4 Rede sem fio e celulares

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3ª Escola Regional de Redes de Computadores 
Universidade de Santa Cruz – UNISC 
18 – 20 de agosto de 2005 
 
 
 
 
Mini-Cursos 
Redes Sem-fio e Sistemas Celulares 
 
Resumo 
O Mini-curso está dividido em duas partes. Na primeira parte serão abordadas, de forma 
abrangente, as características das tecnologias de redes sem fio propostas pelas 
diferentes extensões da norma do IEEE 802.11. Serão abordadas também as novas 
propostas da área de PAN (Personal Area Networks), como a norma IEEE 802.15 e as 
propostas de acesso de banda larga sem fio (BWA), sugerida pela norma IEEE 802.16. 
Também será analisada a proposta para redes MAN sem fio apresentada recentemente 
através da norma IEEE 802.20. 
Na segunda parte do Mini-Curso serão apresentadas os diferentes tecnologias que estão 
sendo discutidas em relação as ultimas gerações de sistemas celulares. Serão mostradas 
algumas tendências em relação a sistemas de terceira e quarta geração referente, 
principalmente às suas características técnicas e aplicações. Também serão feitas 
algumas considerações sobre a evolução deste segmento das telecomunicações no 
Brasil. 
 
Juergen Rochol 
(juergen@inf.ufrgs.br) 
 
 
 
 
 
 
Grupo de Redes 
Instituto de Informática da UFRGS 
Agosto de 2005 
mailto:juergen@inf.ufrgs.br
 
Escola Regional de Redes de Computadores - 2005 – Mini-Curso: Redes Sem-fio e Sistemas Celulares 2
 
INDICE 
1 INTRODUÇÃO A SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO SEM-FIO...................................4 
1.1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................4 
1.2 O ENLACE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS SEM-FIO BÁSICO ..................................5 
1.2.1 Definição de Enlace Sem-fio ...................................................................................................5 
1.2.2 Componentes básicos de um Enlace de Comunicação de Dados Sem-fio ..............................5 
1.2.3 Tipos de Enlaces Sem-fio.........................................................................................................6 
1.2.4 Características dos Enlaces Sem-fio .......................................................................................7 
1.3 FUNDAMENTOS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO SEM-FIO .....................................8 
1.3.1 A Função de tensão senoidal como modelo de portadora ......................................................8 
1.3.2 Lembrando Séries de Fourier e Integral de Fourier ...............................................................9 
1.3.3 Transmissão em Banda Base e Transmissão com Modulação..............................................10 
1.3.4 O processo de modulação PSK .............................................................................................11 
1.3.5 Processo de demodulação PSK .............................................................................................11 
1.4 CLASSES DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SEM-FIO ...........................................12 
1.4.1 Sistemas Celulares.................................................................................................................12 
1.4.2 Sistemas de Satélite ...............................................................................................................13 
1.4.3 Sistemas de pouca cobertura (Low Tier Systems) ou também Sistemas Cordless 
(sistemas sem fio) ...............................................................................................................................13 
1.4.4 Redes sem fio ou WLANs (Sem-fio Local Aerea Network) ....................................................14 
2 REDES LOCAIS WIRELESS............................................................................................15 
2.1 INTRODUÇÃO.....................................................................................................................15 
2.2 A ARQUITETURA IEEE 802.11 .........................................................................................17 
2.2.1 Serviços do IEEE 802.11 .......................................................................................................18 
2.3 O MODELO DE REFERÊNCIA DE PROTOCOLOS DO IEEE 802.11 ............................20 
2.4 NÍVEL FÍSICO DO PADRÃO IEEE 802.11........................................................................22 
2.4.1 Transmissão frequency hopping spread spectrum (FHSS) ...................................................22 
2.4.2 Transmissão Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) .....................................................24 
2.4.3 Transmissão por raios infravermelhos difusos .....................................................................26 
2.4.4 Transmissão OFDM em 5 GHz (IEEE 802.11a) e 2,4 GHz (IEEE 802.11g) .......................26 
2.5 O NÍVEL MAC DO IEEE 802.11.........................................................................................28 
2.5.1 Tempos de escuta do canal e prioridade. ..............................................................................33 
2.5.2 O acesso por DCF ou contenção (CSMA/CA) ......................................................................34 
2.5.3 Algoritmo de Backoff Exponencial do CSMA/CA .................................................................36 
2.5.4 Point Coordination Functio (PCF) .......................................................................................38 
2.5.5 Autenticação e Privacidade em Redes Wireless IEEE 802.11 ..............................................39 
2.5.6 O algoritmo WEP (Wired Equivalence Privacy) do IEEE 802.11 ........................................40 
2.5.7 Autenticação ..........................................................................................................................41 
2.5.8 Padrão IEEE 802.16..............................................................................................................42 
2.5.9 O WIMAX Fórum (Worldwide Interoperability for Microwave Access)...............................43 
3 SISTEMAS CELULARES 1ª G E 2ª G .............................................................................46 
3.1 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO CELULARES.........................46 
3.1.1 Arquitetura básica de um Sistema de Comunicação Celular................................................46 
3.1.2 Técnicas de Acesso em Sistemas Celulares...........................................................................46 
3.1.3 Banda de freqüência utilizadas no Brasil para Sistemas Celulares .....................................49 
3.1.4 O Enlace de Rádio em Sistemas Celulares............................................................................51 
3.1.5 Tecnologias para implementar comunicação duplex em rádio enlaces...............................51 
3.1.6 Esquemas de reutilização espacial do espectro de Freqüência ............................................52 
 
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3.1.7 Gerência de Mobilidade em Sistemas Celulares ...................................................................53 
3.1.8 Sinalização e Controle em Sistemas Celulares .....................................................................54 
3.1.9 As Técnicas de transmissão em Sistemas Sem-fio .................................................................55 
3.2 SISTEMAS CELULARES DE PRIMEIRA GERAÇÃO .....................................................58 
3.2.1 AMPS (Advanced Mobile Phone System) ..............................................................................58 
3.3 SISTEMAS CELULARES DE 2A. GERAÇÃO ..................................................................59 
3.3.1 Sistema TDMA/IS-136 ...........................................................................................................59 
3.4 TÉCNICAS DE ESPALHAMENTO ESPECTRAL - SPREAD SPECTRUM .....................63 
3.4.1 Tipos de técnicas de SS (Spread Spectrum)...........................................................................643.4.2 O espalhamento de espectro DS-SS.......................................................................................65 
3.4.3 Sistema de Transmissão CDMA ............................................................................................66 
3.5 O SISTEMA CDMA IS-95 DO TIA/EIA .............................................................................68 
3.6 O SISTEMA CELULAR GSM EUROPEU..........................................................................72 
3.6.1 Principais Características técnicas do Sistema GSM:..........................................................72 
3.6.2 Estrutura básica do GSM e fatores de desempenho comparativos .......................................73 
3.7 GPRS - GENERAL PACKET RADIO SERVICE...................................................................74 
3.8 HSCSD (HIGH SPEED CIRCUIT SWITCHED DATA) .......................................................78 
4 SISTEMAS CELULARES DE 3A GERAÇÃO................................................................81 
4.1 SISTEMAS PCS (PERSONAL COMMUNICATION SERVICES) .......................................81 
4.1.1 Eficiência espectral de um sistema PCS................................................................................82 
4.1.2 Classificação dos Sistemas PCS............................................................................................83 
4.1.3 Evolução dos Sistemas PCS ..................................................................................................84 
4.1.4 Cronograma de Desenvolvimento dos Serviços ....................................................................84 
4.1.5 Listagem dos principais Sistemas PCS padronizados. ..........................................................85 
4.2 OS SISTEMAS CELULARES DE 3A GERAÇÃO .............................................................86 
4.2.1 Serviços 3G e suas exigências ...............................................................................................88 
4.2.2 A Busca por mais Banda no Espectro eletromagnético ........................................................89 
4.3 PADRONIZAÇÃO DOS SISTEMAS 3G ............................................................................92 
4.3.1 IMT-2000 (ITU).....................................................................................................................93 
4.3.2 UMTS – Universal Mobile Telecommunications System.......................................................96 
4.3.3 W-CDMA (UMTS) .................................................................................................................97 
4.3.4 CDMA 2000 (americano) ......................................................................................................98 
 
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1 Introdução a Sistemas de Comunicação Sem-fio 
 
 
 
 
 
1.1 Introdução 
As telecomunicações apresentaram no final deste milênio um desenvolvimento acelerado, 
impulsionado, principalmente, pela vertiginosa expansão da Internet. A Internet apresenta-se 
atualmente, a nível mundial, como uma Rede Global de Informação, e sua importância na vida das 
pessoas, cresce a cada dia. Observa-se que a Internet está assumindo, um papel fundamental nas 
diferentes relações das atividades humanas, seja encurtando distâncias, seja eliminando barreiras e 
fronteiras. 
As principais características da Internet Global são a sua heterogeneidade quanto a infra-
estrutura física utilizada, e a sua ampla gama de aplicações, que atualmente envolve, praticamente, 
todas as atividades humanas. De uma simples rede mundial de computadores, na década de 90, 
passou no início deste milênio para uma Rede Global de Informação, capaz de integrar qualquer 
tipo de serviço, sejam eles dados de computador, voz ou imagens (multimídia). 
Três fatos novos e marcantes, no entanto, surgiram no início deste novo milênio no 
desenvolvimento das tecnologias das comunicações, que estão redefinindo o paradigma da Rede 
Global de Informações: 
1. a fotônica e a transmissão ótica (DWDM - Dense Wavelength Division Multiplex); 
2. a tecnologia de comutação rápida de pacotes, MPLS (Multiprotocol Label Switching) e o 
seu equivalente ótico MPλS (lambda switching) ou GMPLS; 
3. os Sistemas Sem-fio de 3PaP geração (3G) como; GSM/GPRS, cdma2000, WCDMA e o 
IMT2000. 
Os impactos destas novas tecnologias sobre a Internet como Rede Global de Informação 
ainda não foram bem avaliados, mas, conforme alguns pesquisadores, são previstas novas e 
revolucionárias mudanças, tanto em nível de comportamento social como econômico da 
humanidade. 
A fotônica deverá disponibilizar larguras de banda às aplicações nunca antes imaginadas, o 
que deverá resolver em grande parte o congestionamento crônico da Internet atual, além de uma 
melhoria substancial quanto à qualidade associada às diferentes aplicações. 
Através de técnicas de engenharia de tráfego, associadas à tecnologia de comutação rápida 
MPLS (e GMPLS), será possível assegurar qualidade de serviço (QoS) aos diferentes fluxos de 
tráfego das aplicações IP. 
Finalmente, espera-se que através dos Sistemas Sem-fios celulares de 3PaP geração, consiga-se 
que a maioria da população tenha acesso à Internet de forma simples e econômica, tornando-a, desta 
forma, mais democrática e realmente universal. Atualmente (2001), o percentual da população 
mundial que tem acesso à Internet através de terminais fixos é da ordem de 8%. Projeta-se que, 
 
