Seção: Tutoriais Banda Larga
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Características do Meio de Propagação
Sem o pleno conhecimento dos meios de propagação não seria possível o desenvolvimento de uma tecnologia como o WiMax. Nos próximos itens, são apresentadas as características do meio de propagação.
Modelos de Propagação
O dimensionamento de sistemas de comunicações sem fio depende basicamente da escolha do modelo de propagação. As três grandes categorias que podem ser citadas são: empíricos, semi-empíricos e teóricos.
Com o crescente aumento do interesse por sistemas fixos banda-larga em regiões densamente urbanizadas, com clientes residenciais e em escritórios, cresce o interesse por modelos empíricos que não dependam de descrições detalhadas dos ambientes de propagação e que forneçam resultados rápidos, para uma estimativa do dimensionamento da rede.
Antenas (Rádio Freqüência – WiMax)
O principal objetivo das antenas é transmitir ou receber ondas de rádio. Os sinais elétricos são convertidos em onda magnética, quando ligados a um transmissor como, por exemplo, um transmissor de TV, rádio, radar e entre outros. Já quando ligadas a um receptor, o processo contrário ocorre convertendo as ondas em sinais elétricos, sendo amplificados e decodificados pelo aparelho receptor.
O transmissor produz o sinal na forma de corrente alternada, ou seja, com rápida oscilação, indo e vindo ao longo do seu condutor. A freqüência da oscilação pode ir desde milhares de vezes por segundo até bilhões de vezes por segundo, e é medida em Gigahertz (no caso do WiMax), ao oscilar na antena de transmissão, a corrente produz uma onda eletromagnética em sua volta, que se irradia pelo ar.
Quando atinge uma antena receptora, a onda eletromagnética induz nela uma pequena corrente elétrica que se alterna para frente e para trás ao longo da antena, acompanhando as oscilações da onda. Essa corrente é muito mais fraca do que a presente na antena transmissora, mas pode ser amplificada pelo aparelho receptor.
A atmosfera encontra-se repleta de ondas eletromagnéticas de várias freqüências, e todas elas atingem as antenas receptoras. Contudo, cada aparelho receptor possui um filtro próprio para captar uma faixa estreita de freqüência, podendo sintonizar um sinal em particular. Ao ser sintonizado na determinada faixa de freqüência o receptor só responde para sinais dessa faixa determinada, excluindo os demais (SILVA 2008).
Ocorre uma associação do comprimento de onda com cada freqüência utilizada, deste modo quanto menor o comprimento da onda, maior será a freqüência, e o produto das duas equivale à velocidade da luz. Para que seja eficiente a utilização de uma antena, deve haver uma relação correta entre o comprimento da onda do sinal (transmitido ou recebido) e o seu comprimento físico.
Quando se deseja uma maior diretividade da antena, são utilizados refletores parabólicos, que focalizam as ondas em feixes estreitos, permitindo assim a emissão de sinais de boa qualidade. Os refletores parabólicos são muito utilizados em transmissões de comunicações telefônicas, radares, receptação de satélites, entre outros (SILVA 2008).
Tipos de Antenas Usadas em WiMax
Há dois tipos de antenas que são utilizadas para as aplicações sem fio: omni-direcional e direcional. Omni-direcional são antenas que cobrem 360º no plano horizontal, trabalham bem em áreas amplas ou em aplicações multiponto. Normalmente, esse tipo de antena é utilizado em estações base.
Em contrapartida, as antenas direcionais concentram o sinal em uma única direção. Com relação ao sinal, o mesmo pode ser curto ou amplo (longo e estreito), quanto mais estreito for o sinal, maior será à distância. Normalmente, esse tipo de antena é utilizado em estações remotas.
A tabela 7 apresenta os tipos de antenas usadas em WiMax.
Tabela 7: Tipos de antenas usadas em WiMax.
Mecanismos de Propagação
Os mecanismos de propagação são os meios pelos quais os sinais são transmitidos, atingindo um determinado raio de propagação, dependendo da freqüência utilizada, do ambiente envolvido e da distância que se deseja atingir.
