Seção: Tutoriais Banda Larga

 

 
LAN / MAN Wireless I: Padrões 802.11 a, b e g

 

A especificação IEEE 802.11 para WLAN define os protocolos de controle de acesso ao meio – MAC e de nível físico – PHY. Os padrões básicos e suas extensões especificam um número de opções. Somente algumas delas são adequadamente implementadas em produtos WLAN para consumidores e empresas.

 

Muitos destes dispositivos se encontram atualmente disponíveis no mercado operando sobre as regras da camada física IEEE 802.11 a, b e g. Cada um destes protocolos de nível físico tem suas próprias variantes proprietárias. Suportam principalmente as funções de coordenação e distribuição (DCF) MAC [1].

 

Na faixa de freqüências ISM – Industrial Scientific Medical – de 2,4 GHz, cartões de interface de redes (NIC’s) operam até 11 Mbit/s através de CCK (Complementary Code Keying - chaveamento de código complementar). Utilizam PBCC (Packet Binary Convolutional Coding - codificação convolucional de pacotes binários) até 33 Mbit/s e OFDM para taxa de dados de até 108 Mbit/s (e superiores).

 

Como mostrado na Tabela 3, existem atualmente 6 faixas de freqüência para a operação dos cartões WLAN no mundo. Esta lista inclui 2 alocações em cada uma das regiões EUA/Canadá (com as mesmas faixas de freqüências utilizadas no Brasil),

 

Europa e Japão. Para cada alocação de freqüências, os órgãos governamentais de regulamentação estipulam um número de canais distintos, canais sem sobreposição e com restrições de potência que devem ser respeitadas. Todas as taxas de dados mencionadas anteriormente são as taxas máximas de bit que não correspondem à taxa efetiva de transferência de dados.

 

Tabela 3: Alocação de freqüências para NIC's WLAN.
Jurisdição
Faixa (GHz)
Canais Distintos
Canais sem sobreposição
Restrições de potência
EUA, Canadá
2,401 – 2,4835
11
3
1W irradiado
5,15 – 5,35
8
8
50-250 mW irradiado 3
Brasil
2,400 – 2,4835
11
3
1W
5,15 – 5,35
8
8
EIRP £ 200 mW 5
5,47 – 5,725
11
11
250 mW e EIRP £ 1W
5,725 – 5,850
5
5
1W
ETSI 1 (Europa)
2,401–2,4835
13
4
100mW ERP até 1 W 4
5,15 – 5,35; 5,47 – 5,725
19
19
Japão
2,4 – 2,495
14
4
10mW/MHz 2
4,9-5;5,15-5,25
8
8
10mW/MHz

 

 

1 – A Regulação varia conforme o país

2 – Para DSSS através de todos os canais

3 – Depende do canal

4 – 802.11a requer controle de potência dinâmico (802.11h- draft)

5 – Somente para uso interno

 

 

O cartão NIC irá automaticamente reduzir a taxa de dados quando a comunicação não puder ser realizada na taxa especificada. Este problema aumenta devido às condições adversas do canal.

 

Quanto à ocupação espectral, as figuras 4 e 5 representam os espectros dos canais disponíveis nas faixas de 2,4 e 5 GHz respectivamente.

 

Figura 4: Alocações de canais para padrão 802.11b ( Fonte: Cisco Systems [2] ).

 

 

Figura 5 - Alocações de canais para padrão 802.11a (Fonte: Cisco Systems [2])

 

No Brasil, a utilização destas faixas é regulamentada pela Anatel – Agência Nacional de Telecomunicações e atualmente a Resolução 365/2004 [3] - regulamento sobre equipamentos de radiocomunicação de radiação restrita - contempla as exigências para a utilização destas faixas.

 

Assim, por exemplo, para sistemas na faixa de 2400 a 2483,5 MHz em aplicações ponto a ponto com antenas diretivas de ganho superior a 6 dBi, a potência de pico máxima na saída do transmissor deve ser reduzida de 1 dB para cada 3 dB que o ganho direcional da antena exceder a 6 dBi. A tabela 4 apresenta a máxima potência de saída do transmissor permitida em função do ganho da antena diretiva a ser utilizada.

 

Tabela 4: Redução da potência do transmissor para atender à Resolução 365/2004 da Anatel.
Potencia máxima saída do transmissor
Máximo Ganho da antena diretiva
[W]
[dBm]
[dBi]
1
30
6
0,8
29
9
0,6
28
12
0,5
27
15
0,4
26
18
0,3
25
21
0,25
24
24

 

Para sistemas na faixa de 5725 a 5850 MHz em aplicações ponto a ponto podem ser utilizadas antenas diretivas de ganho superior a 6 dBi sem reduzir a potência de pico máxima na saída do transmissor. Já para outros sistemas de DSSS, a potência deve ser diminuída na quantidade de decibéis que o ganho da antena exceder 6 dBi.