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através dos Sistemas Sem-fio celulares 3G este percentual deverá chegar a 25% em 2010 e próximo 
a 40% em 2020. 
A tecnologia Sem-fio também é encontrada, atualmente, na implementação de redes locais sem fio 
ou WLANS (Sem-fio-LAN) e em redes como MANETS (Mobile Ad-hoc Networks) e PANs 
(Personal Aerea Networks). São também de grande importância as redes celulares globais ou MSS 
(Mobile Satellite Services), tais como o sistema de telefonia global IRIDIUM e ICOXX. Muitos 
backbones de longa distância e Redes Corporativas de dimensões intercontinentais, são estruturados 
a partir de satélites de comunicação utilizando tecnologias como VSAT (Very Small Aperture 
Terminal). Em vista da atual facilidade no uso de bandas de freqüência conhecidas como ISM 
(Industrial Scientific and Medical), encontramos os rádio-enlaces, de curto a médio alcance, com 
taxas até dezenas de Mbit/s. Uma outra área com grande impacto de aplicação em futuro próximo é 
a interconexão sem-fio de periféricos de computação e eletrodomésticos através de tecnologias 
como Bluetooth, baseado num conceito de micro e pico células, com alcances de algumas dezenas 
de metros no interior de um prédio. Incluem-se dentro destes sistemas também os sistemas de 
telefonia sem fio, Ttambém conhecidos como cordless. Enfim, muitas aplicações novas deverão 
surgir nos próximos anos, que de alguma forma, direta ou indiretamente, estarão relacionados com 
algum tipo de tecnologia que genericamente chamamos de Sem-fioT. 
Neste sistema de aprendizado pretendemos enfocar, inicialmente, devido a sua enorme 
importância, os chamados Sistemas Sem-fio Celulares e num estágio futura, apresentar os demais 
sistemas sem-fio como: Sistemas de Satelites, Redes sem Fio (WLANS, PANS e MANETS), Rádio 
enlaces fixos (WLL, IMS) e Sistemas Cordless (Bluetooth, telefones sem fio). 
1.2 O Enlace de Comunicação de Dados Sem-fio básico 
1.2.1 Definição de Enlace Sem-fio 
Um Enlace de Comunicação de Dados Sem-fio (ou sem fio) é um Sistema de Comunicação 
de Dados ponto-a-ponto (um-para-um, ou muitos-para-um, ou um-para-muitos), também chamado 
de rádio-enlace, que utiliza como meio de comunicação entre os dois pontos uma portadora 
eletromagnética a qual se propaga pela atmosfera a partir de um transmissor até um receptor 
remoto. Na figura abaixo se apresenta uma implementação típica. 
Canal de rádiofreqüência (RF)
ECD
Equipamento
Comunicação
de Dados
ECD
Equipamento
Comunicação
de Dados
ETD
Equipamento
Terminal de Dados
propagação
Antena de
Recepção
Antena de
Transmissão
Transmissor Receptor
ETD
Equipamento
Terminal de Dados
portadora eletromagnética
 
TFig. 1 – Arquitetura TbásicaT de um enlace Tsem-fioT 
1.2.2 Componentes básicos de um Enlace de Comunicação de Dados Sem-fio 
• ETD - Equipamento Terminal de Dados. 
 
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É constituído pelos equipamentos localizados nos dois pontos onde os dados são gerados 
ou consumidos, como por exemplo; um computador, um roteador, um switch ou um 
multiplexador. 
• ECD - Equipamento de Comunicação de Dados. 
É o equipamento responsável pelas diferentes funções da comunicação entre os dois 
pontos, como transmissão e/ou recepção do sinal de rádio freqüência. Normalmente o ECD 
engloba tanto as funções de transmissão como de recepção, neste caso também é conhecido 
como Transceptor (Transmissor e Receptor) ou Rádio-Modem (modulador e demodulador 
de rádio frequência) 
• Antena de transmissão (transmissor) e antena de recepção (receptor). 
• Portadora eletromagnética. 
Através de um processo de modulação são associados à portadora os dados gerados pelo 
ETD local. No receptor, a portadora é submetida a um processo inverso chamado de 
demodulação, que separa os dados da portadora recebida repassando-os ao ETD. 
• Canal de Rádio Freqüência 
É uma porção do espectro de freqüência eletromagnéticas utilizado pela portadora 
eletromagnética para transportar os dados. O canal de rádio-frequência é caracterizado por 
uma largura de banda B que a portadora ocupa para transportar os dados. A largura de 
banda B do canal é diretamente proporcional à taxa de bits dos dados. 
Canal de Rádio Frequência
Espectro
do sinal
modulado
Portadora
f1 fc f2
Espectro de freqüências
eletromagnéticas
[Hz]
B
Largura de
Banda do
Canal de RF
B = f2 – f1
fc: freqüência da portadora
 
Fig. 2 – Localização de um canal de rádio freqüência dentro do espectro de frequência 
eletromagnética 
1.2.3 Tipos de Enlaces Sem-fio 
• Enlace simplex, semiduplex e duplex. 
Um enlace é chamado de simplex quando o tráfega de dados se dá em um único sentido. O 
enlace é dito semiduplex quando transmite em ambos os sentidos, mas de forma alternada, e é 
chamado de duplex quando transmite e recebe dados simultaneamente em ambos os sentidos. 
D u plex
Semiduplex 
Sim plex ET D E C D E TD E C D 
ET D E C D E TD E C D 
ET D E C D E TD E C D 
 
Fig. 3 – Enlaces quanto ao sentido de transmissão: simplex, semiduplex e duplex 
 
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A duplexagem de um enlace pode ser feito através de dois canais distintos, também chamada de 
FDD (Frequency Division Duplex), ou por multiplexagem segundo fatias de tempo de 
transmissão nas duas direções, num mesmo canal, também chamado de TDD (Time Division 
Duplex). 
(a) FD D (Frequency D ivision D uplex)
C anal 2
ET D ECD ET DECD
C anal 1
ET D ECD ET DECD
C anal único
(b) T D D (Tim e D ivision D uplex) 
Fig. 4 – Implementação da duplexagem em um enlace: (a) FDD e (b) TDD 
• Enlace dedicado e enlace partilhado 
Um enlace é chamado dedicado quando é utilizado de forma exclusiva e total por um único 
usuário. Um enlace é chamado de partilhado quando vários usuários podem utilizá-lo, 
simultaneamente, de forma parcial cada um. 
• Enlace determinístico (ou síncrono) e enlace estatístico (ou assíncrono). 
O enlace síncrono transmite um fluxo de bits constante segundo uma determinada taxa ou 
cadência fixa. O enlace assíncrono é aquele que só transmite quando um pacote ou quadro de 
dados estiver presente. 
 NRZ 
(a) Enlace estatístico ou assíncrono – Fluxo intermitente de pacotes 
(b) Enlace determinístico ou síncrono – Fluxo contínuo de bits
Pacote 3 Pacote 1 Pacote 2
 
Fig. 5 – Enlaces quanto ao tipo de transmissão: (a) estatístico e (b) determinístico 
1.2.4 Características dos Enlaces Sem-fio 
Um enlace sem-fio apresenta vantagem e desvantagens em relação aos enlaces wired; 
destacamos as seguintes: 
• Vantagens 
- Fornecer mobilidade ao usuário 
- Permitir acessos a redes em lugares onde não está disponível uma infra-estrutura de 
telecomunicações fixa 
- Viabilizar o conceito de ubiqüidade de informação, ou seja, disponibilidade de 
qualquer informação, a qualquer hora e de qualquer lugar. 
- Internet móvel 
• Desafios e dificuldades inerentes a enlaces sem-fio 
- Taxas de transmissão ainda relativamente baixas 
- Problemas de fornecimento de energia (baterias e consumo) dos dispositivos móveis 
 
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- Susceptibilidade a interferência e ruído (taxa de erro elevada) 
- Custos elevados dos equipamentos 
- Efeitos das radiações eletromagnéticas de alta freqüência (microondas) sobre o 
organismo humano. 
- Interoperabilidade com sistemas fixos tradicionais 
- Alocação de bandas de freqüência 
1.3 Fundamentos de Transmissão e Recepção Sem-fio 
1.3.1 A Função de tensão senoidal como modelo de portadora 
 A expressão geral de uma função de tensão do tipo senoidal pode ser dada pela seguinte 
equação: 
)t(senV)t(e p φω += 
Podemos representar esta função através de um gráfico, e(t) x t, conforme mostra a figura 6. 
 
tempo
e(t) 
Vpp 
φ 
Vp 
T=1/f
Vrms 
 
Fig. 6 - Função senoidal de tensão e seus principais parâmetros 
 Os diversos parâmetros associados a esta função, bem como suas unidades, também podem 
ser identificados nesta figura. 
 