Apresentam-se a seguir algumas das características dos mecanismos de propagação.
Difração
A Difração ocorre quando uma onda é propagada em uma superfície, e nessa superfície há um obstáculo dotado de estreita abertura. A onda que passará por essa abertura não será afetada e se manterá em linha reta.
A difração pode ocorrer com qualquer onda, porém cada tipo de onda terá um sintoma diferente. Nas ondas sonoras, caso uma pessoa esteja atrás de algum obstáculo, que não seja uma porta anti-ruído ou alguma sala que possua o sistema que bloqueia a passagem de som, a voz será ouvida pela outra pessoa que a escuta do outro lado do obstáculo. Há difração também na luz, porém é difícil perceber, pois os obstáculos e aberturas em que a luz incide são normalmente maiores em relação ao seu comprimento de onda (figura 15).
![]() Figura 15: Difração.
Fonte: LOURENÇO 2008.
É possível explicar a difração pelo princípio de Huygens. Nesse princípio, “quando os pontos de uma abertura ou de um obstáculo são atingidos pela frente de onda eles tornaram-se fontes de ondas secundárias que mudam a direção de propagação da onda principal, contornando o obstáculo” (KISELEV 2008).
Reflexão
O fenômeno da reflexão consiste na mudança da direção de propagação da energia (desde que o ângulo de incidência não seja 0º). Consiste no retorno da energia incidente em direção à região de onde ela é oriunda, após entrar em contato com uma superfície refletora (SOARES 2008).
A energia pode tanto estar manifestada na forma de ondas como transmitida através de partículas . Por esse motivo, a reflexão é um fenômeno que pode se dar por um caráter eletromagnético, óptico ou sonoro.
Alguns conceitos de reflexão são:
Interferências
Há dois campos em uma onda de rádio: o campo elétrico e o campo magnético. Esses dois campos estão em planos perpendiculares um ao outro. Campo elétrico-magnético é a soma dos dois campos e a energia é transferida continuamente entre os dois campos num processo conhecido como oscilação (figura 16). O plano paralelo ao elemento da antena é chamado Plano-E enquanto que o plano perpendicular ao elemento, chamado de Plano-H (FARIAS 2008).
![]() Figura 15: Interferência.
Fonte: FARIAS 2008.
Segundo Farias (2008) a relação entre direção, posição e à superfície da terra é capaz de determinar a polarização da onda, que é a orientação do campo elétrico de uma onda de rádio com respeito a sua direção de propagação, e isso é determinado através da orientação e estrutura física da antena. “O campo elétrico, é paralelo ao elemento de radiação de forma que se a antena é vertical a polarização é vertical. Na polarização vertical o campo elétrico está perpendicular a terra e na polarização horizontal o campo elétrico está paralelo a terra.” (FARIAS 2008).
Nas WLAN’s utiliza-se a polarização vertical, pois essa técnica diminui as perdas de sinal. Para que isso ocorra, as antenas transmissoras e receptoras devem ser polarizadas da mesma forma, isto é ambas verticalmente ou ambas horizontalmente e normalmente é elíptica. Polarização elíptica ocorre quando a antena varia na polarização da onda de rádio que está transmitindo ao longo do tempo.
Segurança
A subcamada de segurança está localizada abaixo da subcamada MAC, e tem a responsabilidade de fornecer a segurança das transmissões entre as estações dos clientes e a estação base.
Para que essa subcamada consiga controlar os acessos, a utilização de protocolo de gerência de chaves e métodos de autenticação baseado em certificados digitais e de criptografia se faz necessária.
Com a autenticação das estações dos clientes e utilizando a técnica de criptografia do tráfego entre as estações base, é possível evitar o roubo de serviços e evitar também o acesso não autorizado aos dados transmitidos.
Durante o processo de validação do acesso, caso ocorra alguma ameaça a estação base, o acesso poderá pular o processo de autenticação e criptografia e negar o solicitação de acesso à estação (ESPOSITO 2008).
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