Tecnologia Wireless

Bom, voltando ao meu blog, coisa que já não faço a um bom tempo, ire publicar uma matéria bem interessante sobre wireless.
Vemos que hoje existem muitas empresas de internet wireless (Eu estou trabalhando em uma delas). Mas ainda existem pessoas que nunca ouviram falar nessa tecnologia e nem sabe para que serve.

Espero que gostem do conteúdo do texto, eu li e achei interessante.

Não foi eu quem fiz esse texto, o texto foi tirado do site http://www.italbrasnet.com.br/.

BOA LEITURA.


As redes sem fio fornecem uma série de vantangens sobre as redes convencionais, já que não estão limitadas pelo uso de cabos, o que lhes concede uma maior mobilidade e liberdade de localização. Isto as torna sérias concorrentes das redes convencionais em locais onde é necessária uma grande mobilidade dos terminais, como no caso das fábricas, áreas de armazenagem do setor de embalagem, congressos ou escritórios temporários, nos quais montagem de redes cabeadas, além de demandar a montagem de uma infra-estrutura fixa, restringe a mobilidade dos terminais, que é uma condição imprescindível.

Outros possíveis casos de aplicação, embora menos freqüentes, podem ser: a comunicação privada entre dois pontos independentemente dos serviços comerciais das operadoras de telecomunicações e a comunicação em locais remotos ou onde não existia cabeamento prévio, como vales ou áreas montanhosas.

A principal diferença das redes sem fio é, como seu próprio nome indica, não utilizam cabos, ou seja, uma mídia guiada. Em seu lugar, o meio de transmissão é o ar, no qual são emitidas tanto as ondas de rádio como a luz infravermelha. Com relação a rede tradicional, a rede sem cabos oferece as seguintes vantagens:

· Mobilidade: Informação em tempo real em qualquer lugar da organização ou empresa para todo usuário de rede. A obtenção de informações em tempo real pressupõe maior produtividade e possibilidades de atendimento.

· Facilidade de Instalação: Evita obras para passar cabos por paredes e tetos.

· Flexibilidade: Permite chegar onde o cabo não pode.

· Redução de Custos: Quando ocorrem mudanças freqüêntes ou o ambiente é muito mutável, o custo inicialmente mais alto da rede sem cabos torna-se muito mais baixo, além de ter maior tempo de vida e menor gasto na instalação.

· Escalabilidade: A mudança de topologia de rede é simples e afeta da mesma maneira pequenas e grandes redes, permitindo ampliar facilmente as mesmas.



História das Redes sem Fio
Os pioneiros no uso de redes sem fio foram os radioficcionados mediante suas emissoras, que oferecem uma velocidade de 9600bps. Mas se falamos especificamente de redes sem fio, devemos voltar ao ano de 1997, no qual o organismo regulador IEEE publicava 802,11 (802 faz referência ao grupo de documentos que descrevem as características das LANs ou Ethernet) dedicado a redes LAN sem fio. Dentro deste mesmo campo e anteriormente, no ano de 1995, temos o surgimento do Bluetooth, uma tecnologia da Ericson dedicada a conectar, mediante ondas de rádio, os telefones móveis a diversos acessórios. Há pouco tempo, surgiu um grupo de estudo formado por fabricantes que estavam interessados nesta tecnologia para aplicá-la à outros dispositivos, como PDAs, terminais móveis ou inclusive eletrodomésticos. Mas o verdadeiro desenvolvimento deste tipo de rede surgiu a partir do momento em que o FCC, organismo americano encarregado de regular as emissões radioelétricas, aprovou o uso civil da tecnologia de transmissões de espectro disperso (SS ou spread spectrum, em inglês) embora a princípio tenha proibído o uso amplo desse espectro. Tal tecnologia já era utilizada no âmbito militar desde a segunda Guerra Mundial devido a suas extraordinárias características no que tange a dificuldade de sua detecção e tolerância a interferências externas.

Apesar desta tecnologia, como vimos anteriormente, já ter mais que 5 anos, apenas atualmente este tipo de rede se desenvolveu eficazmente devido à queda de preços dos dispositivos que a integram. Hoje em dia há cada vez mais equipamentos que podem concorrer em preços com os modelos para redes cabeadas.