 
Fig. 7 - Função senoidal de tensão com argumento em radianos 
Uma forma de visualizar a origem da função senoidal de tensão e(t), é supor um vetor de 
módulo Vp, girando em sentido anti-horário com uma velocidade angular ω. A projeção desse vetor 
em qualquer instante sobre o eixo vertical dos senos, corresponde ao valor da função e(t) naquele 
instante. A função, neste caso, pode ser representada também através de um gráfico do tipo e(t) x ωt 
como é mostrado na figura 7. 
Os principais parâmetros de uma função senoidal de tensão, as unidades de medida de cada 
um, assim como algumas relações simples entre estes parâmetros são: 
 e(t) : função senoidal de tensão, cujo valor em um instante qualquer é 
 
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 dado em volts [V]; 
 ω : velocidade angular ( ω = 2πf ), unidades em radianos por segundo; 
 φ : angulo de fase inicial expresso em graus; 
 T : período ( T = 1/f ), em segundos [s]; 
 f : freqüência ( f = 1/T ), medido em herz [Hz]; 
 VBp B : tensão de pico em volts [V]; 
 VBpp B : tensão pico a pico ( Vpp = 2Vp ), em volts [V]; 
 VBrms B :valor médio quadrático ou valor eficaz ( VBrms B = VBp B/1,41 ), em volts [V]. 
Em comunicação de Dados podemos utilizar uma tensão senoidal como portadora de 
informação. A tensão senoidal pode se propagar através de diversos meios, desde um par de fios, ou 
como uma onda eletromagnética através do “éter”. A informação I(t) pode ser associada a qualquer 
um dos três parâmetros que caracterizam a tensão senoidal: Vp, amplitude, ω freqüência ou, φ fase. 
Quando associamos I(t) à VBp B, falamos em modulação de amplitude, quando associamos I(t) a ω, 
estamos diante de uma modulação de freqüência, e quando associamos I(t) à fase φ, temos uma 
modulação de fase. As técnicas modernas de modulação envolvem modulações mistas nas quais é 
associada informação a mais de um parâmetro, por exemplo fase e amplitude, chamada de QAM 
(Quadrature Amplitude Modulation), muito utilizada em comunicação de dados. Se representarmos 
a informação por I(t), elétricamente representada por símbolos binários discretos (ou quaternários, 
etc...), podemos fazer três tipos de associaçõesde I(t) com a portadora como é mostrado na figura 8. 
Surgiram também novas técnicas de transmissão que utilizam técnicas de codificação e 
espalhamento espectral entre as quais destacamos : 
- Spread Spectrum por CDMA (Code Division Multiple Access) 
- OFDM – Ortogonal Frequency Division Multiplexing 
- UWB Ultra Wide Band – impulsos de curta duração e espectro ultra largo 
 
 Portadora senoidal )t(senV)t(e p φω += 
Vp = I(t) - Modulação em Amplitude ω = I(t) - Modulação em Freqüência φ = I(t) Modulação em Fase 
 
Fig. 8 – Os diferentes processos de modulação de uma portadora 
1.3.2 Lembrando Séries de Fourier e Integral de Fourier 
 Fourier demonstrou que uma função periódica qualquer pode ser representada como uma 
soma de uma série infinita de funções senoidais. A análise de Fourier pode ser estendida para 
funções discretas através da integral de Fourier. Neste caso, podemos aplicar a integral de Fourier a 
funções que representem informação I(t) segundo seqüências aleatórias de pulsos que representam 
bits de informação. Assim, pode-se mostrar que um pulso elétrico (bit) no domínio freqüência, é 
representado por um espectro contínuo que possui um eixo de simetria em torno de f=0 (origem). 
Supondo, por exemplo, a representação elétrica da informação I(t) segundo um código NRZ, o 
espectro equivalente no domínio freqüência de I(t) é mostrado na figura seguir. O espectro, neste 
caso, também é chamado de espectro banda base do pulso e caracteriza a representação no domínio 
freqüência deste pulso, como é mostrado na figura 9. 
 
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1/ TbTb
ft
Amplitude Potência
Representação de um pulso
elétrico (bit)
no domínio tempo
Representação do pulso
elétrico (bit)
no domínio de freqüência 
Fig. 9 - Representação equivalente de um digito binário no domínio tempo e freqüência. 
1.3.3 Transmissão em Banda Base e Transmissão com Modulação 
Por definição, qualquer sistema que transmite os símbolos elétricos na sua forma básica, ou 
seja, sem transladar o eixo de simetria do espectro associado aos símbolos, que corresponde à 
freqüência zero (f = 0), é considerado um sistema banda base. A principal função do modem banda 
base é portanto, codificar e decodificar o sinal de dados junto com o sinal de sincronismo, para 
gerar um novo sinal, mais adequado para ser transmitido pela linha física. 
f=0 1/ TbTb Portadora fc
t
Amplitude Potência
1/ Tb
f
Modulação
Processo de transmissão com modulação
f=0 1/ TbTb
t
Amplitude Potência
Processo de transmissão banda base
 
 Fig. 10 - Comparativo entre transmissão banda base e transmissão com modulação 
Já no processo de modulação, há um deslocamento do espectro para um novo eixo de 
simetria fc, correspondente à freqüência da portadora utilizada, como pode ser observado na figura 
10. Pode-se, portanto, transmitir a informação I(t) segundo duas maneiras: 
Enviar os pulsos elétricos associados aos digitos binários da informação I(t) diretamente através de 
um meio físico qualquer (par de fios, cabo coaxial, fibra ótica) e neste caso falamos em Utransmissão 
em banda base U. 
1. Enviar os pulsos elétricos dos digitos binários realizando um processo de codificação sobre 
um dos parâmetros de uma portadora e neste caso estamos diante de um Uprocesso de 
modulaçãoU. 
A figura 10 apresenta um comparativo entre estes dois processos de transmissão; Ubanda baseU 
e UmodulaçãoU. É claro que a transmissão em banda base é mais simples e econômica e é utilizada 
 
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sempre que temos um meio físico inteiramente a nossa disposição para uma determinada aplicação 
(Ex. redes locais, transmissão em LPCDs TP1 PT urbanas). Já a transmissão de dados em canais de RF, 
definidos logicamente através de multiplexação em freqüência dentro de uma banda do espectro 
eletromagnético, são mais adequados para transmissão segundo uma portadora definida no centro 
deste canal. 
Exemplo: Associação binária entre fase e digitos binários de informação num processo de 
modulação em fase de uma portadora, também chamado de PSK – Phase Shift Keying. 
Digito binário Símbolo bipolar Fase (φ) Portadora 
1 +1 0 PºP e(t) = A cos(ωot) 
0 -1 180PºP e(t)= -A cos(ωt) 
1.3.4 O processo de modulação PSK 
A informação I(t) é um processo estocásticoTP2 PT emitido pelo ETD, geralmente sob forma de uma 
códificação do tipo NRZ (Non Return to Zero). O fluxo de informação é transformado em um fluxo 
tipo bipolar e a seguir, através de um processo de modulação (multiplicação), é associado a 
portadora, como pode ser observado na figura 11. 
XI(t)
F(t)=cos(ωot)
I(t) = 1 e(t) = A cos(ωot)
I(t) = -1 e(t)= -A cos(ωt) = A cos(ωot +π)e(t)
freqüência
potência
fo = ωo/2π1/Tb
potência
freqüência
I(t) ⇒ bipolar
tempo
Tb
 1 0 1 1
I(t) ⇒ NRZ
tempo
Tb
 1 0 1 1
1/Tb
potência
freqüência
Espectro do
sinal NRZ
Espectro do
Sinal Bipolar
Espectro do Sinal
Modulado 
TFig. 11 – TProcessoT de modulação PSK binário 
1.3.5 Processo de demodulação PSK 
No processo de demodulação o sinal recebido pela antena é inicialmente filtrado e 
amplificado. A seguir é recuperada a portadora deste sinal que é multiplicado pelo próprio sinal 
amplificado. Na saída é obtido um sinal bipolar, que é reformatado e resincronizado para obtenção 
do sinal NRZ original de I(t). O processo é ilustrado na figura 12, etapa por etapa. 
 
TP
1
PT LPCD: Linha Privativa de Comunicação de Dados (Linha telefônica para transmissão de Dados ponto a ponto com 
abrangência urbana) 
TP
2
PT Processo Estocástico é um processo em que a variável probabilística é o tempo 
 
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Detecção
Xx(t) = 1 e(t) = A cos(ωot)
x(t) = -1 e(t)= -A cos(ωt) = A cos(ωot +π)e(t)
t2cos)t(x
2
1)t(x
2
1)t(cos)t(x oo
2 ωω +=
Filtro passa
baixas
I(t)Reformatador e
Resincronizador
F(t)=cos(ωot)
Portadora
recuperada
freqüência
potência
fo = ωo/2π
1/Tb
potência
freqüência
1/T b
potência
freqüência
Espectro do sinal
NRZ recuperado
Espectro do Sinal
Bipolar detectado
Espectro do Sinal
recebido
tempo
Tb
 1 0 1 1
tempo
Tb
 1 0 1 1
Sinal recebido pela antena
após filtrado e amplificado
 
Fig. 12 – Modulação e demodulação PSK 
1.4 Classes de Sistemas de Comunicações Sem-fio 
Os Sistemas de Comunicação de Dados Sem-fio foram desenvolvidos visando atender os 
mais diversos requisitos buscados pelos usuários. Desta forma podemos classificar os Sistemas 
Sem-fio de acordo com algumas de suas características predominantes e assim podemos distinguir 
cinco grandes classes de Sistemas Sem-fio: 
• Sistemas Celulares 
• Sistemas de Satélite 
• Sistemas de pouca cobertura (Low Tier Systems) ou também Sistemas Cordless 
(sistemas sem fio) 
• Redes sem fio - WLANs (Sem-fio Local Aerea Network), WPAN, WMAN 
• Rádio enlaces ou Radio Link (WLL Sem-fio Local Loop) 
A Tabela a seguir mostra as características dominantes associadas a cada uma destas 
categorias. Apresenta-se também uma descrição resumida das características predominantes de cada 
uma destas categorias. 
Tabela 1 – Classes de Sistemas Sem-fio e suas características 
 
Classe de Sistema Sem-fio Cobertura 
geográfica 
Mobilidade Custo 
Sistemas Pessoais Celulares Internacional Alta Médio 
Sistemas de Satélite Global Alta Alto 
Sistemas de baixa cobertura ou Cordless Dezenas de metros Baixa Baixo 
Redes sem Fio ou WLANs Centenas de metros Baixa Baixo 
Rádio Enlaces Fixos Dezenas de 
quilômetros 
Sem Médio 
1.4.1 Sistemas Celulares 
Estes sistemas, também chamados de sistemas de grande cobertura (High Tier Systems), 
compreende principalmente os diversos sitemas de telefonia celularque oferecem ao usuário 
mobilidade que se estende a nível regional, nacional e internacional. Espera-se que estes 
sistemas, a partir de sua 3PaP geração tecnológica (3G), além da facilidade de voz, também 
ofereçam acesso de alta velocidade à Internet de forma móvel 
Exemplo: Telefonia Celular AMPS, TDMA, CDMA e GSM. 
 
