Aula 01 - Redes Wireless

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  • A razão para a estrutura de mestre/escravo é que os projetistas pretendiam facilitar a implementação de chips Bluetooth completos por menos de 5 dólares. Em conseqüência dessa decisão, os escravos são "não inteligentes", fazendo basicamente apenas o que o mestre determina. Em seu núcleo, uma piconet é um sistema TDM centralizado, no qual o mestre controla o clock e define qual dispositivo irá se comunicar em cada slot de tempo. Toda comunicação é feita entre o mestre e um escravo; não é possível a comunicação direta entre escravos.
  • A razão para a estrutura de mestre/escravo é que os projetistas pretendiam facilitar a implementação de chips Bluetooth completos por menos de 5 dólares. Em conseqüência dessa decisão, os escravos são "não inteligentes", fazendo basicamente apenas o que o mestre determina. Em seu núcleo, uma piconet é um sistema TDM centralizado, no qual o mestre controla o clock e define qual dispositivo irá se comunicar em cada slot de tempo. Toda comunicação é feita entre o mestre e um escravo; não é possível a comunicação direta entre escravos.
  • A razão para a estrutura de mestre/escravo é que os projetistas pretendiam facilitar a implementação de chips Bluetooth completos por menos de 5 dólares. Em conseqüência dessa decisão, os escravos são "não inteligentes", fazendo basicamente apenas o que o mestre determina. Em seu núcleo, uma piconet é um sistema TDM centralizado, no qual o mestre controla o clock e define qual dispositivo irá se comunicar em cada slot de tempo. Toda comunicação é feita entre o mestre e um escravo; não é possível a comunicação direta entre escravos.
  • Aula 01 - Redes Wireless

    1. 1. GRUPO UNIS – UNIS MG REDES SEM FIO
    2. 2. Apresentação <ul><li>Alberane Lúcio </li><ul><li>@alberane
    3. 3. [email_address] </li></ul><li>www.alberane.net
    4. 4. Esp. Eng. De Sistemas (ESAB)
    5. 5. Grad. Tecnologia da informação (Unis)
    6. 6. Professor
    7. 7. Gerente de TI (Unis)
    8. 8. Aprendiz de Luthier
    9. 9. (...) </li></ul>
    10. 10. Ementa <ul><li>Princípios, funcionamento, padrões e hardware  da tecnologia sem fio.
    11. 11. Conexão sem fio em ambiente Windows e Linux.
    12. 12. Instalação, configuração e ferramentas de teste para os pontos de acesso.
    13. 13. Tecnologia Bluetooth.
    14. 14. Gerenciamento de Conexões.
    15. 15. Compartilhamento de recursos.
    16. 16. Princípios básicos de antenas internas.
    17. 17. Legislação.
    18. 18. Aplicações para Redes sem Fios </li></ul><ul><li>Projetando Redes WLAN: </li><ul><li>antenas (características, tipos e seleção),
    19. 19. linhas de transmissão,
    20. 20. propagação,
    21. 21. altura das antenas para enlaces ponto a ponto,
    22. 22. enlaces ponto a ponto com repetidores,
    23. 23. sistemas ponto-área,
    24. 24. área de cobertura em ambientes abertos,
    25. 25. topografia,
    26. 26. sistemas em ambientes fechados,
    27. 27. Espelhamento Espectral,
    28. 28. Interferências,
    29. 29. Planejamento de Freqüências. </li></ul></ul>
    30. 30. Ementa – 04/02/2011 ~8h <ul><li>Introdução (1h)
    31. 31. Princípios, funcionamento, padrões e hardware da tecnologia sem fio(1h)
    32. 32. Tecnologia Bluetooth(1h)
    33. 33. Princípios básicos de antenas (2h)
    34. 34. Legislação(1h)
    35. 35. Aplicações para Redes sem Fios (2h) </li></ul>
    36. 36. Ementa – 11/02/2011 ~8h <ul><li>Conexão sem fio em ambiente Windows e Linux.(2h)
    37. 37. Instalação, configuração e ferramentas de teste para os pontos de acesso(3h)
    38. 38. Gerenciamento de Conexões(1h)
    39. 39. Compartilhamento de recursos(1h)
    40. 40. Projeto final de rede wireless(1h) </li></ul>
    41. 41. Ementa – 18/02/2011 ~8h <ul><li>Projetando Redes WLAN(7h) </li><ul><li>Análise </li><ul><li>Antenas (características, tipos e seleção)
    42. 42. Linhas de transmissão
    43. 43. Propagação </li></ul><li>Altura das antenas para enlaces ponto a ponto
    44. 44. Enlaces ponto a ponto com repetidores
    45. 45. Sistemas ponto-área
    46. 46. Sistemas em ambientes fechados
    47. 47. Área de cobertura em ambientes abertos
    48. 48. Topografia
    49. 49. Espelhamento Espectral
    50. 50. Interferências
    51. 51. Planejamento de Freqüências/Canais </li></ul><li>Finalização / Atividades / Feedback (1h) </li></ul>
