Sistemas Sem Fio

Slide 1 : Introdução aos Sistemas Sem Fio Brasil, 13 de setembro de 2008 www.guiadocftv.com.br Marcelo Peres CREA 92.033td

Programação : Programação Apresentação dos Participantes Sobre o Guia do CFTV Sobre o palestrante Objetivos da Apresentação Conceitos de Sistemas Sem Fio

O que é Sem Fio? : O que é Sem Fio? É a tecnologia que permite a comunicação entre dispositivos sem conexões físicas Termo que representa as telecomunicações nas na forma de ondas eletromagnéticas através de um canal de transmissão A maioria dos produtos sem fio usam Rádio Freqüência (RF)‏ Esta presente em grande parte dos equipamentos eletrônicos atuais, É suportada por uma infraestrutura cabeada

O que é Sem Fio? : O que é Sem Fio? Sem conexão física direta Meio físico dinâmico Desempenho Confiabilidade Flexibilidade

O que é Sem Fio? : O que é Sem Fio? Freqüência e Comprimento de Onda Grandeza - Hertz (Hz) e Metros Kilohertz (kHz) = 1000 Hz Megahertz (MHz)= 1000 kHz Gigahertz (GHz)= 1000 MHz

Espectro Eletromagnético : Espectro Eletromagnético

O que é Sem Fio? : O que é Sem Fio? As ondas de RF são uma grande faixa do espectro eletromagnético que se estende de 9kHz até 300GHz. Esta dividido em 8 bandas ou faixas É uma das faixas mais utilizadas para equipamentos de pequeno e médio alcance

Como funciona? : Como funciona? Um sistema sem fio é formado por um receptores (Rx) e transmissores (Tx)‏ Quando é aplicada um sinal de RF (modulado) à antena, é gerado um campo eletromagnético (campo de RF) que permite que as comunicações ou transmissões sem fio sejam efetuadas A antena do receptor é responsável pela aquisição do sinal, que é encaminhado para circuitos de demodulação e posterior decodificação da informação

Como funciona? : O Transmissor converte o sinal a ser amplificado e transmitido como um sinal de RF O Receptor recebe o sinal de RF e decodifica a informação recebida Como funciona? Receptor RX Sinal RF Transmissor TX Sinal RF Interpretador Informação

Como funciona? : Como funciona? Transmissor O transmissor converte os sinais a serem transmitidos em ondas eletromagnéticas através de uma antena transmissora, para serem recebidos por um receptor Receptor A função do receptor de rádio é a decodificação dos sinais enviados pelo transmissor, ex. Rádio, TV. Transceptor O transceptor, funciona das duas formas, como transmissor e receptor, alguns exemplos de transceptor são, o telefone celular, os radares nos aeroportos, os equipamentos de comunicações em veículos oficiais, e de empresas particulares.

Tecnologias de Transmissão : Tecnologias de Transmissão Comunicação Análogica: Os sinais analógicos são modulados sobre a portadora de RF Comunicação Digital: Os sinais são codificados digitalmente e depois são modulados sobre a portadora de RF, existindo técnicas de checagem e correção de erros, possuindo a possibilidade de recursos mais avançados de aproveitamento do meio

Problemas e Limitações : Problemas e Limitações Fatores que afetam drasticamente o alcance: Absorção do sinal Reflexão do sinal Refração do sinal Difração do sinal Níveis de Potência Permitidos pela Legislação

Problemas e Limitações : Problemas e Limitações Outro obstáculo é a interferência, que pode causar desde problemas pequenos até a interrupção total do sistema O que é interferência? Exemplo

Problemas e Limitações : Problemas e Limitações Tipos de Interferência Interferência de Rádio (RF)‏ Interferência Multi-caminhos Interferência Elétrica Intermodulação Reflexão e Atenuação de Rádio Freqüência

