Tutorial Câmeras IP

Ver o tópico anterior Ver o tópico seguinte Ir em baixo

Tutorial Câmeras IP

Mensagem  Felipe Marques em Sab 13 Abr - 12:07

Câmeras IP I: Introdução

Em 1844, Samuel Morse apresentou ao mundo o nascimento do telégrafo, e logo em seguida (1876) o escocês Alexander Graham Bell provou ao público e ao monarca imperador Dom Pedro II que seu invento magnífico funcionava: o telefone. Ainda naquele mesmo século, no ano de 1895, Guilherme Marconi pôs a funcionar na Europa a primeira transmissão oficial de telefonia sem fio, fato apresentado um ano antes no Brasil pelo padre gaúcho Roberto Landell de Moura, 1894. As telecomunicações, que têm hoje não mais do que 150 anos, cresceram estrondosamente em pouco tempo, e as projeções para seus próximos anos são igualmente ambiciosas. (SIQUEIRA, 1999/2001).

Já no século XX, nos anos 50, surgiram os primeiros computadores. Desde então, diminuição de tamanho, aumento da capacidade de processamento e diminuição de custo foram as tendências que levaram à difusão dos microcomputadores que hoje alcançam a categoria de ultra-portáteis. (GADELHA, 2001)

Quando eram mencionadas as redes de comunicação anos atrás, pensava-se diretamente numa rede telefônica, já que naquela época as redes eram projetadas para atender exclusivamente o tráfego de voz que demanda pouca banda passante. No entanto, o crescimento levou à distribuição dos dados, onde então se tornou necessária a comunicação entre os extremos para que seja possível a troca de informações. (SOARES, 1995)

Hoje as redes de comunicação são projetadas para serem “future proof”, ou seja, do inglês, à prova de futuro, que são redes capazes de atender às demandas de hoje, do amanhã e de um futuro próximo sem a necessidade de grandes reformas em sua infra-estrutura principal. As redes de comunicação de hoje tornaram-se simplesmente a resposta para a troca de qualquer tipo de informação, e sem elas, o mundo ainda estaria praticamente mudo e estancado. (SOUSA, 2004)

Impulsionados por todo este avanço das telecomunicações e da alta disseminação da tecnologia em geral na atualidade, os sistemas de Circuito Fechado de Televisão (CFTV) têm ganhado cada vez mais espaço nos negócios do último século. Não apenas para segurança de “espionagem” e pequenas instalações como era visto, mas hoje com projetos mais ousados, amplos e aliados a outras tecnologias, visando entregar nas mãos do usuário mais informação e mais controle usando cada vez menos infra-estrutura.

A cada ano novos equipamentos desembarcam no nosso mercado e novas exigências surgem por parte dos consumidores. São desafios que impulsionam a busca por mais qualidade tanto nos equipamentos como na mão de obra que projeta seus sistemas. Por este motivo, há uma grande carência no mercado por informação e qualificação neste setor, assim como há em qualquer outra área em pleno desenvolvimento.

Cada vez mais os benefícios do CFTV Digital substituem a tecnologia anteriormente dominante (analógica) por todas as suas vantagens, mas principalmente pela possibilidade de conexão em rede, permitindo o acesso local ou remoto, redução de infra-estrutura de instalação, melhores recursos de informática, acesso a qualquer momento, gerenciamento de permissões de acessos, de histórico, de eventos, entre outras.

No decorrer da era digital as câmeras IP conseguiram alavancar o crescimento dos sistemas de segurança, colocando-se à frente e não contendo o avanço da tecnologia. Estas câmeras combinam câmeras convencionais com toda uma inteligência de processamento, ou seja, não é mais somente uma câmera analógica, mas uma câmera com características de um web server, incluindo a digitalização e compactação de vídeo, retirando o processamento da imagem do computador e consequentemente reduzindo a quantidade de informação transmitida. O resultado do vídeo processado é transportado através de uma rede, seja ela cabeada ou wireless, no protocolo TCP/IP, e armazenado em um computador com o Software de Gerenciamento e Controle de Vídeo (NVR).