    52. 52. Introdução <ul><li>Classificando uma rede </li><ul><li>Não existe nenhuma taxonomia de aceitação geral na qual todas as redes de computadores possam ser classificadas
    53. 53. Apenas duas dimensões se destacam </li><ul><li>1. Links de difusão
    54. 54. 2. Links ponto a ponto </li></ul></ul></ul>
    55. 55. Introdução – Classificação <ul><li>As redes de difusão têm apenas um canal de comunicação, compartilhado por todas as máquinas da rede
    56. 56. Mensagens curtas, que em determinados contextos são chamadas pacotes , enviadas por qualquer máquina, são recebidas por todas as outras
    57. 57. Um campo de en dereço dentro do pacote especifica o destinatário pretendido </li></ul>
    58. 58. Introdução – Classificação <ul><li>Em geral, os sistemas de difusão também oferecem a possibilidade de endereçamento de um pacote a todos os destinos , com a utilização de um código especial no campo de endereço (broadcasting)
    59. 59. Alguns sistemas de difusão também admitem a transmissão para um subconjunto das máquinas (multicasting).
    60. 60. Um esquema possível é reservar um bit nos pacotes para indicar a multidifusão </li></ul>
    61. 61. Introdução – Classificação <ul><li>Já as redes ponto a ponto consistem em muitas conexões entre pares de máquinas individuais.
    62. 62. Para ir da origem ao destino, um pacote nesse tipo de rede talvez tenha de visitar primeiro uma ou mais máquinas intermediárias. </li></ul>
    63. 63. Introdução Classificação por Escala
    64. 64. Redes Sem fio <ul><li>Desde 1901, o físico italiano Guglielmo Marconi demonstrou como funcionava um telégrafo sem fio que transmitia informações de um navio para o litoral por meio de código morse
    65. 65. De modo geral redes sem fios podem ser divididas em três categorias principais: </li><ul><li>Interconexão de sistemas.
    66. 66. LANs sem fios.
    67. 67. WANs sem fios. </li></ul></ul>
    68. 68. Redes Sem fio <ul><li>Interconexão de sistemas. </li><ul><li>Significa interconectar os componentes de um computador usando rádio de alcance limitado .
    69. 69. Quase todo computador tem um monitor, um teclado, um mouse e uma impressora, conectados por cabos à unidade principal.
    70. 70. Algumas empresas se uniram para projetar uma rede sem fio de alcance limitado chamada Bluetooth , a fim de conectar esses componentes sem a utilização de fios. </li></ul></ul>
    71. 71. Redes Sem fio - LAN <ul><li>A próxima etapa em redes sem fios são as LANs sem fios .
    72. 72. Elas são sistemas em que todo computador tem um modem de rádio e uma antena por meio dos quais pode se comunicar com outros sistemas.
    73. 73. Existe um padrão para LANs sem fios, chamado IEEE 802.11 , que a maioria dos sistemas implementa </li></ul>
    74. 74. Redes Sem fio - LAN a) Configuração bluetooth; b) LAN sem FIO
    75. 75. Redes Sem fio - WLAN <ul><li>O terceiro tipo de rede sem fio é usada em sistemas geograficamente distribuídos.
    76. 76. A rede de rádio utilizada para telefonia celular é um exemplo de sistema sem fio de baixa largura de banda. </li></ul>
    77. 77. WLAN: 802.11 <ul><li>Confusão de padrões no inicio
    78. 78. O padrão IEEE recebeu o nome 118802.11. </li><ul><li>Chamado de WiFi . </li></ul><li>O padrão proposto tinha de funcionar em dois modos: </li><ul><li>1. Na presença de uma estação base. </li><ul><li>AccessPoint </li></ul><li>2. Na ausência de uma estação base. </li><ul><li>AdHoc </li></ul></ul></ul>
    79. 79. WLAN: 802.11 - Desafios <ul><li>Descobrir uma banda de freqüências adequada que estivesse disponível, de preferência em todo o mundo ;
    80. 80. Lidar com o fato de que os sinais de rádio têm um alcance finito ;
    81. 81. Assegurar que a privacidade dos usuários seria mantida;
    82. 82. Preocupação com a segurança humana (as ondas de rádio causam câncer?);
    83. 83. Construir um sistema com largura de banda suficiente para ser economicamente viável . </li></ul>
    84. 84. WLAN: 802.11 AccessPoint AdHoc
    85. 85. Transmissão sem fio <ul><li>O espectro eletromagnético </li><ul><li>O número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética é chamado freqüência, f , e é medida em Hz
    86. 86. A distância entre dois pontos máximos (ou mínimos) consecutivos é chamada comprimento de onda , ( lambda ).