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Rede de
Rádio-Freqüência
Estação
Base
Rede Telefônica Pública
Base de Dados
de Mobilidade
Célula
Estação
Móvel
AC
Centro de
Autentica-
ção
Centro de
Comutação
Móvel
 
Fig. 13 – Sistema de Telefonia Celular 
1.4.2 Sistemas de Satélite 
Estes sistemas utilizam satélites como estações de retransmissão de sinais de rádio 
freqüência para obter uma maior cobertura geográfica e/ou alcances maiores em 
comunicações internacionais. Também são utilizados para comunicação móvel de voz com 
cobertura mundial (MSS – Mobile Satellite Systems), em regiões do mundo onde não está 
disponível a telefonia fixa (Ex.: mar, desertos, pólos geográficos etc.) e em redes de dados 
de abrangência internacional. 
Exemplo: Radio difusão (broadcasting) de canais de Televisão por satélite 
S atélite
T erra
Á rea d e C ob ertu ra
 
Fig. 14 – Sistema de difusão (broadcasting) de um sinal de TV para longas distâncias 
1.4.3 Sistemas de pouca cobertura (Low Tier Systems) ou também Sistemas Cordless 
(sistemas sem fio) 
Estes sistemas têm como principal característica o fato de serem de pouca cobertura, 10 a 
30m, e operam em ambientes internos (dentro de casa - indoor). Podem formar pequenas 
redes (piconets) interligando dispositivos de informática (periféricos) ou eletrodomésticos. 
Os sistemas também são conhecidos com PANS (Personal Aerea Networks). 
Exemplo: Telefone sem fio dentro de casa e piconets tipo Bluetooth. 
 
 
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Fig. 15 – Telefone sem fio residencial 
1.4.4 Redes sem fio ou WLANs (Sem-fio Local Aerea Network) 
Sistema para interconexão de computadores com cobertura de uma rede local, ou seja, 2 a 3 
km de diâmetro. A rede pode ser organizada a partir de uma base central de controle ou de 
forma espontânea, sem controle central, e neste caso é chamada uma rede ad-hoc, ou 
simplesmente MANET (Mobile Ad-hoc Network) 
Exemplo: Rede Local sem fio segundo o padrão IEEE 802.11 
E sta ç ã o C o n tro le
E s ta ç ã o M ó v e l
W L A N
 
Fig. 16 - Rede Local sem-fio (WLAN) 
1.4.1 Rádio enlaces ou Radio Link 
Nestes enlaces um canal de rádio é utilizado para comunicação de dados em distâncias da 
ordem de dezenas de km. O sistema é ponto-a-ponto e utiliza antenas direcionais para 
concentrar os feixes de rádio freqüência na direção dos dois pontos visados. Também se 
enquadra nestes sistemas o chamado WLL (Wireless Local Loop), que opera segundo o 
paradigma “muitos-para-um”, ou seja, vários terminais telefônicos sem fio de uma quadra 
urbana acessam uma estação central que por sua vez se conecta à rede de telefonia fixa, 
evitando-se desta forma a linha de assinante, ou par telefônico, que se estende desde o 
usuário até a central telefônica mais próxima, normalmente utilizada em telefonia. 
Exemplo: Interligação de duas redes através de um enlace de rádio 
 
Fig. 17 – Rádio enlace fixo para comunicação de dados 
 
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2 Redes Locais Wireless 
 
 
 
 
 
 
2.1 Introdução 
 As primeiras redes locais sem fio de rádio-freqüência implementaram ou transmissão spread 
spectrum ou transmissão infravermelha difusa [GEI96]. A transmissão spread spectrum destas redes 
utiliza as bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) [Figura 1], compostas por três bandas, de 
902 a 928 MHz; de 2,40 a 2,4835 GHz e de 5,725 a 5,85 GHz dentro da faixa de UHF do espectro 
de RF. Todavia, apresentavam baixa interoperabilidade, pois cada rede apresentava um conjunto de 
características único, já que fabricantes construíam suas redes conforme critérios próprios. 
 
 26 
MHz 
125 
MHz 
928 
MHz 
902 
MHz 
2,4 
GHz 
2,4835 
GHz 
5,725 
GHz 
Espectro de 
rádio-freqüência 
UHF 
5,850 
GHz 
IEEE 802.11(b) e (g) 
 (1, 2, 5.5, 11, 22, 33 
Mbit/s) 
IEEE 802.11a 
(6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s) 
83,5 
MHz 
 
Fig. 1 – Bandas de freqüência ISM utilizadas em Redes Wireless IEEE 802.11 
 Em maio de 1991, foi submetida ao IEEE, organização responsável, entre outras atividades, 
pela elaboração dos padrões adotados em redes locais e metropolitanas, agrupadas dentro da família 
IEEE 802, um pedido de autorização para formar o Grupo de Trabalho 802.11, cujo objetivo é 
definir uma especificação para conectividade sem fio entre estações de uma área local. 
 O atual estágio de padronização de Redes Wireless, de acordo com a padronização IEEE 
apresenta os seguintes documentos: 
• IEEE Std. 802.11.(1997) [IEE97]. Documento extenso com mais de 445p. que apresenta 
pela primeira vez um padrão para redes locais sem fio, cobrindo os aspectos de MAC e 
PHY. Sugere dois mecanismos de acesso, um com polling (sem contenda) e outro tipo 
assíncrono CSMA/CA (com contenda). No nível físico apresenta taxas de 1 e 2 Mbit/s 
utilizando técnicas de DSSS e FHSS na faixa de 2,4 GHz (ISM) e também transmissão por 
radiação infravermelha. Publicado em 1997 o documento básico já sofreu diversas emendas 
e modificações que foram publicadas em documentos posteriores que são listados a seguir. 
 
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• IEEE 802.11b (1999) [IEE99b]. É uma extensão do esquema de transmissão IEEE 802.11 
DSSS oferecendo taxas de 5,5 e 11 Mbit/s utilizando uma taxa de chips de 11 MBaud, 
transmitindo na banda de 2,4 GHz.. Para conseguir estas taxas superiores, utilizando a 
mesma banda e mesma taxa de chips, foi utilizado um novo esquema de modulação 
conhecido como CCK (complementary code keying) 
• IEEE 802.11a (1999) [IEE99a]. É uma nova especificação de nível físico utilizando a faixa 
ISM de 5 GHz. Especifica uma nova técnica de transmissão conhecida como OFDM 
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) em taxas de 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, e 54 
Mbit/s. Nesta técnica são utilizadas até 54 subportadoras usando diversas técnicas de 
modulação: BPSK, QPSK, 16QAM ou 64QAM. Um código de convolução 1/2, 2/3, ou 3/4 
fornece correção de erros (FEC). 
• IEEE 802.11g (2003) [IEE03]. Introduz um novo esquema de transmissão de 22 e 33 Mbit/s 
e 54 Mbit/s, na faixa de 2,4 GHz utilizando o PBCC (Packet Binary Convolutional Code) e 
OFDM. O novo esquema é conhecido como ERP-PBCC e ERP-OFDM, onde ERP é a 
abreviatura para Enhanced Rate PLCP (Physical Level Convergence Protocol). 
Além destes padrões o IEEE através de seus grupos de tarefa (Task Groups) elaborou nos 
últimos anos diversas normas visando o desenvolvimento de redes wireless. Entre estes 
salientamos: 
• IEEE 802.11e Qualidade de serviço em redes celulares. Propõem uma priorização baseada 
na duração variável do IFS (Inter Frame Space) no modo DCF (Distributed Coordination 
Function), também chamada de EDCF (Enhanced DCF), ou também, alterando o backoff 
aleatório. 
• IEEE 802.11F (2003). Introduz novos esquemas de interoperabilidade entre APs (Access 
Points) e sistemas de distribuição (DS) entre equipamentos de diferentes fornecedores. Pode 
ser definido como um roaming entre APs, parecido com o roaming entre células em 
sistemas celulares. 
• IEEE 802.11h. Esta norma introduz esquemas que são imprescindíveis em redes wireless de 
alto desempenho, qual seja, seleção dinâmica de freqüência DFS (Dynamic Frequency 
Selection) e controle de potência de transmissão TPC (Transmission Power Control). 
• IEEE 802.11i. Esta norma prioriza um novo esquema de segurança para redes wireless 
baseado no TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) que oferecediversos esquemas de 
autenticação mútua baseado em uma base de dados centralizada. Oferece, além disto, 
sessões com chave dinâmica, integridade de mensagens MIC (Message Integrity Check), um 
padrão de encriptação avançado AES (Advanced Encryption Standard) além do RC4. 
Além destas normas outros TG estão trabalhando em novas melhorias tanto em aspectos de 
medida, manutenção e vazão. Salientamos aqui também o papel de uma aliança entre fornecedores 
de equipamentos, conhecida como Wi-Fi (Wireless Fidelity) Aliance, que visa assegurar 
interoperabilidade entre fornecedores de equipamentos wireless IEEE 802.11, definindo um 
conjunto mínimo de características que deverão ser oferecidos por estes equipamentos. 
Nos últimos anos, o IEEE estendeu suas atividades para outras arquiteturas de redes com 
abrangência geográfica local, campus e metropolitana. Destacam–se 3 UTecnologias WirelessU com 
abrangências distintas como pode ser observado na figura 2. 
 Redes Pessoais: WPAN (IEEE 802.15) 
 Redes Locais: WLAN (IEEE 802.11) 
 Redes Metropolitanas: WMAN, WLL (IEEE 802.16 BWA) 
 
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 Mobile Broadband Wireless Access ou (Wi-Max) <3,5 GHz (IEEE 802.20), draft. 
O ETESI (Eurpean Telecomunication Standard Institute) possui uma padronização de redes sem 
fio equivalentes ao IEEE, conhecida como Hiperlan, que porém não teve o mesmo sucesso 
comercial das redes equivalentes americanas (figura 2). 
IEEE 802.20 3GPP, EDGE 
(Proposal) (GSM) 
 
IEEE 802.16 ETESI Hiperman 
Wireless MAN e Hiper access 
 
 
 
 
IEEE 802.11 ETSI Hiperlan
Wireless LAN 
 
IEEE 802.15 ETESI 
Bluetooth Hiperpan 
WPAN
WLAN
WMAN
WWAN
 
Figura 2 – Abrangência das redes sem fio segundo o IEEE e a tecnologia equivalente de Hiperlan 
do ETESI (Eurpean Telecomunication Standard Institute) 
Na figura 2a apresentam-se as principais normas do IEEE referente aos seus esforços de 
padronização nas diversas áreas de redes pessoais, locais e metropolitanas, sejam fixas ou sem fio. 
Destacamos na figura, principalmente as tecnologias recentes em redes sem-fio. 
MAC
NF
NE
 
 
 
 
 
IEEE 
802.1 
 
Manage
ment 
 
 
 
 
IEEE 
802.10 
 
Security 
& 
Privacy 
802.3 
CSMA 
/CD 
 
 
 
