01 - Redes sem Fios - introducao
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Sobre este material
• Vídeos da apresentação em:
https://youtu.be/LVfbhsrvS9Q
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cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.
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Introdução
• Nova era da informação• Convergência
• União de voz, vídeo e dados ⇒ meio único• Internet, VoIP, VOD, ...
• Ubiquidade• Conectividade em qualquer lugar a qualquer hora• Mobilidade e flexibilidade
• Pervasividade• tecnologia "transparente"
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Introdução
• Nova era da informação• Necessidade de comunicação sem fios
• Mobilidade• Flexibilidade de infra-estrutura
• Aumento de vazão de dados• Backbones de alta capacidade• QoS
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Redes Sem fios
• Tipos de Redes Sem Fios:
• WWAN - Grande abrangência - CDMA, HSPA, LTE, UMB ....
• WMAN – Abrangência metropolitana - Wimax (IEEE 802.16)
• WRAN – Abrangência regional - (IEEE 802.22)
• WLAN – Abrangência Local - Wi-Fi (IEEE 802.11)
• WPAN – Abrangência Pessoal (10m) - Bluetooth (IEEE 802.15)
• LRWPAN – WPAN de baixo consumo - Zigbee (IEEE 802.15.4)
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Redes Sem fios
• Frequências• Concedidas pelo governo
• Pagas (leilões)• Específicas para uma região• Livres de interferência
• Livres para uso (ISM - Industrial Scientific and Medical)• acordo internacional• sem necessidade de regulamentação local• ex: telefones sem fio, forno de microondas …• problema: interferência mútua
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Redes Sem fios• Frequências
UHF ISM 902 928 MHz
S-Band 2 4 GHz
S-Band ISM 2.4 2.5 GHz
C-Band 4 8 GHz
C-Band Satelite Downlink 3.7 4.2 GHz
C-Band Radar (tempo) 5.25 5.925 GHz
C-Band ISM 5725 5.875 GHz
C-Band Satelite Uplink 5925 6.425 GHz
X-Band 8 12 GHz
X-Band Radar (polícia) 8.5 10.55 GHz
Ku-Band 12 18 GHz
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Redes Sem fios
• Frequências
• WWAN – não ISM• WMAN – ISM / não ISM• WRAN – ISM / não ISM• WLAN – ISM• WPAN – ISM• LRWPAN – ISM
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Redes Sem fios
• WWAN - Wireless Wide Area Network
• Redes Celulares
• 1a geração (1979)• EUA → AMPS• Europa → TACS, NMT, C450, …• Incompatíveis !• Analógicas → modulação FM
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Redes Sem fios
• WWAN - Wireless Wide Area Network
• 2a geração (1982)• Groupe Special Mobile (GSM) • Comitê formado na europa• Renomeado para Global System for Mobile• Alocação da faixa duplex (900MHz) GSM900• Padrão aberto baseado na ISO em 1986• Adotado por diversos países na europa (roaming)
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• WWAN - Wireless Wide Area Network
• GSM é adotado por outros países• GSM900 → Europa, África do Norte, Oriente Médio,
Ásia e Austrália• GSM1800 → Ásia e alguns países da América do Sul• GSM1900 → América do Norte
Redes Sem fios
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• WWAN - Wireless Wide Area Network
• Identificação do usuário → cartão SIM• Subscriber Identity Module• Permite que usuário possa fazer roaming• Telefones 900, 1800 e 1900 podem ser utilizados em
qualquer lugar com cobertura GSM• Existência de serviços globais
• PCS (Personal Communications Services)• Voz, dados, vídeo
Redes Sem fios
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• WWAN - Wireless Wide Area Network
• Alternativas ao GSM:• TDMA (Time Division Multiple Access)• CDMA (Code Division Multiple Access)
Redes Sem fios
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• WWAN - Wireless Wide Area Network
• GSM• Utiliza FDM e TDM• Múltiplos canais de frequência divididos em fatias de tempo
• TDMA• Multiplexação do canal em fatias de tempo• Cada ligação utiliza uma das fatias