O que é uma rede sem fio?
Começamos definindo o que é uma WLAN. WLAN é exatamente a sigla em inglês de Wireless Local Área Network. Trata-se de um sistema de comunicação de dados flexível muito utilizado como alternativa a LAN cabeada ou como um extensão desta. Utiliza tecnologia de radiofreqüência que permite maior mobilidade aos usuários ao minimizar as conexões cabeadas. As WLANs vêm adquirindo importância em muitos campos. Alguns deles são: depósitos, fábricas, etc., de modo que a informação é transmitida em tempo real para um terminal central.

Este tipo de rede é cada dia mais utilizada em uma ampla gama de negócios e prevê-se um grande crescimento do mesmo devido a sua facilidade de instalação e características.



Uso de WLAN's na atualidade
· O uso mais freqüênte das WLAN's é como ampliação das redes cabeadas, de modo que se estabelece uma conexão com um usuário final móvel.

·Em hospitais: dados do paciente transmitidos de maneira instantânea

· Em pequenos grupos de trabalho que necessitem de uma implementação rápida de uma rede (por exemplo, grupos de revisão do extrato de contas).

· Em ambientes dinâmicos: minimiza-se a sobrecarga causada por ampliações de redes cabeadas, transferência das mesmas ou outras mudanças instalando-se redes sem cabos.

· Em centros de formação, universidades, corporações, etc., onde utiliza-se uma rede sem cabos para ter fácil acesso as informações.

· Em edifícios antigos também é mais adequada.

· Os trabalhadores de depósitos trocam informações com uma base de dados central através de uma rede sem cabos, aumentando assim a produtividade. Também para funções críticas que requerem rapidez. Flexibilidade: permite chegar onde os cabos não podem, superando qualquer tipo de obstáculo, inclusive paredes, e é útil em áreas onde o cabeamento não é possível ou é muito caro, como por exemplo: parques naturais, reservas ou áreas escarpadas.



Ondas eletromagnéticas
As ondas eletromagnéticas ou de rádio são produzidas quando a energia de radiofreqüência (como a gerada pelo transmissor) é conduzida para uma antena. Estas ondas de rádio consistem de campos elétricos e magnéticos alternados perpendiculares entre si que são irradiados da antena aproximadamente a velocidade da luz.

Uma onda de rádio pode ser vista como produto de uma energia oscilatória acoplada ao espaço por uma antena transmissora. A energia é de natureza eletromagnética, ou seja, campos elétricos e magnéticos alternando continuamente a polaridade com a forma de onda que possuía o sinal responsável da energia. Uma vez lançadas, as ondas continuam viajando fora da fonte a velocidade da luz até que toda a sua energia se esgote.

Uma onda é a propagação de uma perturbação pode ser mecânica ou eletromagnética e atribuímos uma determinada velocidade a sua propagação.

Para visualizar o primeiro caso, podemos pensar em duas pessoas que estão segurando uma corda e de repente uma delas a faz oscilar verticalmente; veremos que isto produz uma onda na corda que se propaga para a outra pessoa. O que está ocorrendo aqui é que a pessoa que segura a corda fez oscilar os pontos materiais da mesma ao redor da sua posição de equilíbrio, e nem todos oscilaram ao mesmo tempo, mas o primeiro a oscilar estava mais próximo da pessoa que produziu a perturbação e em seguida o segundo mais distante e assim sucessivamente, formando-se o padrão característico da onda (como as "olas" típicas que os espectadores de alguns jogos produzem: se todos se levantassem ao mesmo tempo, o que equivale a dizer que a velocidade de propagação da onda é infinita, de maneira que chega instantaneamente a qualquer ponto, mesmo que muito distante, não veríamos nenhuma onda); por isso, sempre associamos a uma onda uma velocidade de propagação finita, que sempre dependerá do meio em que é transmitida.

Outro exemplo, se lançarmos uma pedra sobre a superfície da água em um lago, isso provocará algumas ondas que se propagarão afastando-se do ponto de impacto, diminuindo à medida que se movem. Estas perturbações são um tipo de onda, que se seguem a uma distância constante uma das outras. Sua propagação depende da natureza do líquido e assume-se que permaneça constante, seja qual for a altura da onda.

