruído muito mais alta, mas as
Meios Não-guiados :
(“antena parabólica”) oferece uma relação sinal/ruído muito mais alta, mas as
antenas de transmissão e recepção devem estar alinhadas com o máximo de
precisão.
• Além disso, essa direcionalidade permite o alinhamento de vários transmissores
em uma única fileira, fazendo com que eles se comuniquem com vários
receptores também alinhados sem que haja interferência, desde que sejam
observadas algumas regras mínimas de espaçamento.
(c) Micro-ondas (de VHF para cima):
• Tendo em vista que as micro-ondas viajam em linha reta, se as torres estiverem
muito afastadas, a Terra acabará ficando entre elas sendo preciso instalar
repetidores a intervalos periódicos.
Meios Não-guiados :
• Quanto mais altas são as torres, mais distantes elas podem estar umas da outras.
A distância entre os repetidores aumenta de acordo com a raiz quadrada da
altura da torre. Torres com 100 m de altura devem ter repetidores a cada 80 km.
• Ao contrário das ondas de rádio nas frequências mais baixas, as micro-ondas não
atravessam muito bem as paredes dos edifícios.
(c) Micro-ondas (de VHF para cima):
• Além disso, muito embora o feixe possa estar bem concentrado no transmissor,
ainda há alguma divergência no espaço. Assim, algumas ondas podem ser
refratadas nas camadas atmosféricas mais baixas e, consequentemente, sua
Meios Não-guiados :
chegada pode ser mais demorada que a das ondas diretas.
• As ondas retardadas podem chegar fora de fase em relação à onda direta, e assim
cancelar o sinal. Esse efeito é chamado esmaecimento de vários caminhos
(multipath fading) e costuma provocar sérios problemas.
(c) Micro-ondas (de VHF para cima):
• As bandas de até 10 GHz agora são de uso rotineiro, mas a partir de 4 GHz
surge um novo problema: a absorção pela água. Essas ondas têm apenas alguns
centímetros e são absorvidas pela chuva.
Meios Não-guiados :
• Assim como acontece com o esmaecimento de vários caminhos, a única solução
é desligar os enlaces que estão sendo afetados pela chuva e criar uma nova rota
que os contorne.
Política de alocação do espectro:
• Para evitar o caos total, têm sido feitos acordos nacionais e internacionais a
respeito de quem terá o direito de usar cada uma das frequências. Todos querem
uma taxa de dados mais alta, desejam um espectro maior.
• Os governos nacionais alocam bandas do espectro para rádio AM e FM,
Meios Não-guiados :
• Os governos nacionais alocam bandas do espectro para rádio AM e FM,
televisão e telefones celulares, como também para as empresas de telefonia, a
polícia, os usuários marítimos, de navegação, militares, do governo, e para
muitos outros usuários concorrentes.
• Em termos mundiais, uma agência da ITU-R (WARC) tenta coordenar essa
alocação de forma que possam ser fabricados dispositivos que funcionem em
vários países.
Política de alocação do espectro:
• De acordo com essa proposta, a maioria dos governos reserva algumas bandas
de frequência, chamadas bandas ISM (Industrial, Scientific, Medical) para uso
sem licença. Sistemas para abertura de portas de garagens, telefones sem fios,
brinquedos controlados por rádio, dispositivosde indicação sem fio e vários
Meios Não-guiados :
brinquedos controlados por rádio, dispositivos de indicação sem fio e vários
outros aparelhos domésticos sem fios utilizam as bandas ISM.
• Para minimizar a interferência entre esses dispositivos não coordenados, a FCC
(Federal Communications Commission) estabelece que todos os dispositivos nas
bandas ISM devem utilizar técnicas de espectro de dispersão.
Política de alocação do espectro:
• No espectro de dispersão de salto de frequência, o transmissor salta de uma
frequência para outra centenas de vezes por segundo. Essa técnica é muito usada
em comunicações militares, pois dificulta a detecção das transmissões e é
praticamente impossível obstruí-las.