Interferência de Rádio (RF)‏ : Interferência de Rádio (RF)‏ Interferência de Rádio (RF)‏ Definida como um sinal não desejado que é recebido por um aparelho sem fio que o impede receber os sinais claramente Qualquer aparelho que gera RF, na sua função normal, pode criar interferência de rádio também O sinal que está interferindo não tem que estar na mesma freqüência. Os sinais que estão perto da freqüência do receptor podem também interferir com o receptor

Interferência de Rádio (RF)‏ : Interferência de Rádio (RF)‏ Possíveis fontes de IRF: AM, ondas curtas, FM e transmissores de TV Rádio amador Controles remotos Telefones sem fio Celulares

Interferência Multi-Caminhos : Interferência Multi-Caminhos Interferência Multi-Caminhos E uma forma de interferência de RF Acontece quando mais de uma onda de RF do mesmo transmissor alcança o receptor

Interferência Multi-Caminhos : Interferência Multi-Caminhos O sinal de RF viaja entre a antena de transmissão e de recepção pelo caminho mais direto (A), mas também é refletido (B) por outras superfícies, metálicas ou de outro material

Interferência Multi-Caminhos : Interferência Multi-Caminhos Quando as diferentes ondas de RF combinam-se, causam distorção à onda desejada de RF, o que faz o sinal difícilmente decodificável

Interferência Multi-Caminhos : Interferência Multi-Caminhos Em situações extremas, a onda de RF refletida (B) é invertida e cancela a onda de RF que veio diretamente (A)‏

Interferência Multi-Caminhos : Interferência Multi-Caminhos Para corrigir, simplesmente mexa o transmissor o receptor alguns centímetros

Interferência Elétrica : Interferência Elétrica Interferência elétrica E causada por geração de RF, através de centelhamento elétrico ou descarga Qualquer cabo ligado à fonte da centelha conduz RF e atua como uma antena de transmissão Como regra padrão, quanto maior é a quantidade de ruído gerado pelo aparelho, maior é a probabilidade de gerar interferência elétrica

Interferência Elétrica : Interferência Elétrica Três tipos de interferência eletromagnética Ruído de RF de equipamentos elétricos Ruído de RF gerado por aparelhos eletrônicos Interferência de fontes naturais, como raios, etc

Esmagamento : Esmagamento Acontece quando um sinal de RF mais forte (ex. uma torre de comunicação, estação de Rádio ou TV, etc), cuja freqüência nem sempre está próxima a freqüência do sistema sem fio, gera sinais de banda lateral que se sobrepõe ao sinal gerado gerado pelo sistema sem fio

Intermodulação : Intermodulação Acontece quando um sinal forte (ex. uma torre de comunicação), cuja freqüência geralmente não esta próxima a freqüência do receptor sem fio, sobrecarrega o circuito do receptor

Saturação : Saturação Transmissor muito próximo ao receptor, ocarreta a saturação do circuito de recepção pela elevada potência recebida.

Reflexão e Atenuação de RF : Reflexão e Atenuação de RF Reflexão e Atenuação de Rádio Freqüência Reflexão: Os sinais RF são refletidos numa superfície como a parede ou o chão Atenuação: Quando os sinais de RF passam através de alguns objetos sólidos, uma parte da energia é absorvida. Esse tipo de perda de energia de RF é chamado Atenuação, a qual varia de acordo com a estrutura do objeto

Reflexão e Atenuação de RF : Reflexão e Atenuação de RF A estrutura física do lugar da instalação e os obstáculos do lugar mudam os sinais RF Paredes, portas, andares, elevadores, pessoas e outros obstáculos oferecem diferentes tipos de atenuação e reflexão Isso faz com que o padrão das ondas de RF seja irregular e imprevisível

Reflexão e Atenuação de RF : Reflexão e Atenuação de RF Quando uma onda de RF encontra um obstáculo, algum desses fenômenos acontece: Absorção Reflexão Refração Difração