Este sistema de vídeo em rede utiliza o processamento nas câmeras como forma de reduzir a utilização da banda, permitir a utilização da infra-estrutura de rede existente e ampliar as capacidades e conectividades do sistema de CFTV. Assim é possível proporcionar uma resolução ainda superior, qualidade de imagem consistente, possibilidade de POE (Power Over Ethernet - Alimentação de Energia utilizando o mesmo cabo par trançado que trafega a informação), utilização de dispositivos de rede Wireless (Wi-Fi), possibilidade de integrar PTZ (Pan/Tilt-Zoom - movimentação da câmera nos eixos horizontal, vertical e em zoom, respectivamente), inclusão de áudio, várias entradas e saídas digitais, acionamento de dispositivos extras para integração do sistema geral de segurança, e uma infinidade de provas da flexibilidade.

Não menos importante do que toda esta infra-estrutura de equipamentos que mantém o avanço do CFTV é a transmissão dos dados das câmeras para o software. Fibras Ópticas, Wi-Fi e cabeamento metálico par-trançado UTP e STP são algumas das opções mais usadas em projetos bem elaborados. Tão importante quanto a própria informação, é também a forma como ela é tratada e a qualidade com a qual ela é apresentada. (SOUSA, 2004)

A solução Wi-Fi permite que câmeras estejam espalhadas numa nuvem de alcance do sinal e consigam transmitir dados por sinais de rádio frequência de baixa potência. As câmeras operam com placas de rede (ou associadas aos roteadores que possuam estas placas) e possuem antenas pelas quais recebem e enviam os dados. O sinal irradiado nos casos mais comuns segue o padrão IEEE 802.11: opera na faixa de 2.4 GHz ou 5.2 GHz, área de cobertura restrita, podendo variar de acordo com o alcance do sinal (aproximadamente num raio de até 500m), usualmente com velocidades de 54 à 300Mbit/s embora o range mais utilizado esteja mesmo entre 54 e 108Mbit/s. Esta tecnologia é geralmente mais cara do que os cabeamentos de rede par-metálicos comuns devido ao valor dos equipamentos ativos, mas podem se equivaler para uma quantidade grande de pontos de acesso onde a metragem de cabos aumentaria consideravelmente ou onde há urgência no atendimento à determinados pontos e não há tempo para a instalação de uma infra-estrutura física de cabos.

O cabeamento par trançado é hoje a forma mais utilizada para transmissão de dados em redes de computadores. Com a flexibilidade de instalação, tem conquistado cada vez mais espaço e não tem deixado de evoluir. Os primeiros cabos, os 10BaseT, alcançam o máximo de taxa de transferência de 10Mbit/s. Hoje já existem cabos de par trançado operando em 100 Mbit/s (100BaseT) e 1000 Mbit/s (1000BaseT), atendendo às normas em vigor nas categorias 5, 5E, 6 e 6A. Seu gargalo de instalação está no limite de comprimento do cabo regulamentado pelas normas da EIA/TIA (90 metros por trecho). (DANTAS, 2002)

Com as varias possibilidades de projeto, não há parâmetros comparativos que possam nortear uma decisão acertada e tecnicamente baseada para a viabilidade de utilizar-se uma câmera cabeada, o que demanda mais custos de mão-de-obra, infra-estrutura de tubulação e cabeamento, ou utilizar-se uma solução wireless que elimina a necessidade de um meio de conexão físico entre o software e o dispositivo de captura de imagens, mas inclui o custo dos equipamentos ativos. A falta de uma base sólida na tomada de decisão resulta em perda de tempo, de recursos financeiros e de qualidade em sistemas modernos que deixam a desejar em seu funcionamento devido a falhas de projeto na escolha da melhor tecnologia de transmissão.

A inexistência no mercado, e inclusive no próprio fabricante das câmeras, de uma orientação comparativa entre as soluções de transmissão, embora o produto suporte ambas as tecnologias, impede um embasamento sólido aos projetistas e instaladores no momento de optar por um dos dois meios de transmissão disponíveis. Por conservadorismo o meio físico é mais comumente utilizado, mas é preciso entender que “novas” tecnologias, como wireless, podem reduzir custos em certos casos e em longo prazo, além de oferecer multiplicidade de acessos e a tão desejada mobilidade.

O foco deste trabalho é comparar as tecnologias de cabeamento par-trançado e wireless, de forma a dar rumo para cada uma das soluções de transmissão e firmar cada uma delas em sua melhor utilização.


Tutoriais

Este tutorial pare I apresenta os fundamentos teóricos necessários para que os testes comparativos de uso das soluções de transmissão de sinais das câmeras IP tornem-se possíveis e corretos. Inicialmente são apresentadas noções de comunicação, com ênfase nos sinais transmitidos, e a seguir são apresentadas noções sobre os meios de transmissão, com ou sem fios.