• CDMA• Transmissões no mesmo canal de frequência ao mesmo tempo• O que diferencia uma ligação da outra é a utilização de um código • Utiliza espalhamento espectral
Redes Sem fios
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• WWAN - Wireless Wide Area Network
Redes Sem fios
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• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
• IEEE 802.16 (wimax) - Worldwide Interoperability for Microwave Access• Banda larga sem fios• Alternativa para DSL, cabo, fibra na última milha• Utiliza frequências ISM e não liberadas• 802.16 define frequências de 10 → 66 Ghz (antenas fixas)• 802.16a define frequências de 2 → 11 Ghz (mobilidade NLOS)• 802.16d une as definições em documento único• Permite QoS (vídeo, voz, dados)
Redes Sem fios
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• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
• Conexões ponto – multiponto• Estação base coordenando conexões múltiplas• MIMO ou SIMO• Uplink e Downlink em canais separados (TDD ou FDD)
• Time Division Duplex ou Frequency Division Duplex• Velocidades similares ao LTE (concorrência)
• LTE 144 Mbps (SIMO)• WiMax 144.4 Mbps (SIMO)
• Possibilidade de conexões entre estações base em MESH
Redes Sem fios
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• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
• IEEE 802.16
• Uso: • última milha sem fios (ex: provedores de acesso)• redes MESH
• Prática: • substituído por WLAN (802.11) como última milha • substituído por 3G/4G como solução sem fios móvel• possui adoção localizada em alguns países• utilizado em links privados (empresas)
Redes Sem fios
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• WRAN (Wireless Regional Area Network)
• IEEE 802.22• Ligação de regiões remotas• Utilização de frequências de difusão de TV• VHF / UHF• Entre 54 MHz e 862 MHz
Redes Sem fios
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• WLAN (Wireless Local Area Network)
• IEEE 802.11• padrões de nível físico:
Redes Sem fios
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• WLAN (Wireless Local Area Network)• Possibilidade de conexões:
• Com ponto de acesso central (AP) → BSS (Basic Service Set)• Sem infra-estrutura central (ad-hoc) → IBSS (Independent BSS)• Múltiplos pontos de acesso com roaming → ESS (Extended SS)
Redes Sem fios
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• WPAN (Wireless Personal Area Network)
• IEEE 802.15 (Bluetooth)• Frequência ISM de 2.4GHz• Criação de redes pessoais• Até 8 dispositivos → piconet• Um master os demais slaves• Um slave pode pertencer a mais de uma piconet
→ scatternet• O master coordena a comunicação
Redes Sem fios
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• WPAN (Wireless Personal Area Network)
Redes Sem fios
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• WPAN (Wireless Personal Area Network)• Versões:
• Bluetooth 1.2 → 1 Mbps• Bluetooth 2.0 → 3 Mbps• Bluetooth 3.0 → 24 Mbps
• Classe 1 → 100 mW → Até 100m• Classe 2 → 2.5 mW → Até 10m• Classe 3 → 1 mW → Até 1 m
Redes Sem fios
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• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)
• IEEE 802.15.4 • baixo consumo• baixa vazão • baixo custo• define níveis de enlace e físico• demais níveis:
• ZigBee alliance (conjunto de fabricantes)
Redes Sem fios
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• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)
• Redes de sensores/atuadores sem fios• aplicações:
• controle e monitoramento na indústria• monitoramento ambiental• automação residencial• situações de desastre• ...
Redes Sem fios
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• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)
• 802.15.4 / ZigBee• 250 Kbps ⇒ 2.4 GHz ⇒ 16 canais• 20/40Kbps ⇒ 868/915Mhz ⇒ 10 canais• CSMA/CA
Redes Sem fios
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• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)
• 802.15.4 / ZigBee• Rede Mesh (MANET)
Redes Sem fios