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 Aula 01 - Redes Wireless Presentation Transcript

  • GRUPO UNIS – UNIS MG REDES SEM FIO
  • Apresentação
    • Alberane Lúcio
      • @alberane
      • [email_address]
    • www.alberane.net
    • Esp. Eng. De Sistemas (ESAB)
    • Grad. Tecnologia da informação (Unis)
    • Professor
    • Gerente de TI (Unis)
    • Aprendiz de Luthier
    • (...)
  • Ementa
    • Princípios, funcionamento, padrões e hardware  da tecnologia sem fio.
    • Conexão sem fio em ambiente Windows e Linux.
    • Instalação, configuração e ferramentas de teste para os pontos de acesso.
    • Tecnologia Bluetooth.
    • Gerenciamento de Conexões.
    • Compartilhamento de recursos.
    • Princípios básicos de antenas internas.
    • Legislação.
    • Aplicações para Redes sem Fios
    • Projetando Redes WLAN:
      • antenas (características, tipos e seleção),
      • linhas de transmissão,
      • propagação,
      • altura das antenas para enlaces ponto a ponto,
      • enlaces ponto a ponto com repetidores,
      • sistemas ponto-área,
      • área de cobertura em ambientes abertos,
      • topografia,
      • sistemas em ambientes fechados,
      • Espelhamento Espectral,
      • Interferências,
      • Planejamento de Freqüências.
  • Ementa – 04/02/2011 ~8h
    • Introdução (1h)
    • Princípios, funcionamento, padrões e hardware da tecnologia sem fio(1h)
    • Tecnologia Bluetooth(1h)
    • Princípios básicos de antenas (2h)
    • Legislação(1h)
    • Aplicações para Redes sem Fios (2h)
  • Ementa – 11/02/2011 ~8h
    • Conexão sem fio em ambiente Windows e Linux.(2h)
    • Instalação, configuração e ferramentas de teste para os pontos de acesso(3h)
    • Gerenciamento de Conexões(1h)
    • Compartilhamento de recursos(1h)
    • Projeto final de rede wireless(1h)
  • Ementa – 18/02/2011 ~8h
    • Projetando Redes WLAN(7h)
      • Análise
        • Antenas (características, tipos e seleção)
        • Linhas de transmissão
        • Propagação
      • Altura das antenas para enlaces ponto a ponto
      • Enlaces ponto a ponto com repetidores
      • Sistemas ponto-área
      • Sistemas em ambientes fechados
      • Área de cobertura em ambientes abertos
      • Topografia
      • Espelhamento Espectral
      • Interferências
      • Planejamento de Freqüências/Canais
    • Finalização / Atividades / Feedback (1h)
  • Introdução
    • Classificando uma rede
      • Não existe nenhuma taxonomia de aceitação geral na qual todas as redes de computadores possam ser classificadas
      • Apenas duas dimensões se destacam
        • 1. Links de difusão
        • 2. Links ponto a ponto
  • Introdução – Classificação
    • As redes de difusão têm apenas um canal de comunicação, compartilhado por todas as máquinas da rede
    • Mensagens curtas, que em determinados contextos são chamadas pacotes , enviadas por qualquer máquina, são recebidas por todas as outras
    • Um campo de en dereço dentro do pacote especifica o destinatário pretendido
  • Introdução – Classificação
    • 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)
    • Alguns sistemas de difusão também admitem a transmissão para um subconjunto das máquinas (multicasting).
    • Um esquema possível é reservar um bit nos pacotes para indicar a multidifusão
  • Introdução – Classificação
    • Já as redes ponto a ponto consistem em muitas conexões entre pares de máquinas individuais.
    • Para ir da origem ao destino, um pacote nesse tipo de rede talvez tenha de visitar primeiro uma ou mais máquinas intermediárias.
  • Introdução Classificação por Escala
  • Redes Sem fio
    • 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
    • De modo geral redes sem fios podem ser divididas em três categorias principais:
      • Interconexão de sistemas.
      • LANs sem fios.
      • WANs sem fios.
  • Redes Sem fio
    • Interconexão de sistemas.
      • Significa interconectar os componentes de um computador usando rádio de alcance limitado .
      • Quase todo computador tem um monitor, um teclado, um mouse e uma impressora, conectados por cabos à unidade principal.
      • 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.
  • Redes Sem fio - LAN
    • A próxima etapa em redes sem fios são as LANs sem fios .
    • 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.
    • Existe um padrão para LANs sem fios, chamado IEEE 802.11 , que a maioria dos sistemas implementa
  • Redes Sem fio - LAN a) Configuração bluetooth; b) LAN sem FIO
  • Redes Sem fio - WLAN
    • O terceiro tipo de rede sem fio é usada em sistemas geograficamente distribuídos.
    • A rede de rádio utilizada para telefonia celular é um exemplo de sistema sem fio de baixa largura de banda.
  • WLAN: 802.11
    • Confusão de padrões no inicio
    • O padrão IEEE recebeu o nome 118802.11.
      • Chamado de WiFi .
    • O padrão proposto tinha de funcionar em dois modos:
      • 1. Na presença de uma estação base.
        • AccessPoint
      • 2. Na ausência de uma estação base.
        • AdHoc
  • WLAN: 802.11 - Desafios
    • Descobrir uma banda de freqüências adequada que estivesse disponível, de preferência em todo o mundo ;
    • Lidar com o fato de que os sinais de rádio têm um alcance finito ;
    • Assegurar que a privacidade dos usuários seria mantida;
    • Preocupação com a segurança humana (as ondas de rádio causam câncer?);
    • Construir um sistema com largura de banda suficiente para ser economicamente viável .
