Canais de transmissão Wi-Fi
Autor: Kendry Leite Gonçalves | Publicado: 2011-09-11T19:44:00-03:00

Os canais de transmissão 
Chama-se canal de transmissão a uma banda estreita de frequência     utilizável para uma comunicação. Em cada país, o    governo é em geral o  regulador da utilização das bandas    de frequências, porque é o  principal frequentemente consumidor    para usos militares.     
Contudo, os governos propõem bandas de  frequência    para uma utilização livre, ou seja, não necessitando  licença    de radiocomunicação. Os organismos encarregados de controlar a  utilização    das frequências rádios são:      O ETSI (European Telecommunications      Standards Institute) na Europa   
A FCC (Federal Communications Commission)      nos Estados Unidos   
O MKK (Kensa-kentei Kyokai) no Japão


Em 1985, os Estados Unidos liberaram três bandas de  frequência para a Indústria, a Ciência e a Medicina. Estas bandas de     frequência, baptizadas ISM (Industrial, Scientific, and Medical),    são  as bandas 902-928 MHz, 2.400-2.4835 GHz, 5.725-5.850 GHz.    
Na Europa, a banda que se estende de 890 a 915  MHz  é  utilizada para as comunicações móveis (GSM),    assim só as  bandas 2.400 a 2.4835 GHz e 5.725 a  5.850 GHz estão disponíveis para  uma utilização    radio-amadora.     As tecnologias de transmissãoAs redes locais radioeléctricas utilizam ondas rádios     ou infravermelhas para transmitir dados. A técnica utilizada no início  para as transmissões rádios chama-se transmissão    em banda estreita,  consiste em passar as diferentes comunicações  em canais diferentes. As  transmissões rádios têm contudo  numerosos constrangimentos que tornam  este tipo de transmissão    insuficiente. Estes constrangimentos são  nomeadamente:      A divisão da banda concorrida entre as diferentes estações      presentes numa mesma célula.   
A propagação por caminhos      múltiplos  de uma onda rádio. Uma onda rádio pode      com efeito propagar-se em  diferente direcções e eventualmente      ser reflectida ou refractada  por objectos do ambiente físico,  de modo que um receptor pode ser  levado  a receber em pouco tempo duas informações.



A camada física da norma 802.11 define assim  inicialmente    várias técnicas de transmissão que permitem limitar os     problemas devidos às interferências :      A técnica estendimento de espectro com salto      de frequência,   
A técnica estendimento de espectro de sequência      directa,   
A tecnologia infravermelha.

A técnica da banda estreitaA técnica da banda estreita (narrow band)    consiste em  utilizar uma frequência rádio específica para    a transmissão e a  recepção de dados. A banda de frequência    utilizada deve ser tão   pequena quanto  possível a fim de limitar    as interferências nas  bandas adjacentes.     As técnicas estendimento de espectro 
A norma IEEE 802.11 propõe duas técnicas de modulação    de  frequência para a transmissão de dados procedentes das tecnologias     militares. Estas técnicas, chamadas estendimento de espectro (em inglês     spread spectrum) consiste em utilizar uma banda de frequência     larga para transmitir dados de fraca potência. Distinguem-se duas     técnicas de estendimento de espectro:      A técnica do estendimento de espectro com  salto de frequência,   
A técnica do estendimento de espectro de sequência direta

A técnica de salto de frequênciaA técnica FHSS (Frequency Hopping    Spread  Spectrum) consiste em dividir a larga banda de frequência    num mínimo  de 75 canais (hops ou saltos de uma amplitude de 1MHz), e seguidamente     transmitir utilizando uma combinação de canais conhecida de todas as  estações da célula. Na norma 802.11, a banda de    frequência 2.4 - de  2.4835 GHz permite criar 79 canais 1 MHz. A transmissão    faz-se assim  emitindo sucessivamente num canal seguidamente sobre outro    durante um  curto período de tempo (cerca de 400 segundos), o que permite    a um  momento dado transmitir um sinal mais facilmente reconhecível numa  frequência dada.     
O estendimento de espectro por salto de  frequência    foi concebido originalmente com um objectivo militar para   impedir a escuta    das transmissões de rádio. Com efeito, uma estação     que não conhece a combinação de frequência a utilizar    não poderia  ouvir a comunicação porque seria impossível, no tempo fixado, localizar a  frequência na qual o sinal era emitido e    seguidamente  procurar a  nova frequência.     
Hoje, as redes locais que utilizam esta  tecnologia são    standard, o  que significa que a sequência de  frequências utilizadas    é conhecida por  todos, o estendimento de  espectro por salto de frequência já    não assegura por conseguinte esta  função de segurança    das trocas. Por outro lado, o FHSS agora  é  utilizado no    padrão 802.11 de maneira a reduzir as interferências  entre    as transmissões das diversas estações de uma célula.        Estendimento de espectro de sequência directaA técnica DSSS (Direct Sequência    Spread  Spectrum, estendimento de espetro de sequência directa)    consiste em  transmitir para cada bit uma sequência Barker (às    vezes chamada ruído  pseudo-aleatório  ou em inglês pseudorandom    noise, notado PN)  de bits. Assim, cada bit que vale 1    é substituída por uma sequência  de bits e cada    bit que vale 0 pelo seu complemento.     
A camada física da norma 802.11 define uma  sequência    de 11 bits (10110111000) para representar um 1 e o seu  complemento    (01001000111) para codificar um 0. Chama-se torrado ou  chipping    code (em português microplaqueta) a cada bit codificada    com a  ajuda da sequência. Esta técnica (chamada chipping) consiste em  modular cada bit com a sequência barker.       
 


