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Sistemas de Comunicação Wireless - Princípios Básicos
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Atualizado em 21/10/2007

Uma conexão wireless é qualquer forma de conexão entre dois sistemas transmissor e receptor de dados que não requeira o uso de fios. Para tanto são utilizadas freqüências de rádio ou sinais luminosos, geralmente na faixa de infra-vermelho. Utiliza como meio de transmissão o ar ou o vácuo. Sistemas de comunicação wireless podem permitir o tráfego de voz, dados, ou ambos.

Os sistemas de comunicação wireless representam um mercado em elevado crescimento, com previsão de atingir US$ 8 bilhões em vendas no ano. Lembre-se: No Mercado Livre é possível encontrar tudo aquilo que você procura.


Características

 

Modulação

Em um sistema de comunicação sem fio que utilize ondas de rádio a informação a ser transmitida é modulada em um portadora. Ou seja, ela é posicionada no espectro de frequências de modo que o mesmo meio físico possa trafegar informação de vários transmissores, desde que estes estejam utilizando uma faixa não ocupada. Por meio da modulação é possível fazer o deslocamento do espectro da informação para outra região não ocupada.

 

Elevada atenuação do meio físico

A potência das ondas de rádio tem um gradiente de atenuação proporcional a 1/r3, valor bastante elevado quando comparado com um meio de transmissão como fios de cobre. Isto limita o alcance de um transmissor. Por outro lado evita a interferência entre transmissores operando na mesma faixa de frequências.

 

Elevada taxas de erros

A taxa de erros média em um canal de comunicação com fios é melhor que 10-6. Em canais wireless, como a telefonia celular, a taxa de erros é de 10-3 . Esta taxa elevada exige que dispositivos de comunicação wireless possuam sistemas de deteção e correção de erros.

 

Interferências

Como o meio físico é compartilhado por todos os transmissores existe o problema da interferência quando estes possuirem potência suficiente e estiverem operando na mesma região do espectro. Para evitar este problema a utilização do espectro é regulamentada por agências governamentais (ITU, FCC, etc)

 

Espectro de frequências regulamentado

O espectro de frequências foi internacionalmente regulamentado e dividido em regiões com finalidades bem definidas. Por exemplo, a faixa de frequências destinadas a radiodifusão (radio broadcasting) AM é 600-1600 KHz e FM é 88-108 MHz. De particular interesse são as faixas ISM (Industrial, Scientific and Medical), que vão de 902-928 MHz, 2400-2483 MHz e 5725-6850 MHz, reservadas para transmissão de dados, e podem ser usadas sem licença para potências de transmissão menores que 1 W.

 

Baixa velocidade

Devido a escassez do recurso que é o espectro de frequências, as regiões reservadas para o uso em comunicação de dados são limitadas em largura de faixa. Deste modo a informação a ser transmitida, que irá modular a portadora, não pode possuir uma frequência tal que o sinal modulado ultrapasse a região alocada a ele.

Mobilidade

O fato de não existirem fios ligando os dispositivos de comunicação permite que estes ofereçam mobilidade. Para explorar esta vantagem torna-se vital o baixo consumo nos transmissores/receptores para que estes possam ser alimentados com baterias pequenas. Uma dificuldade decorrente desta característica é a necessidade de monitorar a localização do dispositivo de comunicação dentro das áreas de cobertura do sistema de comunicação, para que se possa contactá-lo onde ele estiver.

 


WLANs

Implementam redes locais sem necessitar o uso de fios. As velocidades estão na ordem de 1 a 2 Mbps, ainda abaixo das redes locais comuns. Os objetivos destes sistemas são os mesmos de uma rede local, mas sem as limitações impostas por uma infra-estrutura de fiação. São particularmente interessantes para terminais de conferência de estoque, terminais de ponto de venda e sistemas de informações médicas.

A primeira rede de comunicação de computadores foi wireless. Implementada no Havaí, a rede Aloha era ideal para as condições da região pois não exigia nenhum meio físico lançado através do oceano para interligar as ilhas.

