introdução aos sistemas de cftv
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Introduo aos SistemasSem FioBrasil, 13 de setembro de 2008
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Marcelo PeresCREA 92.033td
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ProgramaoProgramao
Apresentao dos ParticipantesSobre o Guia do CFTVSobre o palestranteObjetivos da ApresentaoConceitos de Sistemas Sem Fio
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O que Sem Fio?O que Sem Fio?
a tecnologia que permite a comunicaoentre dispositivos sem conexes fsicasTermo que representa as telecomunicaesnas na forma de ondas eletromagnticasatravs de um canal de transmissoA maioria dos produtos sem fio usam RdioFreqncia (RF)Esta presente em grande parte dosequipamentos eletrnicos atuais, suportada por uma infra-estrutura cabeada
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O que Sem Fio?O que Sem Fio?
Sem conexo fsica diretaMeio fsico dinmicoDesempenhoConfiabilidadeFlexibilidade
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O que Sem Fio?O que Sem Fio?
Freqncia e Comprimento de OndaGrandeza - Hertz (Hz) e Metros
Kilohertz (kHz) = 1000 Hz
Megahertz (MHz)= 1000 kHz Gigahertz (GHz)= 1000 MHz
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O que Sem Fio?O que Sem Fio?
As ondas de RF so uma grande faixa do espectroeletromagntico que se estende de 9kHz at300GHz.Esta dividido em 8 bandas ou faixas
* Tambm chamado de Espectro de Microondas.
10 mm 1 mm30 GHz 300 GHzEHFExtremely High Frequency*
100 mm 10 mm3 GHz 30 GHzSHFSuper High Frequency*
1 m 100 mm300 MHz 3 GHzUHFUltra High Frequency10 m 1 m30 MHz 300 MHzVHFVery High Frequency
100 m 10 m3 MHz 30 MHzHFHigh Frequency
1 km 100 m300 kHz 3 MHzMFMedium Frequency
10 km 1 km30 kHz 300 kHzLFLow Frequency
33 km 10 km9 kHz 30 kHzVLFVery Low Frequency
Comprimentos de OndaFrequnciasAbreviaturaRegio do Espectro
uma das faixas mais utilizadas para equipamentos de pequeno e mdio alcance
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Como funciona?Como funciona?
Um sistema sem fio formado por umreceptores (Rx) e transmissores (Tx)Quando aplicada um sinal de RF (modulado) antena, gerado um campo eletromagntico
(campo de RF) que permite que ascomunicaes ou transmisses sem fio sejamefetuadasA antena do receptor responsvel pelaaquisio do sinal, que encaminhado paracircuitos de demodulao e posterior decodificao da informao
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O Transmissor converte o sinal a ser amplificado etransmitido como um sinal de RF O Receptor recebe o sinal de RF e decodifica a
informao recebida
Como funciona?Como funciona?
Receptor RX
Sinal RF
Transmissor TX
Sinal RF
Interpretador Informao
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Como funciona?Como funciona?
Transmissor
O transmissor converte os sinais a serem transmitidosem ondas eletromagnticas atravs de uma antenatransmissora, para serem recebidos por um receptor
Receptor
A funo do receptor de rdio a decodificao dossinais enviados pelo transmissor, ex. Rdio, TV.
Transceptor
O transceptor, funciona das duas formas, comotransmissor e receptor, alguns exemplos de transceptor so, o telefone celular, os radares nos aeroportos, osequipamentos de comunicaes em veculos oficiais, e
de empresas particulares.
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Tecnologias de TransmissoTecnologias de Transmisso
Comunicao Anlogica: Os sinais analgicos so modulados sobre a
portadora de RF
Comunicao Digital: Os sinais so codificados digitalmente e depoisso modulados sobre a portadora de RF,existindo tcnicas de checagem e correo de
erros, possuindo a possibilidade de recursos maisavanados de aproveitamento do meio
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Problemas e LimitaesProblemas e Limitaes
Fatores que afetam drasticamente o alcance: Absoro do sinal Reflexo do sinal
Refrao do sinal Difrao do sinal Nveis de Potncia Permitidos pela Legislao
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Problemas e LimitaesProblemas e Limitaes
Outro obstculo a interferncia, que pode causar desde problemas pequenos at a interrupo totaldo sistemaO que interferncia?