Graças ao chipping, a informação    redundante é  transmitida, o que permite efectuar controlos de erros sobre    as  transmissões, ou mesmo a correcção de erros.     
No padrão 802.11b, a banda de frequência de  2.400-2.4835    GHz (de uma amplitude de 83.5 MHz) foi recortada em 14  canais separados    de 5MHz, e só os 11 primeiros são utilizáveis   nos  Estados Unidos. Só os canais 10 a 13 são utilizáveis em França. Eis as  frequências associadas aos 14 canais:     

Canal1234567891011121314
Frequência (GHz)2.4122.4172.4222.4272.4322.4372.4422.4472.4522.4572.4622.4672.4722.484



Contudo, para uma transmissão de 11 Mbps correcta é     necessário transmitir sobre uma banda de 22 MHz porque, de acordo com   o teorema de Shannon, a frequência de amostragem deve ser    no mínimo  igual ao duplo do sinal digital. Assim, certos canais    abrangem  parcialmente os canais adjacentes, é a razão pela qual    canais  isolados (os canais 1,6 e 11) distantes um dos outro de 25MHz são     utilizados geralmente.     
Assim, se dois pontos de acesso que utilizam os  mesmos canais tiverem zonas    de emissão que se recortam, distorções do  sinal podem  perturbar a transmissão. Assim, para evitar qualquer  interferência    é recomendado  organizar a distribuição dos pontos de     acesso e a utilização dos canais de  maneira a não ter    dois pontos  de acesso que utilizam os mesmos canais próximos um do outro.     

 


O padrão 802.11a utiliza a banda de frequência     5.15GHz a 5.35GHz e a banda 5.725 GHz a 5.825 GHz, que permite     definir 8 canais distintos de uma amplitude de 20Mhz cada um, ou seja,  uma banda    suficientemente larga para ter interferência entre canais.     A tecnologia infravermelhaO padrão IEEE 802.11 prevê igualmente uma alternativa     à utilização das ondas rádio: a luz infravermelha.    A tecnologia  infravermelha tem como característica principal utilizar    uma onda  luminosa para a transmissão de dados. Assim, as transmissões    fazem-se  de maneira unidireccional, quer “em vista directa” quer por     reflexão. O carácter não dissipativo das ondas luminosas    oferece um  nível de segurança mais elevado.     
É possível, graças à tecnologia infravermelha,  obter    débitos que vão de 1 a 2 Mbit/s utilizando uma modulação     chamada PPM (pulso posição modulação).     

A modulação PPM consiste em transmitir impulsos     a uma amplitude constante, e codificar a informação de acordo    com a  posição do impulso. O débito de 1 Mbps é obtido    com uma modulação de  16-PPM, enquanto o débito de 2 Mbps   é obtido com uma modulação 4-PPM  que permite codificar    duas bits de dados com 4 posições possíveis:     
As técnicas de modulaçãoEnquanto a rádio clássica utiliza uma modulação    de frequência (rádio FM para requency Modulation) ou uma    modulação de amplitude (rádio AM para Amplitude    Modulation), o padrão 802.11b utiliza uma técnica de    modulação de fase chamada PSK para Phase Shift Keying.     Assim, cada bit produz uma rotação de fase. Uma rotação    de 180°  permite transmitir débitos pouco elevados (técnica    chamada BPSK para  Binary Fase Shift Keying) enquanto uma série    de quatro rotações de  90° (técnica chamada QPSK para    Quadrature Phase Shift Keying) permite débitos duas vezes mais    elevados.     OptimizaçõesA norma 802.11b propõe uns outros tipos de codificação     que permitem optimizar o débito da transmissão. As duas sequências     Barker permitem  definir apenas dois estados (0 ou 1) com duas     palavras de 11 bits (complementos uma da outra).     
Um método alternativo chamado CCK (complementary    code keying) permite codificar directamente várias bits    de dados numa só microplaqueta (chip)  utilizando 8 sequências    de 64 bits. Assim, codificando  simultaneamente 4 bits, o método    CCK permite obter um débito de 5.5  Mbps e permite obter um débito    de 11 Mbps codificando 8 bits de  dados.     
 
A tecnologia PBCC (Packet Binary Convolutionnary Code)  permite tornar o    sinal  robusto no que diz respeito às distorções     devidas ao andamento múltiplo das ondas hertzianas. Assim, a empresa  Texas Instruments teve êxito ao criar uma sequência    que tira vantagem  desta melhor resistência às interferências, oferecendo um débito de  22Mbit/s. Esta tecnologia baptizada 802.11b+  contudo não está conforme à  norma IEEE 802.11b o que    torna os periféricos que a suportam não  compatíveis com    os equipamentos 802.11b.     
A norma 802.11a opera na banda de frequência dos  5 GHz,    que oferece 8 canais distintos, é a razão pela qual uma  técnica    de transmissão alternativa que tira partido dos diferentes  canais é    proposta. O OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) permite    obter débitos teóricos de 54 Mbps enviando os dados em paralelo  para as diferentes frequências.  


TecnologiaCodificaçãoTipo de modulaçãoDébito
802.11b11 bits (Barker sequence)PSK1Mbps
802.11b11 bits (Barker sequence)QPSK2Mbps
802.11bCCK (4 bits)QPSK5.5Mbps
802.11bCCK (8 bits)QPSK11Mbps
802.11aCCK (8 bits)OFDM54Mbps
802.11gCCK (8 bits)OFDM54Mbps&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;