802.3 
N. Físico
802.6 
Rede 
Metropol
itana 
(DQDB)
 
802.6 
N. Físico
802.5 
Token 
passing 
ring 
 
 
802.5 
N. Físico
802.4 
Token 
passing 
bus 
 
 
802.4 
N. Físico 
802.14 
Protocol 
for cable 
modem 
CATV 
 
802.14 
N. Físico 
802.12 
Demand 
Priority 
Access 
100VG 
AL 
802.12 
N. Físico
802.11 
Wireless 
LAN 
 
 
 
802.11 
N. Físico
802.15 
Wireless
Personal 
Área 
Network 
(PAN) 
 
802.9 
N. Físico 
 
802.1 Bridging 
 
802.2 Logical Link Control 
802.16 
Broadba
nd 
Wireless 
Acces 
 
802.16 
N.Físico 
 
Figura 2a – Normas recentes do IEEE em tecnologias de redes sem-fio. 
2.2 A arquitetura IEEE 802.11 
O módulo básico de uma rede wireless é formado por um determinado número de estações 
(STA) que são gerenciados por um ponto de acesso (AP). O ponto de acesso pode ser 
simultaneamente uma estação e ponto de acesso, ou um equipamento específico de AP. As estações 
que se encontram no perímetro do AP formam o BSS (Basic Service Set) de uma rede IEEE 802.11. 
Diferentes módulos de serviço básicos BSSs são interconectados através de seus APs utilizando o 
chamado Distribution System (DS), como pode ser observado na figura 4. Uma estação está 
vinculada a uma célula BSS de forma dinâmica, isto é, pode sair de um célula BSS e migrar para 
uma outra célula BSS, processo este conhecido como roaming. 
 
 
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 Blocos da Arquitetura IEEE 802.11 
BSS: Basic Service Set 
ESS: Extended Service Set 
AP: Access Point 
STA: Estação (Station) 
DS : Distribuition System 
 (Backbone de distribuição para integrar APs) 
Extended Service Set (ESS)
STAF 
STA4 STA2 
STAB
Basic Service Set (BSS) 
STA3 
STA5 
STAE 
Basic Service Set (BSS) 
STAC
Rede Local Fixa 
tradicional (LAN) 
IEEE 802.xx 
Sistema de Distribuição (DS) 
Gerencia tráfego entre diferentes AP 
Não faz parte do escopo do 
IEEE 802.11 
STAD 
AP 
e 
STAA 
AP 
e 
STA1 
Gateway
ou 
Portal 
 
Fig. 2b – Arquitetura IEEE 802.11 
O sistema de distribuição (DS) pode ser constituído por uma outra rede wireless, ou um 
backbone, ou uma rede fixa. O sistema de distribuição, por sua vez pode ter uma interconexão com 
qualquer rede local herdada fixa tipo IEEE 802.xx (figura 2b). O conjunto dos diversos BSS 
interligados pelo sistema de distribuição forma o chamado Extended Service Set (ESS). 
2.2.1 Serviços do IEEE 802.11 
 O padrão IEEE 802.11 definiu nove serviços que precisam ser oferecidos por uma rede 
wireless para que possua uma funcionalidade equivalente a redes locais fixas. Na Tabela 1 
apresentam-se duas formas de classificação dos mesmos: (1) interação entre STAs com 
envolvimento do SD, ou (2) interação direta entre STAs. 
Tabela 1 – Serviços oferecidos por uma rede wireless IEEE 802.11 
Serviço Provedor do Serviço Suporte para 
Association Sistema de Distribuição (DS) Repassamento de MSDU 
Dissassociation Sistema de Distribuição (DS) Repassamento de MSDU 
Reassociation Sistema de Distribuição (DS) Repassamento de MSDU 
Distribution Sistema de Distribuição (DS) Repassamento de MSDU 
Integration Sistema de Distribuição (DS) Repassamento de MSDU 
MSDU Delivery Estação (STA) Repassamento de MSDU 
Privacy Estação (STA) Acesso à Wirless LAN e segurança 
Authentication Estação (STA) Acesso à Wirless LAN e segurança 
Deauthentication Estação (STA) Acesso à Wirless LAN e segurança 
 
 
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Note-se que o principal suporte oferecido por estes serviços é o repassamento de MSDUs 
(MAC Service Data Units) além dos aspectos de segurança (autenticação e privacidade), cruciais em 
redes wireless. 
 Na figura 3 apresenta-se a localização dos diferentes serviços dentro do contexto de um ESS 
com diferentes BSSs e um sistema de distribuição DS. A seguir apresenta-se uma rápida descrição 
funcional de cada serviço. 
• Associação/Desassociação/Reassociação 
Estes três serviços são básicos. Uma estação (STA), antes de começar a transmitir dados 
precisa se conectar a um AP. Quando a estação se move para a área de cobertura de um novo 
BSS faz uma reassociação com o novo AP. Ao final da sessão a STA faz uma desassociação. 
• Autenticação/Desautenticação/Privacidade 
Em vista da grande vulnerabilidade da transmissão em RF, antes de qualquer troca de 
informação entre as duas STAs estas devem se identificar mutuamente (Autentication). Uma 
vez identificados os parceiros estes trocam informação de forma sigilosa (criptografada) 
utilizando os serviços do WEP (Wireless Equivalent Privacy) oferecido por uma entidade de 
gerenciamento da camada MAC. 
• Distribuição 
É um serviço que oferece troca de MSDUs entre estações de diferentes BSS de um mesmo 
ESS. 
• Integração 
É um serviço que oferece troca de MSDUs entre uma rede wireless (IEEE 802.11) e uma 
rede local fixa (LAN - IEEE 802.xx). 
• MSDU Delivery 
Serviço de troca de MSDUs entre estações de um ambiente wireless. 
 
Integração 
Serviços básicos numa WLAN IEEE 802.11 
 
 Integração 
 Distribuição 
 Associação/Dissociação/Reassociação 
 Autenticação/Desautenticação/Privacidade 
 Repassamento de MSDUs 
Extended Service Set (ESS) do IEEE 802.11 
 LAN Fixa 
IEEE 802.xx
Sistema de Distribuição (DS)
 BSS1 
AP 
 Distribuição 
Repassamento MSDU 
Associação/Dissaciação.
.Reassociação (AP) 
BSS3 
AP 
BSS2
AP
Autenticação/ Desautenticação 
Privacidade (WEP)
 
Fig. 3 – Localização dos Serviços em um ambiente wirelessIEEE 802.11 
 
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2.3 O Modelo de Referência de Protocolos do IEEE 802.11 
 O escopo do padrão IEEE 802.11 está centrado nas duas camadas inferiores do modelo OSI 
(MR-OSI): a camada física e a camada de enlace (confira fig. 4). O nível físico está dividido em 
duas subcamadas: 
(1) a subcamada física inferior; PMD (Physical Medium Dependent), oferece três diferentes 
técnicas de transmissão, no que concerne aos aspectos de modulação e codificação do sinal. Três 
formas de transmissão podem constituir a subcamada PMD: duas de rádio-freqüência com spread 
spectrum (FH-SS e DS-SS) e uma de raios infravermelhos difusos. 
(2) a subcamada física superior; PLCP (Physical Layer Convergence Procedure), provê os 
pontos de acesso aos serviços de convergência, comuns aos 3 métodos de transmissão física. A 
função da entidade de gerência do nível físico é anotar as estatísticas para a MIB da camada física. 
 
Escopo do 
Padrão IEEE 
802.11 
 Sem conexão e Sem conexão e Com conexão 
sem confirmação com confirmação (ABM) 
 
PLCP 
(Phisical Layer Convergence Protocol) 
 
PMD 
 
 FH SS DSSS Infra Verm OFDM 
 
Gerencia 
camada 
Física 
 
MAC 
Gerencia 
LLC Nível 
de 
Enlace 
Nível 
Físico 
Níveis Superiores 
LLC 
 Com contenção Sem contenção 
Gerencia
MAC 
(segurança) 
 
Fig. 4 – Arquitetura de Protocolos do IEEE 802.11 
A camada de enlace está dividida em duas subcamadas: LLC (Logical Link Control) e a 
subcamada MAC. A subcamada LLC é comum a todas as tecnologias de LAN e assegura a 
interoperabilidade das redes wireless com as LANs tradicionais e não faz parte do escopo do padrão 
IEEE 802.11. Relembramos aqui, no entanto, que a subcamada LLC fornece os três tipos 
tradicionais de serviços oferecidos nesta subcamada (ver figura 4): 
(1) Serviço sem conexão e sem confirmação. É um serviço muito simples do tipo datagrama. 
Não oferece nenhum mecanismo de controle de erro e fluxo para as LPDUs (LLC Protocol 
Data Units). 
(2) Serviço com conexão e confirmação. É semelhante ao HDLC (High Data Link Control); é 
estabelecida uma conexão lógica entre dois usuários, com controle de erro e fluxo. 
(3) Serviço sem conexão com confirmação. As LPDUS são repassadas sem haver uma conexão 
lógica entre os usuários, porém são confirmados pelo usuário remoto. 
 
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LPDU (LLC – PDU) 
Octetos: 1 1 1ou 2 Variável 
Quadro MAC 
DATA (MSDU) CRC MAC 
Control 
MAC destination
Address 
MAC Destination
Address 
LEGENDA 
I/G: Individual ou Grupo 
C/R: Comando ou Resposta 
DSAP: Destination SAP 
SSAP: Source SAP 
SAP: Service Access Point 
Bits: 1 7 1 7 
DATA (LSDU) DSSA LLC ControlSSAP 
C/R Valor do DSAP I/G Valor do SSAP 
 
Fig. 5 – Estrutura de um quadro MAC contendo uma LPDU (LLC PDU) 
A figura 5 apresenta a estrutura de um quadro MAC (MPDU) que encapsula no campo de 
dados uma MSDU (MAC Service Data Unit), que por sua vez corresponde a uma LPDU (LLC 
PDU) do nível LLC. A estrutura geral de uma LPDU também é mostrada na figura 5. 
O subnível MAC do IEEE 802.11 fornece dois tipos de mecanismos de acesso ao meio; (1) 
um por contenção e outro, (2) sem contenção, que serão detalhados a seguir. 
O serviço de acesso sem contenção é oferecido pela função PCF (Point Coordination 
Function) do MAC. Este tipo de acesso se destina a serviços síncronos de baixa latência e é 
implementado através de uma dinâmica do tipo poll/select no ponto de acesso (AP – Access point) e 
na estação (STA). Este serviço de acesso é oferecido somente em redes wireless estruturadas que 
possuem AP definido (ver figura 6a). 
 