Exemplo
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Problemas e LimitaesProblemas e Limitaes
Tipos de Interferncia Interferncia de Rdio (RF)Interferncia Multi-caminhos
Interferncia Eltrica
IntermodulaoReflexo e Atenuao de Rdio Freqncia
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Interferncia de Rdio (RF)Interferncia de Rdio (RF)
Interferncia de Rdio (RF) Definida como um sinal no desejado que recebido por um aparelho sem fio que o impedereceber os sinais claramente
Qualquer aparelho que gera RF, na sua funonormal, pode criar interferncia de rdio tambm
O sinal que est interferindo no tem que estar namesma freqncia. Os sinais que esto perto dafreqncia do receptor podem tambm interferir
com o receptor
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Interferncia de Rdio (RF)Interferncia de Rdio (RF)
Possveis fontes de IRF: AM, ondas curtas, FM e transmissores de TV Rdio amador Controles remotos
Telefones sem fio Celulares
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Interferncia Multi-CaminhosInterferncia Multi-Caminhos
Interferncia Multi-Caminhos E uma forma de interferncia de RF Acontece quando mais de uma onda de RF do
mesmo transmissor alcana o receptor
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Interferncia Multi-CaminhosInterferncia Multi-Caminhos
O sinal de RF viaja entre a antena detransmisso e de recepo pelo caminho maisdireto (A), mas tambm refletido (B) por outrassuperfcies, metlicas ou de outro material
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Interferncia Multi-CaminhosInterferncia Multi-Caminhos
Quando as diferentes ondas de RF combinam-se, causam distoro onda desejada de RF, oque faz o sinal difcilmente decodificvel
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Interferncia Multi-CaminhosInterferncia Multi-Caminhos
Em situaes extremas, a onda de RF refletida(B) invertida e cancela a onda de RF que veiodiretamente (A)
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Interferncia Multi-CaminhosInterferncia Multi-Caminhos
Para corrigir, simplesmente mexa o transmissor o receptor alguns centmetros
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Interferncia EltricaInterferncia Eltrica
Interferncia eltrica E causada por gerao de RF, atravs de
centelhamento eltrico ou descarga Qualquer cabo ligado fonte da centelha conduz
RF e atua como uma antena de transmisso Como regra padro, quanto maior a
quantidade de rudo gerado pelo aparelho, maior a probabilidade de gerar interferncia eltrica
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Interferncia EltricaInterferncia Eltrica
Trs tipos de interferncia eletromagntica Rudo de RF de equipamentos eltricos Rudo de RF gerado por aparelhos eletrnicos Interferncia de fontes naturais, como raios, etc
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EsmagamentoEsmagamento
Acontece quando um sinal de RF mais forte(ex. uma torre de comunicao, estao deRdio ou TV, etc), cuja freqncia nemsempre est prxima a freqncia do sistemasem fio, gera sinais de banda lateral que sesobrepe ao sinal gerado gerado pelosistema sem fio
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IntermodulaoIntermodulao
Acontece quando um sinal forte (ex. umatorre de comunicao), cuja freqnciageralmente no esta prxima a freqncia doreceptor sem fio, sobrecarrega o circuito doreceptor
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SaturaoSaturao
Transmissor muito prximo ao receptor,ocarreta a saturao do circuito de recepopela elevada potncia recebida.
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Reflexo e Atenuao de RFReflexo e Atenuao de RF
Reflexo e Atenuao de Rdio Freqncia Reflexo: Os sinais RF so refletidos numa
superfcie como a parede ou o cho Atenuao: Quando os sinais de RF passam
atravs de alguns objetos slidos, uma parte daenergia absorvida. Esse tipo de perda deenergia de RF chamado Atenuao, a qualvaria de acordo com a estrutura do objeto
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Reflexo e Atenuao de RFReflexo e Atenuao de RF
A estrutura fsica do lugar da instalao e osobstculos do lugar mudam os sinais RF
Paredes, portas, andares, elevadores, pessoas eoutros obstculos oferecem diferentes tipos de
atenuao e reflexo Isso faz com que o padro das ondas de RF sejairregular e imprevisvel
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Reflexo e Atenuao de RFReflexo e Atenuao de RF
Quando uma onda de RF encontra umobstculo, algum desses fenmenosacontece:
Absoro Reflexo Refrao Difrao
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ReflexoReflexo
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RefraoRefrao
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DifraoDifrao
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Reflexo e Atenuao de RFReflexo e Atenuao de RF
Objetos que refletem/atenuam sinais de RF: Objetos metlicos Objeto com estrutura metlica Cho e Paredes Veculos Componentes e Equiamentos Eltricos rvores: A perda de energia de RF depende do
tamanho e do tipo da rvore. Quanto maisdensa a folhagem, maior a perda de sinais
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Reflexo e Atenuao de RFReflexo e Atenuao de RF
Paredes: Paredes internas geram menor perdade energia de RF. Paredes externas,especialmente as com chapisco, geram maior perda
Cho: cho de madera gera menor perda deenergia de RF enquanto que cho de concreto eao geram maior perda
Paredes espelhadas geram perda muito alta deenergia de RF porque a superfcie refletiva condutora
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Evoluo do Sem FioEvoluo do Sem Fio
PadronizaoProtocolo de ComunicaoTransmisso BidirecionalCorreo de ErrosSegurana na transmisso e recebimentoGerenciamento de conflitos e falhasNecessidade de compartilhamento do canalde transmisso
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Classificao, Taxas e DistnciasClassificao, Taxas e Distncias
d d
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Redes Sem Fio Padres IEEERedes Sem Fio Padres IEEE
IEEE 802.20 WAN 3GPP (GSM).IEEE 802.16 WirelessMAN ETSI HIPERMANe HIPERACCESS.