    87. 87. No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas viajam à mesma velocidade, independente de sua freqüência. Essa velocidade (luz), c, é aproximadamente igual a 3.108 m/s , ou cerca de 30 cm por nanossegundo.
    88. 88. No cobre ou na fibra, a velocidade cai para cerca de 2/3 desse valor </li></ul></ul>
    89. 89. Transmissão sem fio
    90. 90. Hardware wifi
    91. 91. Bluetooth <ul><li>Em 1994, a empresa L. M. Ericsson ficou interessada em conectar seu telefones móveis a outros dispositivos (por exemplo, PDAs) sem cabos.
    92. 92. Junto com outras quatro empresas (IBM, Intel, Nokia e Toshiba), ela formou um SIG (Special Interest Group, isto é, consórcio)
    93. 93. Com o objetivo de desenvolver um padrão sem fio para interconectar dispositivos de computação e comunicação e ainda acessórios, utilizando rádios sem fios de curto alcance, baixa potência e baixo custo. </li></ul>
    94. 94. A Arquitetura Bluetooth <ul><li>A unidade básica de um sistema Bluetooth é uma piconet , que consiste em um nó mestre e até sete nós escravos ativos, situados dentro de uma distância de 10 metros .
    95. 95. Uma coleção interconectada de piconets é chamada scatternet . </li></ul>
    96. 96. A Arquitetura Bluetooth
    97. 97. A Arquitetura Bluetooth <ul><li>Além dos sete nós escravos ativos em uma piconet, pode haver até 255 nós estacionados (inativos) na rede.
    98. 98. Esses nós são dispositivos que o mestre comutou para um estado de baixa energia, a fim de reduzir o consumo em suas baterias.
    99. 99. No estado estacionado, um dispositivo não pode fazer nada, exceto responder a um sinal de ativação ou de baliza do mestre. </li></ul>
    100. 100. A Arquitetura Bluetooth <ul><li>A maioria dos protocolos de rede só fornece canais entre entidades que se comunicam, deixando para os projetistas de aplicações a tarefa de descobrir a utilidade desses canais.
    101. 101. Em contraste, a especificação Bluetooth identifica 13 aplicaçõe específicas que serão admitidas e fornece diferentes pilhas de protocolos para cada uma. </li></ul>
    102. 102. A Arquitetura Bluetooth
    103. 103. A Pilha de protocolos do Bluetooth <ul><li>O padrão Bluetooth tem muitos protocolos agrupados livremente em camadas. A estrutura de camadas não segue o modelo OSI, o modelo TCP/IP, o modelo 802 ou qualquer outro modelo conhecido. </li></ul>
    104. 104. A Pilha de protocolos do Bluetooth
    105. 105. Blutooth - Atividades <ul><li>Para agora </li><ul><li>Turma em 4 grupos
    106. 106. Resenha sobre arduíno e bluetooh
    107. 107. Meia página </li></ul><li>Entregar um relatório na próxima aula </li><ul><li>Camada de rádio do bluetooth
    108. 108. Camada de banda base
    109. 109. Camada L2CAP </li></ul></ul>
    110. 110. Antenas
    111. 111. Antenas - Cabos <ul><li>Cabos coaxiais possuem um fio condutor em seu núcleo, revestido por material não condutivo, chamado dielétrico ou isolamento .
    112. 112. O dielétrico é então revestido por uma blindagem , freqüentemente composta de fios elétricos trançados.
    113. 113. O dielétrico evita a conexão elétrica entre a blindagem e o condutor central </li></ul>
    114. 114. Antenas - Cabos
    115. 115. Antenas - Cabos <ul><li>Dicas </li><ul><li>“Quanto menor, melhor!”
    116. 116. “Quanto mais barato, pior!”