O tutorial parte II apresentará os materiais e métodos utilizados no teste, os resultados dos testes realizados, a avaliação comparativa dos resultados obtidos e as conclusões finais.


Câmeras IP I: Comunicações

Para entender o funcionamento pleno das redes de comunicação é necessário compreender o papel que cada componente de um sistema de comunicação exerce.

O objetivo de um sistema de comunicação é transmitir a informação da fonte (ou origem) até o usuário (ou destino, destinatário). A forma de onda no receptor é desconhecida até que ela seja recebida por ele, ou seja, a transmissão de uma informação é na verdade o envio de mensagens que, a princípio, são desconhecidas pelo receptor.

O modelo genérico de uma rede de comunicação é representado de acordo com a figura 01, ilustrada abaixo. Vê-se, como já foi previamente citado, que há a fonte, que têm a informação que será enviada, o transmissor, que transmite a informação no sistema, o canal de comunicação, por onde a informação trafega, o receptor dessa informação, e o destinatário, ponto final da informação neste trecho de comunicação. (DANTAS, 2002)



Figura 1: Modelo Genérico de Comunicação

O transmissor é o responsável pela adequação do sinal às características do canal escolhido, visando a recuperação do mesmo no destino. Já o receptor deve detectar o sinal recebido e adequá-lo a um formato reconhecido pelo destino. O canal representa o meio físico que é usado no transporte da informação, e pode ser, por exemplo, um cabo de par trançado (blindado ou não), cabo coaxial, cabos ópticos, guias de onda, a própria atmosfera, o vácuo, entre outros. Cada canal possui características de transmissão e suscetibilidade a interferências que necessitam ser adequadas para que a informação possa ser transportada. Como resultado dos efeitos do canal, a informação recebida sempre será diferente da informação transmitida.

Interferências

Os canais de transmissão estão sujeitos a diversos fenômenos que podem degradar o sinal transmitido como a distorção de retardo, de atenuação, distorção harmônica, distorção característica, ruídos, diafonia, eco, phase jitter e drop-out (MF101 Furukawa). Esses fenômenos são brevemente descritos a seguir:

Distorção de Retardo: ocorre quando, num canal, a fase do sinal não varia de forma linear com a frequência, fazendo com que várias componentes de frequência sejam transmitidas em tempos diferentes. Quando o pulso for recebido e interpretado, estará comprometido.

Distorção de Atenuação: ocorre quando há atenuação seletiva das componentes de frequência de um sinal. Quando num sinal ocorre a atenuação demasiada de frequências baixas ou altas, o sinal torna-se deformado.

Distorção Harmônica: acontece devido ao sinal ser amplificado e, por falha de projeto, a intensidade de entrada for excessiva. Há uma excursão pelas regiões não-lineares da curva de transferência e filtragem.

Distorção Característica: causada pelos limites de largura de banda do canal, alonga os pulsos, causando um espalhamento no tempo que interfere nos símbolos adjacentes do sinal.

Ruído: perturbação elétrica aleatória. Pode ser térmico ou impulsivo: o primeiro ocorre devido ao movimento térmico dos elétrons, proporcional à temperatura e à banda passante; o segundo representa perturbações repentinas e esporádicas que podem ter causas diversas, como descargas atmosféricas, explosões, ignições e proximidade à reatores ou motores elétricos.

Diafonia: ocorre quando dois sinais (ou mais) distintos interferem entre si por estarem em canais de transmissão fisicamente próximos.

Eco: reflexão de parte do sinal geralmente devido a variações de impedância.

Jitter de Fase: variação instantânea da fase que ocorre quando a curva do sinal transmitido passa por “zero”.

Drop-Out: perda momentânea da portadora de um sinal.


Estas interferências que podem atingir a transmissão do sinal são problemáticas, pois limitam o desempenho do sistema de comunicação alterando as características do sinal transmitido a ponto até de que o mesmo não seja mais reconhecido ao chegar em seu receptor. Visando diminuir a interferência pode-se utilizar, por exemplo, cabeamento blindado, onde a cobertura metálica (em folha ou malha) é sobreposta ao cabo e aterrada, drenando o ruído que atingiria os cabos internos, seguindo o princípio da gaiola de Faraday.