(b) Rede Wireless AdHoc 
Sistema de Distribuição (DS) 
fixo 
(a) Rede Wireless Estruturada
BSS 
Access Point 
BSS BSS 
Access Point
BSSESS 
 
Fig. 6 – Arquiteturas de Redes Wireless: (a) Rede Wireless Estruturada e (b) Rede AdHoc 
O serviço de acesso com contenção é oferecido pela função de DCF (Distributed 
Coordination Function) do MAC. Este tipo de acesso é obrigatoriamente implementado em cada 
estação wireless (STA) e também no AP. É oferecido tanto em redes estruturadas como em redes do 
tipo Ad-hoc (ver figura 6b), porém nestas é o único método de acesso disponível. Com base nestes 
mecanismos podemos ter dois tipos de topologia redes wireless; Redes Estruturadas que oferecem 
acesso pelos dois mecanismos e as redes Ad-hoc que permitem acesso somente por contenção. A 
seguir alguns detalhes destas duas topologias de redes IEEE 802.11. 
Redes Estruturadas (Fig. 6a) caracterizam-se por possuir dois tipos de elementos: estações 
móveis (STA) e pontos de acesso (AP). Cada ponto de acesso é responsável pela conexão das 
estações móveis de uma área de cobertura BSS (Basic Service Set) com a rede fixa. O AP 
desempenha tarefas importantes na coordenação do acesso das estações móveis: aceita ou não a 
inserção de uma nova estação à rede, colhe estatísticas para melhor gerenciamento do canal e ajuda 
a definir quando uma estação deve ou não ser controlado por outro ponto de acesso. Cada estação se 
 
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associa a apenas um ponto de acesso em um determinado instante de tempo. Também é nos pontos 
de acesso em que se executa a rotina responsável pelos serviços de transmissão sensíveis a latência. 
Redes Ad-hoc (Figura 6b) caracterizam-se por não possuírem qualquer infra-estrutura de 
apoio à comunicação. São diversas estações móveis juntas em uma pequena área que estabelecem 
comunicação peer-to-peer entre si. Estudos sobre as características de canais de redes sem fio 
indicam que, apesar de uma pequena área de comunicação, não se pode presumir uma topologia de 
rede totalmente conectada. 
Finalmente a entidade de Gerência da subcamada MAC implementa uma MIB (Management 
Information Base) da camada MAC que entre outras funções cuida da autenticação e de roaming 
das estações entre pontos de acesso de BSS distintos. A seguir serão detalhadas as principais 
funções da camada física e da camada MAC do padrão IEEE 802.11. 
2.4 Nível físico do padrão IEEE 802.11 
A transmissão em canais de rádio-freqüência distingue-se dos outros meios de redes fixas 
por apresentar propriedades únicas. Em particular, sistemas de rádio-freqüência herdam alguns 
atributos que caracterizam este meio [BAU95]: 
• é de domínio público; 
• o intervalo de comunicação é limitado, quer por restrições de órgãos reguladores, quer por 
leis da física; 
• detecção de portadora de ondas eletromagnéticas não é confiável e não pode ser realizada 
durante a transmissão a um custo de produto razoável; 
• alta taxa de erros de bits transmitidos quando comparadas a redes locais fixas; 
• baixa atenuação quando propaga por paredes e demais obstáculos. 
 Outra conseqüência do fato do meio ser de domínio público reside na inabilidade em 
controlar e gerenciar o acesso ao canal – sujeitando-se a interferências de toda ordem. Pior, há o 
risco da sabotagem eletrônica, onde um ruído ocupa a banda para transmissão, paralisando 
completamente a operação da rede. 
2.4.1 Transmissão frequency hopping spread spectrum (FHSS) 
A técnica de transmissão FHSS consiste em dividir a banda do canal em subcanais, nos quais 
a transmissão ocorrerá em tempos curtos, ou seja, o transmissor envia seus dados ciclicamente em 
diversos subcanais conforme uma seqüência. O receptor, para recuperar os dados corretamente, 
deve percorrer os subcanais na mesma ordem em que o transmissor os utiliza. Cada subcanal deve 
ser empregado por um breve espaço de tempo e, em média, todos os subcanais devem ser 
igualmente utilizados (confira a figura 7). 
 O padrão define a banda ISM de 2,4 a 2,4835 GHzpara transmissão FHSS. O órgão 
regulamentador norte-americano FCC define que esta banda pode ser utilizada sem licença prévia. 
Esta banda, com largura de 83,5 MHz, foi dividida em 83 subcanais de 1 MHz, devendo ser 
utilizados, em sistemas FHSS, no mínimo, 75 destes subcanais. A cada 30 s, um subcanal só pode 
ser ocupado durante 400 ms [BAU95]. Conforme as regras do FCC, o padrão emprega 79 canais de 
1 MHz cada. 
 A seqüência de saltos, a fim de minimizar interferências, deve observar alguns critérios de 
projeto, que são: assegurar distância mínima de salto para evitar propagação multipercurso, 
minimizar saltos simultâneos de seqüências diferentes para o mesmo canal ou canais adjacentes e 
minimizar saltos consecutivos para um mesmo canal de sistemas FHSS diferentes. Para tanto, os 
saltos devem ter uma distância mínima de 6 canais. Prevê-se, ainda, a operação simultânea de até 26 
sistemas FHSS 802.11 em uma mesma área, pois o padrão criou 3 conjuntos de 26 seqüências de 
 
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saltos cada, onde, no pior caso, há 5 colisões de seqüências de um mesmo conjunto, incluindo saltos 
para freqüências adjacentes. 
freqüência
2,483GHz
tempo 
82 
83 
4 
3 
2 
1 
2,4 GHz 
1 MHz 
 
Fig. 7 – O FHSS do IEEE 802.11 (1997) 
Na transmissão, o padrão define a utilização de modulação GFSK (Gaussian Frequency 
Shift Keying), tecnologia simples e de baixo custo, para fornecer uma vazão mínima de 1 Mbit/s. A 
modulação GFSK utiliza um esquema do tipo multinível para possibilitar transmissões a taxas de 1 
Mbit/s ou 2 Mbit/s (sempre a 1 Mbaud/s). Parâmetros para estas velocidades são [IEE97]: 
1 Mbit/s: GFSK de dois níveis (hB2 B=0,34) 
2 Mbit/s: GFSK de quatro níveis (h4=0,45; h2=0,15) 
 A vazão de 1 Mbits/s é obrigatória e a de 2 Mbit/s, opcional. Esta exigência permite a 
interoperabilidade de equipamentos de baixo custo, baixa vazão, com os de alto custo, alta vazão. 
Bits: 
Transmite sempre a 2 GFSK (1 Mbit/s) Transmite a 2 GFSK (1Mbit/s) ou 4 GFSK (2Mbit/s)
SYNC 
80 
SFD 
16 
PLW 
12 
PSF
4 
CRC 
16 
PDU 
Comprimento variável 
preâmbulo cabeçalho
 
Fig. 8 – Quadro FHSS do IEEE 802.11 
 O formato de um quadro FHSS está ilustrado na figura 8, em que os comprimentos dos 
campos são em bits com a seguinte descrição dos campos: 
SYNC é uma seqüência de sincronismo que consiste de 80 bits do padrão 0101 e tem como objetivo 
adquirir o sincronismo, detectar a presença de sinal e resolver a diversidade da antena; 
SFD (Start Frame Delimiter) define 16 bits, a saber: 0000 1100 1011 1101, que provê sincronização de 
símbolo. Este padrão, além de balanceado, foi projetado para otimizar as propriedades de 
autocorrelação em conjunto com o padrão 0101 antes dele. 
• PLW (PLCP_PDU Length Word) é um campo de 12 bits que indica o tamanho do PDU 
(Physical Data Unit) em octetos, incluindo os 32 bits de CRC ao final do PDU. Tamanho 
máximo de 2P12P = 4096 octetos. 
• PSF (PLCP Signaling Field) é um campo de quatro bits, com três reservados e um para 
indicar a vazão do PDU (1 ou 2 Mbit/s). 
• CRC do cabeçalho gerado pelo polinômio CCITT P(x)=xP16 P+xP12P+xP5 P+1. 
• PDU: campo de dados das camadas superiores. 
 O preâmbulo e header são transmitidos a uma vazão de 1 Mbit/s, porém os dados contidos 
na PDU podem ser transmitidos a 1 ou 2 Mbit/s. Antes, contudo, os dados são embaralhados, 
segundo o polinômio de feedback G(x)=xP7 P+xP4 P+1, e convertidos para símbolos. A 1 Mbit/s, cada bit 
 
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é convertido para um símbolo 2GFSK; a 2 Mbit/s, tomam-se dois bits para cada símbolo 4GFSK, 
utilizando mapeamento de Gray. A cada 32 símbolos, acrescenta-se um para reduzir a componente 
DC do sinal transmitido [IEE97]. 
2.4.2 Transmissão Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) 
Na técnica de transmissão spread spectrum, cada tempo de bit é dividido em n subintervalos 
denominados chips. Para transmitir 1 bit, uma estação deve enviar a uma seqüência de chips, isto é, 
representa-se cada bit segundo uma seqüência pseudo-randômica de símbolos binários. Para enviar 
o bit 0, utiliza-se o complemento desta seqüência. O espalhamento do espectro do sinal ocorre de 
fato, pois, para uma transmissão de 1 Mbit/s, tem-se o envio de 11 Mchip/s (confira figura 9a). 
 Sinal original
Sinal direct 
sequence 
transmitido
Amplitude 
a) Espalhamento do sinal 
Freqüência 
Amplitude
Bit 0 Bit 1
b) Seqüência de Barker 
Tempo
 10110111000 01001000111 
 
Fig. 9 – Transmissão DS-SS no padrão IEEE 802.11 
 O padrão DS-SS 802.11 (1997) adota para todas as máquinas que utilizam DS-SS, a 
sequência de Barker, que consiste em 11 símbolos, definida como +1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, 
-1, -1, sinalizando uma taxa de chip de 11 Mchip/s quando se transmite a 1 Mbit/s (confira figura 
9b). 
Para a taxa de 1 Mbit/s, emprega-se a modulação de DBPSK (Differential Binary Phase Shift 
Keying); na transmissão a 2 Mbit/s utiliza-se modulação DQPSK (Differential Quadrature Phase 
Shift Keying). Sempre se transmite a taxa de 1 Mbaud/s. A razão entre a taxa de chip e a taxa de 
símbolo representa um ganho de processamento de aproximadamente 10,4 dB, um pouco superior 
ao mínimo permitido (10 dB) pelo FCC para esta faixa de rádio-freqüência. 
 