 

Recentemente, a Resolução 397 de 06/04/2005 da Anatel - Regulamento sobre condições de uso de radiofreqüências da faixa de 2.400 MHz a 2.483,5 MHz por equipamentos utilizando tecnologia de espalhamento espectral ou tecnologia de multiplexação ortogonal por divisão de freqüência [4] - estabeleceu que as estações que possuam potência e.i.r.p superior a 400 mW instaladas em localidades com população superior a 500.000 habitantes devem ser licenciados.

 

Essencialmente, os níveis físicos CCK/PBCC baseados no padrão 802.11b (2,4 GHz) são formas codificadas de BPSK (Binary-phase shift-keying) e QPSK (Quadrature-phase shift-keying). O esquema BPSK é usado para o preâmbulo de todos os pacotes. As técnicas PBCC e CCK são utilizadas para alcançar uma vantagem estatística com a energia modulada na presença de interferência ou “ganho de processamento”. Para atingir esta meta, símbolos redundantes são enviados para representar os padrões de bits.

 

Os rádios compatíveis com IEEE 802.11b suportam 4 taxas de velocidade: 1, 2, 5,5 e 11 Mbit/s. As três maiores taxas são codificadas com a forma de onda QPSK de 11 mega símbolos por segundo (MS/s). A taxa de 1 Mbit/s é codificada em BPSK em 11 MS/s. Um modo PBCC proprietário de 22 Mbit/s está presente em alguns dispositivos, porém não é suportado pela especificação 802.11b.

 

A especificação 802.11a em 5 GHz usa a modulação OFDM, enquanto que a especificação 802.11g em 2.,4 GHz a propõe como uma das opções. Neste último caso, entretanto, prevê-se que a modulação OFDM deve ser o modo de operação principal. Este padrão básico OFDM consiste na modulação de 52 portadoras independentes. Quatro delas são “pilotos” BPSK ou portadoras de sincronização. Dependendo da taxa de dados, as demais 48 portadoras são moduladas em BPSK, QPSK, 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ou 64-QAM.

 

As taxas de dados suportadas são 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 e 54 Mbit/s. As taxas de 36, 48 e 54 Mbit/s são “opcionais“, mas são raramente omitidas. Como CCK e PBCC, as formas de onda são codificadas. O ganho de processamento é, desta forma, realizado sobre o ganho da informação realmente transportada.

 

Modos proprietários adicionais de até 108 Mbit/s (e superiores) também estão disponíveis. Mas eles requerem que todas as estações utilizem hardware similar.

 

A Tabela 5 mostra um resumo dos diferentes modos de transmissão. Atualmente, as opções de camada física abrangem uma larga faixa de taxas de dados, esquemas de modulação, formatos de cabeçalhos/preâmbulo e modos proprietários adicionais. A máxima performance é obtida através do padrão 802.11a na faixa de freqüência de 5 GHz. Atualmente, 802.11a suporta os modos proprietários de até 108 Mbit/s.

 

Tabela 5: Vários modos de nível físico para 802.11.
Padrão
Faixa GHz
Padrões de Taxas
Modos
Preâmbulo/cabeçalho
Modos proprietários adicionais
802.11
2.4
1 e 2 Mbit/s
BPSK/QPSK- chipped DSSS
BPSK- chipped DSSS
802.11a
5
6, 9, 12, 18, 24 Mbit/s
48 portadoras + 4 pilotos OFDM
OFDM
72 e 108 Mbit/s
802.11b
2.4
Modos 802.11b DSSS mais 5,5 e 11 Mbit/s
BPSK/QPSK- chipped CCK/PBCC
BPSK - chippedDSSS preâmbulo, cabeçalho curto opcional (QPSK)
22 Mbit/s PBCC
802.11g
OFDM obrigatório
2.4
Modos 802.11b mais 6, 9, 12, 18 e 24 Mbit/s
48 portadoras + 4 pilotos OFDM
OFDM
72, 100 e 108 Mbit/s
802.11g
PBCC
opcional
2.4
22 e 33 Mbit/s
8 PSK PBCC
BPSK - chippedDSSS preâmbulo, cabeçalho curto opcional (QPSK)
 
802.11g
CCK-OFDM
opcional
2.4
Ao menos os modos 802.11g obrigatórios
48 portadoras + 4 pilotos OFDM
BPSK - chippedDSSS preâmbulo, cabeçalho curto opcional (QPSK)
 

 

 

 

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