Figura 2: Transmissão com Ruído

Da mesma forma que a interferência pode atingir
cabos par-metálicos, pode causar perda e/ou distorção de sinal em
sistemas sem fio. Nos sistemas wireless, a interferência pode
ser causada por outros sinais de mesma frequência vindos de uma enorme
quantidade de equipamentos “concorrentes”, incluindo até mesmo os
aparelhos de micro-ondas domésticos. Estas interferências
eletromagnéticas são ainda mais críticas quando em ambientes
industriais, onde geralmente estão concentradas enormes quantidades de
motores e equipamentos que geram interferências fortes e funcionam
usualmente 24 horas por dia.


Quando as interferências
eletromagnéticas são críticas e não podem ser eliminadas, utiliza-se a
fibra óptica como canal de transmissão que, por transmitir luz e não
sinal elétrico é imune a quaisquer interferências como as citadas
acima.


Neste trabalho, será focado principalmente o papel do Canal de Comunicação num link
de câmeras IP, onde serão comparadas as características técnicas
nominais de cada um dos sistemas propostos e as características medidas
in loco com os sistemas implantados. Contudo, para que a
informação do canal de comunicação possa ser entendida
satisfatoriamente, torna-se necessário comentar-se à respeito das
informações pertinentes à transmissão dessa informação, como os tipos
de sinais, largura de banda, taxa de transmissão, capacidade de canal,
entre outros.

Tipos de Sinais

A forma mais comum para a
transmissão de informação é o próprio som que, irradiado pelo ar,
atinge seu receptor. Na comunicação em redes de computadores, o meio de
transmissão mais utilizado é o cabo metálico, por onde um sinal
elétrico (em pulsos) que transporta a informação se propaga. Os sinais
eletromagnéticos também podem transmitir informação, utilizando como
canal de transmissão o próprio ar através de rádio, micro-ondas,
satélite, e outros. Este sinal que carrega a informação pode ser de
duas formas: analógico e digital. (SOUSA, 2004)


O sinal analógico é o que
varia continuamente ao longo do tempo. Dados como áudio e vídeo, que
originalmente são provenientes de sensores analógicos e convertidos em
digital posteriormente, são analógicos, pois variam ao longo do tempo
com formas e amplitudes características. A forma de onda dos sinais
analógicos é uma função do tempo que tem uma escala contínua de valores,
por exemplo: a voz humana captada por um microfone, como exemplo da
figura abaixo (figura 03). Ou seja: num determinado instante de tempo
há uma infinidade de valores possíveis para aquele ponto da onda.





Figura 3: Representação de um Sinal de Voz


[/center]
Com um pequeno sinal, mesmo
sem compactação, ou modulação, é possível transmitir uma gama enorme
de informações. Entretanto, como o foco deste estudo é o canal de
comunicação, há mais contras do que prós quando tratamos de sinais
analógicos.


Ao transmitir um sinal
analógico, seja por qualquer meio de transmissão, o mesmo sofre
atenuações e interferências durante seu percurso do emissor ao
receptor. Neste trecho o sinal todo pode ser atenuado ou apenas algumas
partes podem ser danificadas. O problema está na reconstituição deste
sinal pelo receptor, pois, em vista dos inúmeros níveis possíveis da
curva da onda naquele instante de tempo onde houve a variação do sinal,
o receptor pode reconstruir a curva utilizando vários métodos, mas não
há garantias de que o sinal reconstituído seja igual ao que foi
transmitido originalmente.


Um sistema de fácil identificação que demonstra isso é o sistema em broadcasting
de televisão analógica: durante o percurso do emissor até a antena
conectada ao aparelho que reconstrói a imagem a partir do sinal captado
há geralmente uma distância grande e repleta de interferências e
obstáculos. O que ocorre então são os conhecidos “chuviscos” e as
perceptíveis diferenças de qualidade de imagem entre canais diferentes,
televisores distintos, clima, dependendo da qualidade de recepção do
sinal.
Já um sinal digital é uma
função do tempo com um conjunto discreto de valores, ou seja, se o
sinal digital é do tipo binário, apenas dois valores são possíveis. Os
sinais digitais são produzidos por equipamentos de processamento de
dados ou por conversores que digitalizam informações analógicas. Se os
dados consistirem de texto alfanumérico, serão caracteres codificados
com um dos vários formatos-padrão existentes, como exemplo o ASCII, o
EBCDIC, o Baudot e o Hollerith. O material textual é então transformado
em um formato digital para que possa ser processado por um sistema
digital. Um exemplo simples de informação digital é um trem de pulsos
quadrados de amplitudes 0 e 1 (em Volts); conforme ilustra a figura 04,
abaixo:





Figura 4: Representação de um Sinal Digital
Este tipo de sinal, embora
originalmente carregue uma quantidade inferior de informação, já que
cada nível representa apenas um bit, pode ser conciliado com modulações
variadas que aumentam muito a capacidade de informação no trem de
bits, e com uma enorme vantagem: a reconstituição do sinal é fácil.
Utilizando o mesmo exemplo citado para o sinal analógico pode-se notar
facilmente os ganhos trazidos pelo sinal digital quando comparamos um
sistema broadcasting de televisão digital e analógico. No sistema
digital de televisão broadcasting não há “chuviscos” ou diferenças de
imagem, independente do clima, dos obstáculos, da interferência, ou do
nível de sinal que chega ao receptor. Obviamente há uma amplitude
mínima de sinal que deve ser obedecida para que o sinal original possa
ser reconstruído, mas há uma facilidade imensa em fazê-lo já que num
determinado instante há níveis discretos e conhecidos pelo receptor que
o sinal deveria obter.


Supondo que num sistema
binário o sinal foi emitido com os bits 0 e 1, porém, após passar por
interferências, o sinal recebido foi 0,24 e 0,9. Facilmente nota-se que
o primeiro bit foi 0 (zero) e o segundo foi um bit 1, pois foram os
valores pré-determinados para cada bit de informação mas foram
recebidos após sofrerem atenuações.


Seja utilizando o sinal
analógico ou o sinal digital o sistema de comunicação deve manter a
forma de onda original ou garantir que esta possa ser recuperada pelo
receptor. Assim, as técnicas de transmissão e codificação, aliadas à
escolha do canal apropriado, são fatores de sucesso da transmissão.


Largura de Banda e Taxa de Transmissão


É necessário o bom
entendimento de cada uma destas expressões devido à limitação existente
no canal de comunicação (ou meio físico) envolvido na transmissão,
ponto principal deste trabalho.


Num sinal analógico
fundamental, descrito por uma onda senoidal, representa-se a variação
de amplitude com uma determinada frequência ao longo do tempo. No caso
da senoide, há 3 parâmetros principais: a amplitude, que está
relacionada ao valor absoluto que o sinal atinge ao longo de sua onda, a
fase, que representa a posição da onda deste sinal no instante t=0s
(zero segundos), e a frequência que, segundo o IEEE, é definida como
número completo de variações dos ciclos de uma senoide por unidade de
tempo, medida em Hertz, de acordo com o SI. (DANTAS, 2002)





Figura 5: Modelo de Onda Senoidal



Como exemplo de sinal
analógico descrito por um conjunto de senoides, podemos citar o som,
formado por senoides com frequências diferentes. Admite-se que o ouvido
humano percebe frequências entre 20Hz e 20.000Hz, sendo que as mais
perceptíveis são as frequências baixas (sons graves). No entanto, é raro
para que um ser humano emita ou perceba sons que atinjam estes
extremos de frequência. Então, para uma comunicação de voz, o range de
frequências de 300Hz a 3400Hz permite que uma conversação transmitida
seja satisfatoriamente compreendida por seu ouvinte destinatário. Esta é
a faixa de frequência utilizada na telefonia.








Figura 6: Modelo de Onda Senoidal com Frequências Diferentes
Foi o matemático francês Joseph Fourier
que desenvolveu a ideia de que um conjunto de frequências pode
representar uma informação. Ele desenvolveu uma teoria que permitia
representar um sinal qualquer como uma soma de sinais com frequências,
fases e amplitudes diferentes. Este conjunto de senoides, chamado de
espectro de sinal, teve então sua representação conhecida como Teorema
de Fourier. Com ela, pode-se analisar a transmissão de um sinal por
meio da transmissão de cada um de seus componentes senoidais, ou seja,
para que o sinal recebido seja igual ao transmitido, nenhum dos
componentes emitidos poderão ser alterados até a recepção. Desta forma,
a frequência tornou-se o principal parâmetro que determina a
característica de interação entre o meio de transmissão (ou canal) e o
sinal transmitido.