2,483 GHz 2,402 GHz 
Canais 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
- Até 14 canais de 22 MHz de largura de banda cada 
- 3 canais sem sobreposição de banda (canais 1, 6, 11 USA e 1, 7, 13 EU) 
- Taxa máxima de 11 Mbit/s por canal 
- Uma vazão total de 33 Mbit/s no mesmo espaço físico, mas em 3 pontos 
de acesso distintos e 3 cartões rádio diferentes. 
22 MHz
 
Figura 10 – Alocação de canais DS-SS na faixa de 2,4 GHz segundo o padrão IEEE 802.11b 
 Em 1999 surge o padrão IEEE 802.11b, que além das taxas de 1 e 2 Mbit/s fornece novas 
taxas de 5,5 e 11 Mbit/s utilizando DS-SS, porém associando 8 chips por bit. A norma prevê a 
alocação de 14 canais de 22 MHz de largura dentro da faixa de 2,402 GHz a 2,483 GHz (confira 
figura 10). Desta forma pode-se conseguir uma vazão de 33 Mbir/s em um mesmo espaço físico 
desde que sejam utilizados 3 canais distintos e que não contenham sobreposição de espectros e 
 
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utilizem diferentes pontos de acesso. Parâmetros como alcance e potência em função da taxa podem 
ser observados na Tabela 2. 
Tabela 2 – Parâmetros do nível físico do IEEE 802.11b 
Taxa [Mbit/s] Modulação Chips/bit Potência [mW] Alcance [m] 
1 ]DS-SS 11 100 106 
2 DS-SS 11 100 76 
5,5 DS-SS 8 100 55 
11 DS-SS 8 100 40 
Como o FH-SS, também o DS-SS possui um preâmbulo e cabeçalho do quadro que são 
transmitidos a 1 Mbit/s (Ver figura 11). O quadro DS-SS tem os seguintes campos (tamanho em 
bits): 
 
Transmite sempre a 2 GFSK Transmite a 2 GFSK (1Mbit/s) ou 4 GFSK (2Mbit/s)
SYNC 
128 
SFD 
16 
Sign 
8 
Serv 
8 
Lenght
16
PDU 
Comprimento variável 
preâmbulo cabeçalho
CRC
16
 
Fig. 11 – Quadro DSSS do IEEE 802.11 
Os diferentes campos do preâmbulo e do cabeçalho são: 
• SYNC: 128 bits embaralhados em 1, utilizado para sincronismo do receptor (ressalta-se que 
cada bit é representado pela seqüência de Barker, e é esta seqüência que é embaralhada); 
• SFD (Start Frame Delimiter): provê a sincronização de quadro e de octeto para o receptor, 
consistindo de 16 bits com o seguinte conteúdo (do MSB para LSB): 1111 0011 1010 0000. 
Transmite-se a partir do bit menos significativo; 
• Sign: indica qual a vazão de transmissão dos dados do quadro. A velocidade é calculada 
pelo valor deste campo multiplicado por 100 kbit/s. O padrão define dois valores 
obrigatórios para este campo, 10 (para 1 Mbit/s) e 20 (2 Mbit/s); 
• Service: reservada para uso futuro; 
• Length:inteiro de 16 bits, sem sinal, indica o número de microssegundos para a transmissão 
do PDU; 
• CRC do header gerado pelo polinômio CCITT xP16 P+xP12P+xP5 P+1. 
Tabela 3 - Relação das freqüências centrais dos canais em DSSS 
Identificação 
do canal 
Freqüências 
do FCC 
Freqüências 
do ETSI 
Freqüências 
do Japão 
1 2412 MHz N/D N/D 
2 2417 MHz N/D N/D 
3 2422 MHz 2422 MHz N/D 
4 2427 MHz 2427 MHz N/D 
5 2432 MHz 2432 MHz N/D 
6 2437 MHz 2437 MHz N/D 
7 2442 MHz 2442 MHz N/D 
8 2447 MHz 2447 MHz N/D 
9 2452 MHz 2452 MHz N/D 
10 2457 MHz 2457 MHz N/D 
11 2462 MHz 2462 MHz N/D 
12 N/D N/D 2484 MHz 
 N/D: Não disponível ETSI: European Telecommunications Standard Institute 
 
 
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Como em FHSS, também no DS-SS todos os bits do quadro são embaralhados, empregando 
o polinômio de feedback G(x)=xP7 P+xP4P+1. O padrão define ainda 11 canais, cada um com uma largura 
de banda de 5 MHz, dentro da banda de 2,4 GHz, para operação de redes locais DS-SS, e mais uma 
faixa para operação no Japão. A Tabela 3 discrimina os índices identificadores e as freqüências 
centrais destes canais. Nos Estados Unidos, estão disponíveis os canais de 1 a 11 e, na Europa, os 
canais de 3 a 11. Redes vizinhas podem operar simultaneamente se escolherem canais diferentes 
com uma distância mínima de 30 MHz entre suas freqüências centrais. 
2.4.3 Transmissão por raios infravermelhos difusos 
 Outra alternativa examinada pelo Grupo de Trabalho 802.11 para transmissão sem fio é o 
emprego de raios infravermelhos. O comprimento de onda de raios infravermelhos varia de 0,75 a 
1000 microns, que é maior do que as cores espectrais mas muito menor do que ondas de rádio. O 
padrão define a utilização de radiação infravermelha com comprimento de onda entre 750 e 850 
nanometros [IEE97]. O ar oferece a menor atenuação para esta faixa de comprimento de onda 
[GEI96]. 
 Neste tipo de rede, um transmissor e um ou mais receptores comunicam-se através de um 
plano de reflexão, que normalmente é o teto. O transmissor envia seus quadros, iluminando o teto. 
Não deve haver qualquer tipo de obstáculo, que seja opaco a raios infravermelhos, em relação a 
qualquer nodo móvel; todos devem monitorar o plano de reflexão. Entretanto, não é necessário que 
nodos móveis estejam alinhados entre si para se comunicarem; todos se comunicam através do 
plano de reflexão. A maior distância entre nodos móveis e o plano de reflexão é de, no máximo, 10 
metros (figura 12). 
 
Plano de Reflexão 
Feixe refletido
Feixe direto 
 
Fig. 12 – Transmissão infravermelho difuso 
 Como nas demais técnicas de transmissão, é possível a transmissão em 1 ou 2 Mbit/s. A 
modulação empregada é 16 PPM (Pulse Position Modulation) para 1 Mbit/s e 4 PPM para 2 Mbit/s. 
O quadro deste tipo de transmissão também apresenta preâmbulo e header, que são transmitidos 
sempre a 1 Mbit/s, e dados, que podem ser transmitidos também a 2 Mbit/s [IEE97]. 
 Há, ainda, redes de raios infravermelho diretos, que não são objeto de estudo do padrão 
802.11. Neste tipo de rede, cada nodo deve estar alinhado com o nodo de que recebe informação e 
com outro, para quem envia dados, formando um anel. Apesar de alcançar uma vazão de dados 
maior, os nodos não possuem mobilidade pela exigência de alinhamento rígido com seus 
respectivos pares. Além disso, o feixe de raios infravermelhos pode causar lesão ocular se alguém 
olhar diretamente para ele. 
2.4.4 Transmissão OFDM em 5 GHz (IEEE 802.11a) e 2,4 GHz (IEEE 802.11g) 
O novo padrão IEEE 802.11a além de viabilizar a transmissão na faixa ISM de 5 GHz 
introduz também um novo e moderno esquema de modulação conhecido como OFDM (Orthogonal 
Frequency Division Multiplexing). OFDM é uma espécie de técnica de modulação digital na qual 
um canal é dividido em diversos canais estreitos, cada um com uma sub-portadora distinta. O fluxo 
de bits a ser transmitido é segmentado (paralelisado) em diversos fluxos menores, e cada um 
modula uma das sub-portadoras do canal OFDM. Esta modulação é feita de tal forma que as 
 
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interferências mútuas entre sub-portadoras adjacentes se cancele (são ortogonais), como pode ser 
observado na figura 13. Desta forma pode-se dizer que OFDM é uma espécie de multiplexação 
FDM em que cada sub-portadora transmite de forma paralela fluxos de bit menores de um fluxo de 
bits maior. No receptor, após a demodulação de cada sub-portadora, os dados são serializados 
novamente para obter o fluxo original. 
O padrão IEEE 802.11a utiliza a faixa ISM de 5 GHz e estabelece uma normalização nesta 
banda de acordo com o UNII (TUnlicensed National Information Infrastructure). Na banda de 5 GHz 
foram definidas 3 bandas, cada uma com largura de 100 MHz, numeradas UNII-1, UMII-2 e UNII-
3, e cada uma contendo 4 canais OFDM com 20 MHz de largura de banda, como pode ser 
observado na figura 14. Entre a UNII-2 e a UNI-3 existe uma banda de reserva com mais 14 canais, 
prevista para uso futuro. 
Espectro NRZ de uma sub-portadora de um 
canal OFDM 
Sub-portadoras OFDM: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
 
Fig. 13 – Sub-portadoras (14) de uma transmissão OFDM em um canal 
 
UNII-2 UNII-3 
5725 5745 5765 5785 5805 5825 
200 MHz 
20 MHz 30 MHz30 MHz 
5150 5180 5200 5220 5240 5260 5280 5300 5320 5350 
Canal 1 2 3 4 5 6 7 8 
100 MHz 
20 MHz 20 MHz 20 MHz
Canal 1 2 3 4 
UNII-1 
Gabarito dos 
limites de 
potência do 
sinal no canal 
 
Fig. 14 – Canais nas 3 bandas UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) de 5 GHz 
Na Tabela 4 encontram-se os principais parâmetros e aplicações relacionados às 3 bandas 
UNII. Os limites de interferência entre canais OFDM adjacentes foram fixados no padrão IEEE 
802.11, além da potência máxima a ser utilizada em cada faixa. 
Tabela 4 – Banda de 5 GHz para transmissão OFDM no padrão IEEE 802.11a 
Banda 
5GHz 
Faixa 
[GHz] 
Canais 
 (B=20MHz) 
Antena Potência Aplicação 
UNII-1 5,15 a 5,25 4 Antena fixa no rádio 50mW Indoor 
UNII-2 5,25 a 5,35 4 Fixa ou remota 250mW Indoor/outdoor 
UNII-3 5,725 a 5,825 4 fixa (com ganho) 1 W Indoor/outdoor 
O IEEE 802.11a prevê taxas de transmissão que vão desde 6 Mbit/s até 54 Mbit/s, utilizando 
diferentes técnicas de modulação nas sub-portadoras, como pode ser observado na Tabela 5. Um 
código convolucional, com diferentes comprimentos (k) e razões de taxa de entrada para a saída, 
oferece facilidade de correção de erros (FEC), além de robustez contra caminhos múltiplos. Na 
figura 16 apresenta-se um codificador convolucional de razão ½ e k=6 
 