Reflexão : Reflexão

Refração : Refração

Difração : Difração

Reflexão e Atenuação de RF : Reflexão e Atenuação de RF Objetos que refletem/atenuam sinais de RF: Objetos metálicos Objeto com estrutura metálica Chão e Paredes Veículos Componentes e Equiamentos Elétricos Árvores: A perda de energia de RF depende do tamanho e do tipo da árvore. Quanto mais densa a folhagem, maior a perda de sinais

Reflexão e Atenuação de RF : Reflexão e Atenuação de RF Paredes: Paredes internas geram menor perda de energia de RF. Paredes externas, especialmente as com chapisco, geram maior perda Chão: chão de madera gera menor perda de energia de RF enquanto que chão de concreto e aço geram maior perda Paredes espelhadas geram perda muito alta de energia de RF porque a superfície refletiva é condutora

Evolução do Sem Fio : Evolução do Sem Fio Padronização Protocolo de Comunicação Transmissão Bidirecional Correção de Erros Segurança na transmissão e recebimento Gerenciamento de conflitos e falhas Necessidade de compartilhamento do canal de transmissão

Classificação, Taxas e Distâncias : Classificação, Taxas e Distâncias

Redes Sem Fio Padrões IEEE : Redes Sem Fio Padrões IEEE IEEE 802.20 WAN 3GPP (GSM). IEEE 802.16 WirelessMAN ETSI HIPERMAN e HIPERACCESS. IEEE 802.15 BluetoohPAN ETSI HIPERPAN. IEEE 802.11 WirelessLAN (WiFi). A, B, G, N, S

Redes Sem Fio Padrões IEEE : Redes Sem Fio Padrões IEEE IEEE 802.11a: Padrão Wi-Fi para freqüência 5 GHz com capacidade teórica de 54 Mbps. IEEE 802.11b: Padrão Wi-Fi para freqüência 2,4 GHz com capacidade de até 11 Mbps. Este padrão utiliza DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum – Seqüência Direta de Espalhamento de Espectro) para diminuição de interferência. IEEE 802.11g: Padrão Wi-Fi para freqüência 2,4 GHz com capacidade de até 54 Mbps.

Especificações técnicas : Especificações técnicas Norma IEE 802.11b/g Freqüência nominal 2,4 GHz Taxa de transmissão entre 2 e 54 Mbps Potência media 50mW

LAN Sem Fio: 802.11x : LAN Sem Fio: 802.11x

Diagrama Espectral : Diagrama Espectral As “áreas mortas”, ou área onde o sinal de RF é fraco ou inexistente, varia de um transmissor para o outro Instalar o transceptor principal o mais centralizado possível ajudará a evitar as “áreas mortas”

Antenas : Antenas Externas

Diagrama Espectral : Diagrama Espectral

Troughput : Troughput Capacidade de Transmissão do Access Point

Segurança na Transmissão : Segurança na Transmissão WEP – Wired Equivalent Privacy WPA1 e WPA2 - Wi-Fi Protected Access Troca de Chaves Periódica, Usar Chaves Longas, Registrar por MAC Address Recepção e Transmissão Confiável de Dados CRC - Algoritmo de Checagem de Redundância Cíclica Redundância de Transmissão

Segurança na Transmissão : Segurança na Transmissão Troque a senha padrão do Administrador Habilite as opções de Criptografia Altere o SSID padrão Habilite o Filtro de Endereços MAC Desabilite o Broadcast de SSID Configure endereços IP estáticos aos dispositivos Posicione seu Access Point ou Roteador em um local seguro

Aplicações Redes WiFi : Aplicações Redes WiFi Interligação de micros sem fio Interligação entre LAN’s Internet Predial Voz sob IP usando Wireless CFTV Wireless Conexão de Câmeras IP Link de longa distância Acesso móvel