Meios Não-guiados :
praticamente impossível obstruí-las.
• Ela também oferece boa resistência ao multipath fading, porque o sinal direto
sempre chega primeiro ao receptor. Os sinais refletidos percorre m caminhos
mais longos e chegam depois. A essa altura, o receptor pode ter mudado de
frequência e não aceitar mais sinais na frequência anterior, eliminando assim a
interferência entre o sinal direto e os sinais refletidos.
Política de alocação do espectro:
Meios Não-guiados :
• A localização das bandas ISM varia de país para país. Por exemplo, nos Estados
Unidos, dispositivos cuja potência está abaixo de 1 watt podem usar as bandas
acima sem exigir uma licença da FCC.
• A banda de 900 MHz funciona melhor, mas está lotada e não se encontra
disponível em todo o mundo.
Política de alocação do espectro:
• A banda de 2,4 GHz está disponível na maioria dos países, mas é sujeita a
interferências de fornos de micro-ondas e instalações de radar. A rede Bluetooth
e algumas LANs sem fios que seguem o padrão 802.11 operam nessa banda.
• A banda de 5,7 GHz é nova e relativamente pouco desenvolvida, e assim o
Meios Não-guiados :
• A banda de 5,7 GHz é nova e relativamente pouco desenvolvida, e assim o
equipamento para ela é dispendioso; porém, à medida que as redes 802.11a a
utilizarem, ela logo se tornará mais popular.
Comunicação com infravermelho:
Meios Não-guiados :
Satélites de telecomunicação:
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Satélites GEO (Geoestationary Earth Orbit):
• Não precisam ser rastreados pelas estações de terra;
• São amplamente utilizados em sistemas de telecomunicações;
• Bandas utilizadas:
Meios Não-guiados :
Satélites GEO:
• Sistemas VSATs (Very Small Aperture Terminals) :
Meios Não-guiados :
Retransmissão do sinal de satélite:
Meios Não-guiados :
Satélites os satélites MEO (Medium-Earth Orbit):
• Vistos da Terra, esses satélites se deslocam lentamente em longitude, levando
cerca de 6 horas para circular a Terra. Consequentemente, eles devem ser
acompanhados à medida que se movem pelo céu.
Meios Não-guiados :
• Pelo fato de estarem em órbitas mais baixas que os GEOs, eles têm uma área de
cobertura menor no solo e exigem transmissores menos potentes para alcançá-los.
• Atualmente, esses satélites não são usados para telecomunicações. Os 24 satélites
GPS (Global Positioning System) que estão em órbita a cerca de 18.000 km de
altitude são exemplos destes.
Satélites LEO (Low-Earth Orbit):
• Devido a seu rápido movimento, são necessárias grandes quantidades desses
satélites para formar um sistema completo. Por outro lado, pelos fato de os satélites
estarem muito próximos da Terra, as estações terrestres não precisam de muita
potência, e o retardo de ida e volta é de apenas alguns milissegundos.
Meios Não-guiados :
potência, e o retardo de ida e volta é de apenas alguns milissegundos.
Exemplo:
Sistema de telefonia
mundial IRIDIUM
•Mobilidade: usuários móveis, aviões e navios;
• Sistemas de difusão: empresa que transmite um fluxo de preços de ações, apólices
ou mercadorias a milhares de corretores;
• Comunicação em lugares com terreno inadequado ou com uma infraestrutura
terrestre pouco desenvolvida: Por exemplo, a Indonésia possui seu próprio satélite
Satélites x Fibra Óptica:
terrestre pouco desenvolvida: Por exemplo, a Indonésia possui seu próprio satélite
para o tráfego telefônico doméstico (um satélite era mais econômico que estender
milhares de cabos submarinos entre as 13.677 ilhas do arquipélago).
• Cobrir áreas em que a obtenção do direito de estender cabos de fibra é difícil ou
excessivamente dispendiosa: comunicações internacionais;
• Exploração/implantação rápida tem importância crítica: sistemas de comunicação
militares em tempo de guerra