    117. 117. Evite sempre o RG-58
    118. 118. Sempre que possível, use cabos Heliax (também chamados de cabos de “espuma”) para conectar o transmissor à antena. </li><ul><li>Cabos Heliax possuem um condutor central sólido ou tubular, revestido por um outro condutor sólido, na forma de tiras longitudinais, que faz com que o conjunto todo seja flexível. </li></ul></ul></ul>
    119. 119. Antenas - Conectores <ul><li>Conectores permitem que um cabo seja conectado a outro cabo ou a um componente na cadeia de transmissão de RF
    120. 120. Conectores BNC foram desenvolvidos no final dos anos 40. As iniciais BNC vem de Bayonet Neill Concelman
    121. 121. Conectores TNC também foram inventados por Neill e Concelman, e são um aprimoramento do BNC, eles trabalham bem até freqüências de 12 GHz .
    122. 122. Conectores Tipo N (novamente por Neil) foram originalmente desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial. São utilizáveis até freqüências de 18 GHz e muito comumente usados para aplicações de microondas.
    123. 123. Há ainda conectores SMA que são unidades de precisão, subminiaturizadas, que fornecem excelente desempenho elétrico até uma freqüência de 18 GHz . </li></ul>
    124. 124. Antenas - Conectores SMA MHF N Conectors TNC
    125. 125. Antenas e padrões de radiação <ul><li>Por definição, uma antena é um dispositivo usado para transformar um sinal de RF atravessando um condutor em uma onda eletromagnética que viajará no espaço aberto. </li></ul>
    126. 126. Antenas e padrões de radiação <ul><li>As antenas demonstram uma propriedade conhecida como reciprocidade , o que significa que uma antena manterá as mesmas características, quer estejam transmitindo ou recebendo um sinal. </li></ul>
    127. 127. Antenas e padrões de radiação <ul>A maioria das antenas são dispositivos ressonantes , que operam eficientemente dentro de uma banda de freqüência relativamente estreita . </ul>
    128. 128. Falando sobre antenas - Termos <ul><li>Impedância de entrada </li><ul><li>Para uma transferência eficiente de energia, as impedâncias do rádio , da antena e do cabo de transmissão devem ser idênticas . </li></ul><li>Relação de onda estacionária </li><ul><li>é a relação que existe entre a potência enviada para uma linha de transmissão e a potência refletida, de volta, ao transmissor. </li></ul><li>Perda pelo retorno </li><ul><li>É outra maneira de expressar um descasamento.
    129. 129. É uma taxa logarítmica, medida em dB que compara a potência refletida pela antena à potência que é entregue à antena pela linha de transmissão. </li></ul></ul>
    130. 130. Falando sobre antenas - Termos <ul><li>Largura de banda </li><ul><li>refere-se ao intervalo de freqüências no qual a antena pode operar corretamente. </li></ul><li>Diretividade </li><ul><li>É a habilidade de uma antena de focar energia em uma direção em particular durante a transmissão, ou de receber energia de uma direção particular durante a recepção </li></ul><li>Ganho </li><ul><li>Ganho não é uma quantidade que possa ser definida nos termos de uma quantidade física, ele é dado em referência a uma antena padrão, como a antena isotrópica e a antena dipolo ressonante de meia-onda </li></ul></ul>
    131. 131. Antenas – Padrões de radiação <ul><li>O padrão de radiação, ou padrão de antena, descreve a força relativa do campo irradiado em várias direções da antena, em uma distância constante. </li></ul>
    132. 132. Antenas – Padrões de radiação
    133. 133. Antenas – Padrões de radiação
    134. 134. Polarização <ul><li>A polarização é definida como a orientação do campo elétrico de uma onda eletromagnética. </li></ul>
    135. 135. Antenas - Tipos <ul><li>Por Frequência e Tamanho
    136. 136. Diretividade </li><ul><li>Antenas omnidirecionais
    137. 137. dipolo
    138. 138. plano-terra
    139. 139. Direcionais </li><ul><li>a Yagi, a biquad, a horn (corneta) </li></ul></ul><li>Contrução Física
    140. 140. Aplicação </li></ul>
    141. 141. Antenas - Atividade <ul><li>Construir uma Antena Biquad </li><ul><li>Ela consiste de dois quadrados idênticos, medindo 1⁄4 do comprimento de onda como elementos de irradiação e de um prato ou grade metálica como refletor.
    142. 142. Esta antena tem uma largura de feixe da ordem de 70 graus e um ganho entre 10 a 12 dBi. </li></ul></ul>
    143. 143. Continue... <ul><li>Construir uma Antena Biquad </li><ul><li>Ela consiste de dois quadrados idênticos, medindo 1⁄4 do comprimento de onda como elementos de irradiação e de um prato ou grade metálica como refletor.
    144. 144. Esta antena tem uma largura de feixe da ordem de 70 graus e um ganho entre 10 a 12 dBi. </li></ul></ul>

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