IEEE 802.15 BluetoohPAN ETSI HIPERPAN.IEEE 802.11 WirelessLAN (WiFi).
A, B, G, N, S
d dR d S Fi P d IEEE
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Redes Sem Fio Padres IEEERedes Sem Fio Padres IEEE
IEEE 802.11a: Padro Wi-Fi para freqncia 5GHz com capacidade terica de 54 Mbps.IEEE 802.11b: Padro Wi-Fi para freqncia2,4 GHz com capacidade de at 11 Mbps.Este padro utiliza DSSS (Direct SequencySpread Spectrum Seqncia Direta deEspalhamento de Espectro) para diminuiode interferncia.IEEE 802.11g: Padro Wi-Fi para freqncia2,4 GHz com capacidade de at 54 Mbps.
E ifi iE ifi i
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Especificaes tcnicasEspecificaes tcnicas
Norma IEE 802.11b/gFreqncia nominal 2,4 GHzTaxa de transmisso entre 2 e 54 Mbps
Potncia media 50mW
LAN S Fi 802 11LAN S Fi 802 11
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LAN Sem Fio: 802.11xLAN Sem Fio: 802.11x
802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
5GHz 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz/5.8GHz
At 54Mbps At 11Mbps At 54Mbps At 108MbpsSituao Disponvel Disponvel Disponvel
BandaFrequnciaTaxa deTransmisso
Draft
Fontes deInterferncia
DispositivosHiperlan
Telef. Sem FioForno MicroondasBluetooth
Telef. Sem FioForno MicroondasBluetooth
Telef. Sem FioForno MicroondasBluetooth
Di E lDi E t l
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Diagrama EspectralDiagrama Espectral
As reas mortas, ou rea onde o sinal de RF fraco ou inexistente, varia de um transmissor para o outro
Instalar o transceptor principal o mais
centralizado possvel ajudar a evitar as reasmortas
A tA t
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AntenasAntenas
Parablica 24dBi Yagi 17dBi Omni-direcional 8 dBiPainel Setorial
ngulo de 90o 12 dBi
Externas
Di g E t lDiagrama Espectral
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Diagrama EspectralDiagrama Espectral
T gh tTroughput
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TroughputTroughput
Capacidade de Transmisso do Access Point
Segurana na TransmissoSegurana na Transmisso
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Segurana na TransmissoSegurana na Transmisso
WEP Wired Equivalent PrivacyWPA1 e WPA2 - Wi-Fi Protected AccessTroca de Chaves Peridica, Usar Chaves Longas,Registrar por MAC Address
Recepo e Transmisso Confivel de Dados CRC - Algoritmo de Checagem de Redundncia Cclica Redundncia de Transmisso
Segurana na TransmissoSegurana na Transmisso
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Segurana na TransmissoSegurana na Transmisso
1) Troque a senha padro do Administrador 2) Habilite as opes de Criptografia3) Altere o SSID padro4) Habilite o Filtro de Endereos MAC5) Desabilite o Broadcast de SSID6) Configure endereos IP estticos aos dispositivos7) Posicione seu Access Point ou Roteador em um
local seguro
Aplicaes Redes WiFiAplicaes Redes WiFi
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Aplicaes Redes WiFiAplicaes Redes WiFi
Interligao de micros sem fio Interligao entre LANs Internet Predial Voz sob IP usando Wireless CFTV Wireless Conexo de Cmeras IP
Link de longa distncia Acesso mvel
WAN Rede Sem FioWAN Rede Sem Fio
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WAN Rede Sem FioWAN Rede Sem Fio
Link Longa distnciaLink Longa distncia
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Link Longa distnciaLink Longa distncia
Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
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Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
Access Point - AP
Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
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Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
Access Point - AP
Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
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Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
Access Point - AP
Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
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Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless
Access Point - AP
Especificaes tcnicasEspecificaes tcnicas
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Especificaes tcnicasEspecificaes tcnicas
Alcance na soluo Outdoor com visadadireta: 10Km s/amplificador e at 50Km comamplificador Soluo Indoor alcance at 400m
Spread SpectrumSpread Spectrum
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Spread SpectrumSpread Spectrum
Veio como soluo para um grande problema: orudo, que degenera qualquer sinal que esteja pertode sua frequncia. Por isso surgiu o SpreadSpectrum, que como o prprio nome diz, usamltiplas frequncias da banda para aumentandoassim a imunidade ao rudo de uma determinadafrequncia.