As irradiações eletromagnéticas são um deslocamento de energia, através de um fenômeno que já conhecemos: as ondas. Em termos gerais, uma onda é a transmissão de energia que não necessita de um movimento de matéria. O som, as ondas do mar, as ondas sísmicas, a luz, os raios X, as ondas de rádio são exemplos de ondas, embora muito diferentes. No entanto, sem levar em conta a sua natureza, todas as ondas têm as mesmas características gerais. Pode-se afirmar que o mundo físico é formado por apenas duas entidades básicas: objetos materiais e ondas. A circulação de cargas elétricas em um metal condutor (como uma onda de uma emissora de rádio ou TV) origina ondas de campos elétricos e magnético (denominadas ondas eletromagnéticas - EM) Estas ondas irradiadas possuem uma energia eletromagnética associada que pode ser captada por uma antena receptora (a antena de TV em uma casa, a pequena antena incorporada em um telefone celular ou a antena do nosso walkie-talkie). No entanto, os campos elétrico e magnético podem existir independentemente um do outro, e os mesmos são então denominados campos estáticos; como os campos elétricos que tem origem entre as nuvens e a terra durante uma tempestade, antes da emissão do raio. A antena emissora estabelece ondas de campos elétrico e magnético que se propagam à velocidade da luz pelo espaço livre até a unidade receptora.

As ondas eletromagnéticas viajam no vácuo à velocidade da luz e transportam energia através do espaço. A quantidade de energia transportada por uma onda eletromagnética depende de sua freqüência (ou comprimento de onda): quanto maior sua freqüência, maior é a energia.



Exemplo de ondas eletromagnéticas são:
· Os sinais de rádio e TV
· Ondas de rádio provenientes da Galáxia
· Microondas geradas nos fornos de microondas
· Radiação infravermelha proveniente de corpos a temperatura ambiente
· A Luz
· A radiação Ultravioleta proveniente do Sol
· Os ráios X usados para tirar radiografias do corpo humano
· A radiação Gama produzida por núcleos radioativos

A única distinção entre as ondas dos exemplos citados anteriormente é que possuem freqüências distintas (e portanto a energia que transportam é diferente).



Parâmetros das ondas eletromagnéticas

Comprimento de Onda
A energia é transmitida de três maneiras: irradiação eletromagnética, condução e convecção (transferência por calor). Uma vez que as ondas eletromagnéticas não necessariamente necessitam de um meio físico para a transmissão, estas são utilizadas para uma ampla gama de comunicações, inclusive a comunicação sobre cobre e cabo de fibra ótica, bem como através da água, ar e do espaço (vácuo). O movimento do elétron causa a radiação eletromagnética. A freqüência é o número de oscilações por segundo da onda resultante, também chamada de hz (hertz). O comprimento de onda é a distância dentre as cristas na onda. Quanto maior a freqüência, menor o comprimento de uma onda pode ser maior que o diâmetro da terra e menor que um elétron. Os sistemas sem fio usam bandas específicas em rádio, microondas e faixa de infravermelho. O espectro é atribuído pelos governos e organizações internacionais. Nos Estados Unidos, o FCC atribui o espectro e o vende em licitações a empresas que querem operar com os serviços de comunicação nos mercados designados. A atribuição do espectro é projetada para prevenir o overlapping e a interferência. De fato, a interferência todavia ocorre. Os dispositivos como os fornos de microondas, LAN's sem fio e telefones celulares operam na mesma freqüência.

Freqüência
É o número de ondas eletromagnéticas que passam por um determinado ponto em um segundo. A unidade recebe esse nome em homenagem ao físico alemão (Henrich Rudolf Hertz), o primeiro a demonstrar a natureza da propagação das ondas eletromagnéticas. As unidades como Kilohertz (Khz) - milhares de ciclos por segundo -, Megahertz (MHZ) - milhões de ciclos por segundo - e gigahertz (GHz) - bilhões de ciclos por segundo - são utilizadas para descrever fenômenos de alta freqüência como as ondas de rádio. Estas ondas e outros tipos de radiação eletromagnética podem ser caracterizados por seus comprimentos de onda por suas freqüências. As ondas eletromagnéticas de freqüência extremamente elevadas, como a luza ou os raios X, costumam ser descritas de acordo com seus comprimentos de onda, que freqüentemente são expressos em nanômetros (um nanômetro, abreviado nm, é bilionésimo de metro). Uma onda eletromagnética com um comprimento de onda de 1nm tem uma freqüência de aproximadamente 300 milhões de GHz.

Amplitude
Indica a altura da onda entre o ponto mais alto e o mais baixo, pode ser amplitude entre picos ou simplesmente amplitude, que será a metade da anterior porque se refere somente ao máximo positivo ou negativo.