WAN – Rede Sem Fio : WAN – Rede Sem Fio

Link Longa distância : Link Longa distância

Roteamento e Wireless : Roteamento e Wireless Access Point - AP

Roteamento e Wireless : Roteamento e Wireless Access Point - AP

Roteamento e Wireless : Roteamento e Wireless Access Point - AP

Roteamento e Wireless : Roteamento e Wireless Access Point - AP

Especificações técnicas : Especificações técnicas Alcance na solução Outdoor com visada direta: 10Km s/amplificador e até 50Km com amplificador Solução Indoor alcance até 400m

Spread Spectrum : Spread Spectrum Veio como solução para um grande problema: o ruído, que degenera qualquer sinal que esteja perto de sua frequência. Por isso surgiu o Spread Spectrum, que como o próprio nome diz, usa múltiplas frequências da banda para aumentando assim a imunidade ao ruído de uma determinada frequência. Por exemplo, duas estações estão transmitindo ao mesmo tempo. Cada uma pega uma frequência e transmite por certo tempo, mas nunca na mesma frequência ao mesmo tempo.

Técnicas usadas : Técnicas usadas Espalhamento Espectral com : Freqüência Direta (FHSS); Salto de freqüência (DSSS).

CSMA/CA : O padrão 802.11 define uma interface que é compatível com o Ethernet 802.3, chamada de CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance), na verdade uma variação do CSMA/CD usada no Ethernet. O protocolo CD iria requer que os rádios fossem capazes de transmitir e receber ao mesmo tempo, o que aumentaria o custo e a complexidade do equipamento. Além disso, não é sempre que todas as estações estão numa posição tal que é possível enxergar todas as outras estações. Para minimizar essa possibilidade das estações não serem capazes de enxergar umas às outras, o 802.11 define o conceito de VCS (Virtual Carrier Sense). CSMA/CA

VCS – Virtual Carrier Sense : VCS – Virtual Carrier Sense A estação transmissora primeiramente manda um pequeno pacote chamado RTS (Request to Send) que contém os endereços de origem e destino e também uma estimativa da duração da mensagem. Se o meio está livre, a estação receptora vai responder com um pacote CTS (Clear to Send). Na recepção deste último, a transmissão se inicia. O uso do protocolo CSMA/CA reduz as chances de colisões. Se o meio está ocupado, o transmissor vai fazer um processo de escuta do meio (backoff), semelhante ao CSMA/CD.

Criptografia : Criptografia Cada mensagem é criptografada com um algoritmo padrão chamado PRNG (Pseudo Random Number Generator), que é baseado no algoritmo RSA RC4. Este método é considerado extremamente confiável pois é necessário um grande esforço para quebrá-lo. O fato de cada mensagem conter um novo vetor de inicialização que gera um novo PRNG faz com que fique mais difícil ainda quebrar o código.

Legislação Vigente : Legislação Vigente IEEE (Mundo) – Anatel (Brasil)‏ Portaria número 814 do Ministério das Comunicações de 12/07/96 Equipamentos Homologados/Certificados na Anatel Freqüência s/ licenciamento faixas: 902 - 928 MHz; 2,4 - 2,4835 GHz; 5,725 - 5,850 GHz. Com uso de espalhamento de Espectro. Potência máxima de saída 1 W

Redes WiFi : Redes WiFi

Redes WiFi : Redes WiFi

Outra Tecnologias Sem Fio : Outra Tecnologias Sem Fio Bluetooth (802.15.1)‏ IrDA (802.15.1)‏ ZigBee (802.15.4)‏ RONJA UWB WiMedia TV Digital (SBDTV)‏

Presente e Futuro : Presente e Futuro WiFi (802.11.x)‏ 802.11n – 108Mbps 802.11s – Redes Mesh GSM/UMTS/CDMA 3G Wimax WiBroad

Painel de Dúvidas e Soluções : Marcelo Peres mpperes@guiadocftv.com.br Fórum: www.guiadocftv.com.br MSN: mpperes@hotmail.com Skype: mpperes Painel de Dúvidas e Soluções

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