  • WLAN: 802.11 AccessPoint AdHoc
  • Transmissão sem fio
    • O espectro eletromagnético
      • O número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética é chamado freqüência, f , e é medida em Hz
      • A distância entre dois pontos máximos (ou mínimos) consecutivos é chamada comprimento de onda , ( lambda ).
      • 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.
      • No cobre ou na fibra, a velocidade cai para cerca de 2/3 desse valor
  • Transmissão sem fio
  • Hardware wifi
  • Bluetooth
    • Em 1994, a empresa L. M. Ericsson ficou interessada em conectar seu telefones móveis a outros dispositivos (por exemplo, PDAs) sem cabos.
    • Junto com outras quatro empresas (IBM, Intel, Nokia e Toshiba), ela formou um SIG (Special Interest Group, isto é, consórcio)
    • 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.
  • A Arquitetura Bluetooth
    • 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 .
    • Uma coleção interconectada de piconets é chamada scatternet .
  • A Arquitetura Bluetooth
  • A Arquitetura Bluetooth
    • Além dos sete nós escravos ativos em uma piconet, pode haver até 255 nós estacionados (inativos) na rede.
    • Esses nós são dispositivos que o mestre comutou para um estado de baixa energia, a fim de reduzir o consumo em suas baterias.
    • No estado estacionado, um dispositivo não pode fazer nada, exceto responder a um sinal de ativação ou de baliza do mestre.
  • A Arquitetura Bluetooth
    • 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.
    • Em contraste, a especificação Bluetooth identifica 13 aplicaçõe específicas que serão admitidas e fornece diferentes pilhas de protocolos para cada uma.
  • A Arquitetura Bluetooth
  • A Pilha de protocolos do Bluetooth
    • 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.
  • A Pilha de protocolos do Bluetooth
  • Blutooth - Atividades
    • Para agora
      • Turma em 4 grupos
      • Resenha sobre arduíno e bluetooh
      • Meia página
    • Entregar um relatório na próxima aula
      • Camada de rádio do bluetooth
      • Camada de banda base
      • Camada L2CAP
  • Antenas
  • Antenas - Cabos
    • Cabos coaxiais possuem um fio condutor em seu núcleo, revestido por material não condutivo, chamado dielétrico ou isolamento .
    • O dielétrico é então revestido por uma blindagem , freqüentemente composta de fios elétricos trançados.
    • O dielétrico evita a conexão elétrica entre a blindagem e o condutor central
  • Antenas - Cabos
  • Antenas - Cabos
    • Dicas
      • “Quanto menor, melhor!”
      • “Quanto mais barato, pior!”
      • Evite sempre o RG-58
      • Sempre que possível, use cabos Heliax (também chamados de cabos de “espuma”) para conectar o transmissor à antena.
        • 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.
  • Antenas - Conectores
    • Conectores permitem que um cabo seja conectado a outro cabo ou a um componente na cadeia de transmissão de RF
    • Conectores BNC foram desenvolvidos no final dos anos 40. As iniciais BNC vem de Bayonet Neill Concelman
    • Conectores TNC também foram inventados por Neill e Concelman, e são um aprimoramento do BNC, eles trabalham bem até freqüências de 12 GHz .
    • 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.
    • Há ainda conectores SMA que são unidades de precisão, subminiaturizadas, que fornecem excelente desempenho elétrico até uma freqüência de 18 GHz .
  • Antenas - Conectores SMA MHF N Conectors TNC
  • Antenas e padrões de radiação
    • 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.
  • Antenas e padrões de radiação
    • 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.
  • Antenas e padrões de radiação
      A maioria das antenas são dispositivos ressonantes , que operam eficientemente dentro de uma banda de freqüência relativamente estreita .
  • Falando sobre antenas - Termos
    • Impedância de entrada
      • Para uma transferência eficiente de energia, as impedâncias do rádio , da antena e do cabo de transmissão devem ser idênticas .
    • Relação de onda estacionária
      • é a relação que existe entre a potência enviada para uma linha de transmissão e a potência refletida, de volta, ao transmissor.
    • Perda pelo retorno
      • É outra maneira de expressar um descasamento.
      • 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.
  • Falando sobre antenas - Termos
    • Largura de banda
      • refere-se ao intervalo de freqüências no qual a antena pode operar corretamente.
    • Diretividade
      • 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
    • Ganho
      • 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
  • Antenas – Padrões de radiação
    • O padrão de radiação, ou padrão de antena, descreve a força relativa do campo irradiado em várias direções da antena, em uma distância constante.
  • Antenas – Padrões de radiação
  • Antenas – Padrões de radiação
  • Polarização
    • A polarização é definida como a orientação do campo elétrico de uma onda eletromagnética.
  • Antenas - Tipos
    • Por Frequência e Tamanho
    • Diretividade
      • Antenas omnidirecionais
      • dipolo
      • plano-terra
      • Direcionais
        • a Yagi, a biquad, a horn (corneta)
    • Contrução Física
    • Aplicação
  • Antenas - Atividade
    • Construir uma Antena Biquad
      • 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.
      • Esta antena tem uma largura de feixe da ordem de 70 graus e um ganho entre 10 a 12 dBi.
  • Continue...
    • Construir uma Antena Biquad
      • 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.
      • Esta antena tem uma largura de feixe da ordem de 70 graus e um ganho entre 10 a 12 dBi.