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 Características do OFDM 5GHz do IEEE 802.11a
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 
Sub 
portadora 
central nula 
Sub portadora 
piloto 
Sub portadora 
piloto 
Sub portadora 
piloto 
Sub portadora 
piloto 
1- Total de sub-portadoras: 52 
2- Total de sub-portadoras Piloto: 4 
3- Total de sub-portadoras de Dados 48 
4- Espaçamento entre sub-portadoras: 312,5 KHz 
5- Largura nominal de um canal: 20 MHz 
6- Largura de banda ocupada: 16,25 MHz 
7- Taxa em baud por sub-portadora: 250 Kbaud 
8- Taxa total canal: 12 Mbaud 
 
Fig. 15 – Detalhes de transmissão num canal OFDM da banda UNII num canal de 20 MHz 
Tabela 5 – Principais parâmetros da transmissão OFDM em um canal UNII de 20 MHz na faixa5 
GHZ do IEEE 802.11a 
Taxa 
Dados 
 [Mbit/s] 
Bits/ 
baud 
Tipo de 
Modulação 
Razão 
Códificador 
Convolução 
Taxa 
Entrada 
codificador 
Taxa por 
Subportadora 
[Kbaud] 
Taxa total 48 
subportadoras 
[Mbaud] 
Alcance 
50 mW 
[m] 
6 1 BPSK ½ 12 250 12 50,3 – 91,5 
9 1 BPSK ¾ 12 250 12 45,7 – 50,3 
12 2 QPSK ½ 24 250 12 41,2 – 45,7 
18 2 QPSK ¾ 24 250 12 38,1 – 41,2 
24 4 16QAM ½ 48 250 12 33,5 – 38,1 
36 4 16QAM ¾ 48 250 12 27,4 – 33,5 
48 6 64QAM P2P/B3B 72 250 12 21,3 – 27,4 
54 6 64QAM ¾ 72 250 12 14 – 18,3 
 
Out 
(2R)
T T T T T 
Exclu
siv 
OR 
T 
Exclu
siv 
OR 
In 
(R) 
 
Fig. 16 - Exemplo de codificador convolucional com k=6 rate ½ 
Finalmente salientamos que em abril de 2003 foi lançado o novo padrão conhecido como IEEE 
802.11g. Este padrão prevê transmissão OFDM na faixa de 2,4 GHz em taxas até 54 Mbit/s além de 
um novo esquema de codificação, o PBCC (Packet Binary Convolutional Code) que fornece taxas 
de 22 e 33 Mbit/s. 
2.5 O Nível MAC do IEEE 802.11 
A subcamada MAC (Medium Access Control) do nível de enlace é responsável pelo o 
acesso das estações ao canal de comunicação de uma rede de computadores. Ou seja, o problema a 
ser resolvido é a alocação de um recurso (o canal de RF) entre diversos competidores (as estações). 
 
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Via de regra, esta alocação é dinâmica em redes de computadores, pois métodos estáticos utilizam 
ineficientemente a largura de banda para tráfego em rajadas não contínuas das estações [TAN96]. 
Na figura 17 apresenta-se a arquitetura de protocolos do IEEE 802.11, com seus diferentes blocos 
funcionais e hierarquizações. 
A subcamada MAC para redes locais sem fio compartilha inúmeras propriedades com as 
subcamadas MAC de redes fixas. De fato, o Grupo de Trabalho 802.11 define que a subcamada 
MAC de redes de sem fio deve aparecer aos níveis LLC (Logic Link Control – definida no 
protocolo IEEE 802.2) e superiores como qualquer outra subcamada MAC. Isto é, espera-se que a 
nova subcamada MAC seja capaz de funcionar corretamente com protocolos de níveis superiores já 
existentes. Como característica comum a todas as redes, MAC 802.11 deverá utilizar os recursos 
eficientemente e garantir que os atrasos envolvidos na comunicação de dados não impeçam a 
utilização da rede para que o usuário trabalhe produtivamente. Também deverá prover transparência 
aos diferentes níveis físicos 802.11 (frequency hopping spread spectrum, direct sequence spread 
spectrum, infravermelho difuso e OFDM). 
 
Subnível 
PMD 
Subnível 
PLCP 
Nível 
Físico 
Nível 
de 
Enlace Subnível 
MAC 
2,4 GHz 
FH-SS 
 
1 Mbit/s 
2 Mbit/s 
2,4 GHz 
DS-SS 
 
5,5 Mbit/s 
11 Mbit/s
Infraverm. 
 
1 Mbit/s 
2 Mbit/s 
2,4 GHz 
FH-SS 
 
1 Mbit/s 
2 Mbit/s
Distribuited Coordination Function 
(DCF) 
Serviços com Contenção 
Point Coordination Function 
(PCF) 
Serviços sem Contenção 
Logical Link Control (LLC) 
IEEE 802.11 IEEE 802.11b IEEE 802.11a 
PLCP (Physical Level Convergence Protocol) 
IEEE 802.11g 
2,4GHz 
PBCC e 
OFDM 
 
22 e 33 Mbit/s 
Subnível 
PLCP 
5 GHz 
OFDM 
6, 9, 12, 18, 
24, 36, 48, 54 
Mbit/s 
Fig. 17 – Os níveis físico e MAC do IEEE 802.11 
No entanto, existem problemas inerentes a redes sem fio em geral. O meio apresenta 
características de propagação que variam abruptamente no tempo [CHE94], impedindo a 
comunicação momentânea de duas estações ou influindo negativamente na qualidade da 
transmissão (aumento da taxa de bits errados, por exemplo). A locomoção de uma estação enquanto 
está envolvida em uma transmissão também significa que a qualidade desta transmissão varia. Desta 
forma, a garantia de qualidade de serviço (QoS) no meio sem fio é de difícil manutençãoTP3 PT [SCH95]. 
Ações conjuntas tanto do nível físico como da subcamada MAC são executadas para contornar estes 
problemas [MOR97]. 
 
(a) (b)
Dados 
ACK 
Estação 
A 
Estação 
B 
Dados 
ACK 
Estação
A 
Estação
B 
CTS
RTS
 
 
TP
3
PT O problema da manutenção de qualidade de serviço em transmissões wireless não é exclusivo de redes locais sem fio. 
Ele é agravado, pois a capacidade de transmissão/recepção destas estações é limitada por economia de energia. 
 
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Fig. 18 - Transmissão no IEEE 802.11: (a) transmissão com confirmação simples, (b) Transmissão 
com troca de RTS/CTS e confirmação 
Outra diferença relevante é a impossibilidade da detecção de portadora enquanto se 
transmite, a baixo custo e com pouca adição de componentes (essencial para manter baixo o nível 
de energia consumido). Logo, o emissor, que não escuta os dados que envia, não pode determinar a 
ocorrência de colisões. Esta tarefa é delegada ao receptor, que deverá confirmar positivamente o 
recebimento correto de um quadro de dados através da transmissão de um quadro de controle para 
confirmação, denominado de quadro ACK (confira figura 18a). Todavia, o não recebimento de um 
quadro ACK pelo emissor indica que houve algum erro, sem especificá-lo. Isto é, o não 
recebimento não informa necessariamente que houve colisão. 
Na disposição geográfica ilustrada na figura 14, em um determinado instante de tempo, a 
estação C está transmitindo para estação B. Se a estação A, mesmo verificando que o canal está 
livre (e, para A, o canal está livre, pois se encontra fora do raio de transmissão de C), começar a 
enviar um longo quadro de dados para B, esta transmissão será perdida (porque B já está ocupado, 
recebendo de C), resultando interferência em toda a região ao alcance da transmissão de A, 
atingindo, inclusive, B. Esta situação é conhecida como o problema do terminal escondido 
[TAN96]. 
Para contorná-lo, uma melhoria ao método é a construção de um mecanismo que minimize o 
efeito de colisão de quadros da subcamada MAC. Este mecanismo é composto pela troca de 
quadros de controle RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send) entre emissor e receptor antes do 
envio do quadro de dados (confira figura 18b). O emissor envia ao receptor o quadro RTS 
indicando que possui quadros a transmitir. O receptor responde que está livre para receber, 
retornando o quadro CTS. Novamente, o não recebimento do quadro CTS pelo emissor indica que 
houve algum erro. Mas, por serem quadros com tamanhos reduzidos, a probabilidade de que a causa 
do erro seja em função de colisão é maior. 
Em adição, os quadros CTS e RTS informam às demais estações o tempo total de duração, 
ou seja, notificam às demais o tempo de término da transmissão do quadro ACK pela estação 
receptora de dados. Todas as estações dentro do raio de transmissão tanto da estação emissora como 
da receptora devem escutar a um dos quadros RTS/CTS transmitidos. Durante o período de 
transmissão informado pelos quadros, as estações não poderão transmitir. No esquema da figura 19, 
se as estações C e B tivessem efetuado a troca RTS/CTS, a estação A teria ouvido o quadro CTS da 
estação B, postergando o envio de seus dados até que a transmissão de C fosse concluída. 
Estação A Estação B Estação C 
1. - Estação C está transmitindo para B; 
2. - Estação A quer transmitir para B, não tem como saber que B esta ocupado; 
3. - Estação A ao transmitir interfere na transmissão de C para B. (C escondido para A) 
 
Fig. 19 – O problema do terminal escondido 
Este esquema foi denominado de Acesso ao Meio com Prevenção de Colisão – MACA 
(Medium Access with Collision Avoidance) [BHA94]. Uma primeira versão deste algoritmo não 
incluía a transmissão do quadro ACK, pois a troca RTS/CTS tornava-o obsoleto. Recapitulando, 
 
Escola Regional de Redes de Computadores - 2005 – Mini-Curso: Redes Sem-fio e Sistemas Celulares 31
uma estação deve transmitir um quadro ACK sempre que receber um quadro de dados 
corretamente, pois as estações transmissoras, por não ouvirem o canal enquanto transmitem,