Por exemplo, duas estaes esto transmitindo aomesmo tempo. Cada uma pega uma frequncia e
transmite por certo tempo, mas nunca na mesmafrequncia ao mesmo tempo.
Tcnicas usadasTcnicas usadas
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Tcnicas usadas
Espalhamento Espectral com :Freqncia Direta (FHSS);
Salto de freqncia (DSSS).
CSMA/CACSMA/CA
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O padro 802.11 define uma interface que compatvel como Ethernet 802.3, chamada de CSMA/CA (Carrier SenseMultiple Access / Collision Avoidance), na verdade umavariao do CSMA/CD usada no Ethernet.
O protocolo CD iria requer que os rdios fossem capazes detransmitir e receber ao mesmo tempo, o que aumentaria ocusto e a complexidade do equipamento. Alm disso, no sempre que todas as estaes esto numa posio tal que possvel enxergar todas as outras estaes. Para minimizaressa possibilidade das estaes no serem capazes deenxergar umas s outras, o 802.11 define o conceito de VCS(Virtual Carrier Sense).
CSMA/CA
VCS Virtual Carrier SenseVCS Virtual Carrier Sense
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A estao transmissora primeiramente manda umpequeno pacote chamado RTS (Request to Send)que contm os endereos de origem e destino etambm uma estimativa da durao da mensagem.Se o meio est livre, a estao receptora vairesponder com um pacote CTS (Clear to Send). Narecepo deste ltimo, a transmisso se inicia. O usodo protocolo CSMA/CA reduz as chances de colises.Se o meio est ocupado, o transmissor vai fazer umprocesso de escuta do meio (backoff), semelhanteao CSMA/CD.
CriptografiaCriptografia
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p gp g
Cada mensagem criptografada com um algoritmopadro chamado PRNG (Pseudo Random NumberGenerator), que baseado no algoritmo RSA RC4.Este mtodo considerado extremamente confivelpois necessrio um grande esforo para quebr-lo.O fato de cada mensagem conter um novo vetor deinicializao que gera um novo PRNG faz com quefique mais difcil ainda quebrar o cdigo.
Legislao VigenteLegislao Vigente
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g gg g
IEEE (Mundo) Anatel (Brasil) Portaria nmero 814 do Ministrio das
Comunicaes de 12/07/96
Equipamentos Homologados/Certificados naAnatel Freqncia s/ licenciamento faixas:
902 - 928 MHz;
2,4 - 2,4835 GHz; 5,725 - 5,850 GHz .
Com uso de espalhamento de Espectro. Potncia mxima de sada 1 W
Redes WiFiRedes WiFi
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Redes WiFiRedes WiFi
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Outra Tecnologias Sem FioOutra Tecnologias Sem Fio
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Bluetooth (802.15.1)IrDA (802.15.1)ZigBee (802.15.4)
RONJAUWBWiMedia
TV Digital (SBDTV)
Presente e FuturoPresente e Futuro
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WiFi (802.11.x)802.11n 108Mbps802.11s Redes Mesh
GSM/UMTS/CDMA3GWimax
WiBroad
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Marcelo [email protected] Frum: www.guiadocftv.com.br
MSN: [email protected]: mpperes
Painel de Dvidas e SoluesPainel de Dvidas e Solues
mailto:[email protected]://www.guiadocftv.com.br/mailto:[email protected]:[email protected]://www.guiadocftv.com.br/mailto:[email protected] -
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Marcelo [email protected]
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Skype: mpperes
ObrigadoObrigado
mailto:[email protected]://www.guiadocftv.com.br/mailto:[email protected]:[email protected]://www.guiadocftv.com.br/mailto:[email protected]