A freqüência e o comprimento de onda são magnitudes inversamente proporcionais. Quanto maior o comprimento de onda menor é a freqüência. A amplitude não intervém nessa relação, podendo ser maior ou menor sem interferir no comprimento de onda na freqüência.
Freqüência e Canais
Os fabricantes e os usuários mundiais de produtos WLAN precisam estar conscientes que os requisitos de Compatibilidade Eletromagnética (EMC) variam de um país para outro. Pretende-se que as regulamentações minimizem a interferência entre os numerosos usuários de equipamentos de rádio nas bandas ilícitas. As freqüências de operação permitidas, os níveis de potência e os falsos níveis são as principais diferenças entre os padrões.

O padrão 802.11 define as especificações para os transmissores-receptores WLAN para as principais áreas do mercado. As LAN's sem fio estão sujeitas à certificação de equipamentos e aos requisitos operacionais estabelecidos pelas administrações reguladoras regionais e nacionais. O padrão 802.11 identifica os requisitos técnicos mínimos para a interoperação e conformidade baseados nas regulamentações estabelecidas para a Europa, Japão e América do Norte. Os fabricantes de WLAN's precisam estar conscientes de todos os requisitos reguladores atuais para vender um produto em um país específico. Os documentos listados abaixo especificam os requisitos reguladores atuais para várias áreas geográficas. Os mesmos são resumidos como informações e estão sujeitos a mudanças ou revisões a qualquer momento.

Divisão em Canais do nível físico RF
· Vários canais na mesma área ou áreas adjacentes para aumentar o rendimento agregado
· Matriz de canais do tipo celular que suporte roaming para os clientes.


DSS

· São utilizados canais de 13-MHz sobrepostos com uma freqüência central localizada a cada Mhz para transportar um sinal de 1MHz.
· EUA: 11 canais DSSS
· Europa e Ásia: 13 canais
· Japão: um único canal

FHSS
· 79 saltos ou freqüências centrais nos EUA e Europa
· 23 saltos no Japão



Tecnologia do espectro disperso
A tecnologia do espectro disperso consiste em espalhar o sinal da informação pela largura de banda disponível, ou seja, ao invés de concentrar a energia dos sinais em uma portadora concreta, o que se faz é parti-la por toda a banda disponível. Esta largura de banda é compartilhada com o restante dos usuários que trabalham na mesma banda de freqüência.



Existem dois tipos de tecnologias de espectro disperso:

· Tecnologia de espectro dispersos por seqüência direta (DSSS)
O DSSS transmite em uma faixa de freqüência fixa, porém mais larga e distribuindo por igual. O sinal tem a mesma força por todas as freqüências da faixa, se dois sistemas idênticos DSSS forem instalados na mesma área, eles irão se interferir muito e acabar afetando a troca de informações, em função disso equipamentos que possuem este tipo de técnica podem ser configurados em diversas faixas de freqüências diferentes uma das outras.

· Tecnologia de espectro disperso por salto na freqüência (FHSS)
A tecnologia de espectro disperso por salto na freqüência consiste em transmitir uma parte de informação em uma determinada freqüência durante um intervalo de tempo. Passado este tempo, a freqüência de emissão é alterada e continua-se transmitindo na outra freqüência. Desta maneira, cada pacote de informações vai sendo transmitido em uma freqüência distinta durante um intervalo muito curto de tempo.

Uma grande desvantagem do FHSS quando comparado ao DSSS é que ele perde algum tempo pulando de uma freqüência para outra, assim o sistema HHSS tem uma taxa de transferência de dados menor.

A seqüência de saltos, tem o objetivo 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 com isso consigo transmissões a taxas de 1Mbit/s ou 2 Mbit/s (sempre a 1MSps). A seguir um corporativo do aproveitamento da banda utilizando-se de DSSS e FHSS.



Características das modulações de espectro dispersos
As características gerais apresentadas pelas modulações de espectro disperso são:
· Espalham artificialmente a banda de transmissão de modo que o sinal transmitido possa ser adequadamente recebido e decodificado na presença de ruído
· Pode cobrir áreas significativas e permite exibir configurações do tipo celular em campus inteiros.
· Inseguro porque as transmissões de RF podem penetrar nas paredes e ser interceptadas por terceiros sem ser detectadas.
· Vários canais na mesma área ou áreas adjacentes para aumentar o desempenho agregado.
· Matriz de canais do tipo celular que suporte roaming para os clientes