Classificação

Redes WLANs podem ser classificadas quanto a topologia como redes em estrela e ponto-a-ponto. No primeiro caso existe um ponto de acesso único, normalmente conectado a uma rede com fios, que recebe as transmissões de todos os pontos de rede e repassa-as para os seus destinos, na rede cabeada ou não. No segundo caso não é necessário este dispositivo, e as estações comunicam diretamente entre si, formando redes ad-hoc. Neste caso para permitir sua integração com a infra-estrutura cabeada é necessário que um dos pontos wireless implemente um gateway para a rede com fios.

WLANs podem existir baseadas em ondas de rádio ou raios luminosos. Ondas de rádio permitem maior alcance e omnidirecionalidade. Raios luminosos permitem maior sigilo na transmissão e maior direcionalidade.

IEEE 802.11

A real difusão de WLANs passa pela padronização. Até o momento existiam muitas implementações de tecnologias proprietérias para WLANs, com o consequente prejuízo de interoperabilidade. Para evitar esta problema o IEEE desenvolveu im padrão para WLANs chamado 802.11 para normatizar as técnicas de acesso ao meio (MAC) e convencionar frequências e amplitudes na camada física (PHY), da mesma forma que o padrão 802.3 garante a interoperabilidade de placas de rede Ethernet. Este padrão permite que se estabeleçam tanto redes baseadas em pontos de acesso como redes ponto-a-ponto. As frequências de operação são as ISM. Foi aprovado no início de 1998 e já existem produtos comerciais seguindo estas normas. Um deles é a WaveLan II, um sistema de WLANs desenvolvido pela Lucent Technologies. Este sistema será usado como exemplo para descrever os vários aspectos do padrão.

CSMA/CA

Este protocolo de acesso ao meio significa Carrier Sense Multiple Access with Colision Avoidance, e é similar ao CSMA/CD utilizado em Ethernet. A maior diferença é que devido a atenuação no ar ser muito maior que num fio, as estações de rede wireless podem não detectar a transmissão de outra estação distante e consequentemente se houve a colisão e corrupção na informação transmitida para uma estação intermediária.

Este problema é resolvido utilizando pacotes de negociação RTS (Request To Send) e CTS (Clear To Send). O transmissor envia requisição do meio durante um certo tempo e o receptor apenas libera a transmissão se o meio estiver livre nas imediações. Outros transmissores que ouvirem os pacotes de RTS e CTS omitem-se de utilizar o meio pelo tempo especificado nos pacotes. Assim minimiza-se a possibilidade de colisão e não é necessário detectá-la. Quando um RTS não é respondido, devido a ruído ou colisão, o transmissor não recebe um CTS, e após certo tempo solicita transmissão novamente por meio de outro RTS. Este tempo aumenta exponencialmente a cada nova tentativa mal sucedida, da mesma maneira que na Ethernet.

WaveLAN II

É um sistema de WLAN operando na faixa ISM de 2.4 GHz. Oferece velocidades de transmissão desde 1 MHz a 10 MBps, dependendo das condições do ambiente.  Quando utilizada na topologia estrela este sistema suporta o roaming automático, permitindo troca de ponto de acesso quando o sinal de um deles esteja muito fraco.

Economia de energia é um fator importante para dispositivos portáteis. Este produto oferece uma série de opções, como opção de redução de potência do transmissor e um modo de economia de energia chamado DOZE. Quando neste modo o sistema de recepção apenas é ativado em períodos de 100 ms sincronizados com o ponto de acesso, que nestes momentos envia pacotes alertando que existe informação buferizada nele a ser entregue as estações móveis. Neste caso estas voltam ao modo normal de operação, descarregam o buffer do ponto de acesso e voltam ao estado de economia de energia.

 


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Palavras-chave: Sistemas | Comunicação | Wireless | Computador | Wi Fi
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