Matematicamente, o sinal
original é igual a uma soma de infinitas componentes, o que, em termos
de implementação, seria praticamente impossível devido à quantidade de
informação. Por isso, para cada aplicação é verificado o número mínimo
de frequências que a representação satisfatória do sinal exige, de tal
forma que a transmissão da informação seja completa. Assim é definido o
valor conhecido como banda-passante ou largura de banda. (MF101
Furukawa)


A tabela a seguir apresenta alguns valores de largura de banda padronizados para as aplicações mais comuns:



Tabela 1: Largura de Banda de Alguns Sinais





TIPO DE SINAL



LARGURA DE BANDA (HZ)
Voz em Telefonia
3.100
Música Clássica 20.000
Sinal de Vídeo (Banda Base) 4.200.000
Sinal de Vídeo (Videolaser) 5.000.000



O sistema de transmissão a
ser usado deverá possibilitar que todas estas frequências possam ser
transportadas entre a fonte e o destino, sendo então possível a
recuperação da forma de onda do sinal que representa a informação.
Portanto a banda passante do canal de transmissão deverá ser igual ou
superior que a do próprio sinal que trafegará no canal, pois, caso isto
não seja verdade, a deformação do sinal pode causar uma recepção falha
de tal forma que o sinal recebido seja irrecuperável.


A tabela a seguir apresenta
os valores de banda passante para alguns meios de transmissão mais
conhecidos em comunicações, como a telefonia, a radiodifusão AM e FM,
os cabos metálicos de par-trançado de várias categorias e os cabos
metálicos coaxiais:



Tabela 2: Meios de Transmissão e respectivos valores de banda passante





MEIO DE TRANSMISSÃO



BANDA PASSANTE (HZ)
Rede Telefônica (antiga) 4.000
Áudio em Radiodifusão AM 5.000
Áudio em Radiodifusão FM 15.000
Cabo Par-Trançado Categoria 3 16.000.000
Cabo Par-Trançado Categoria 5 100.000.000
Cabo Par-Trançado Categoria 6 250.000.000
Cabo Par-Trançado Categoria 6A 500.000.000
Cabo Coaxial 1.000.000.000






Sinais digitais têm uma
forma de onda conhecida como “trem de pulso”, que também pode ser
analisado pelo Teorema de Fourier, citado anteriormente. Neste caso, há
uma largura de banda mínima que deverá ser respeitada pelo sistema de
transmissão para representar determinado sinal digital, como podemos
ver na tabela a seguir:






Tabela 3: Banda Passante dos sinais digitais





SINAL DIGITAL



BANDA PASSANTE (HZ)
Ethernet (10 Mbit/s) 7.500.000
Fast-Ethernet (100 Mbit/s) 31.250.000
Gigabit-Ethernet (1000Mbit/s) 62.500.000
10-Gigabit-Ethernet (10Gbit/s) 450.000.000


No caso de sistemas de
comunicação digital são transmitidos sinais originalmente digitais ou
sinais que foram digitalizados, mas sempre sinais discretos. O
problema, neste caso, da banda passante, estará relacionado à técnica
de codificação associada e às taxas de bits de cada sinal digital.
Diversas técnicas de codificação podem ser utilizadas para garantir a
taxa de transmissão necessária, porém, todas elas escolhem um ou mais
símbolos discretos com 2 ou mais níveis.









Figura 7: Sinal digital binário, ternário e quaternário


Potência do Sinal
A “força” com a qual o
chega ao receptor é muito importante no projeto de redes de transmissão
de dados, pois, caso a potência recebida seja pequena, a correção do
sinal pode tornar-se impossível ou errônea. Os termos “atenuação” e
“ganho” de um sistema de comunicação referem-se à diminuição e aumento,
respectivamente, da potência do sistema que, por sua vez, se relaciona
com a amplitude do sinal transmitido.


Os estudos ligados à
transmissão de sinais elétricos tiveram início no século XIX, quando o
logaritmo era a ferramenta matemática mais utilizada. Na ocasião, foi
definida uma unidade de medida (Bel) que relacionava duas grandezas por
meio de logaritmos. Hoje a padronização internacional adota a
utilização de seu submúltiplo, o conhecido decibel (em sua abreviação:
dB). (MF101 Furukawa)


O decibel, como o conhecemos, é definido pela fórmula:






Onde:




  • dB = decibel (relação de potências);
  • POTsaída = potência de saída do circuito;
  • POTentrada = potência de entrada (ou de referência) do circuito.


Atribuindo valores à
fórmula, tem-se uma relação dos valores de dB com a relação de
potências (saída e entrada), conforme a tabela abaixo:



Tabela 4: Relação de Valores em dB com Potência





SINAL DIGITAL



BANDA PASSANTE (HZ)
30 1000
20 100
10 10
6 4
3 2
-3 0,5
-6 0,25
-10 0,1
-20 0,01
-30 0,001


Ou seja, quando se diz que
um sinal teve atenuação de -3dB, significa matematicamente que apenas
50% da potência do sinal emitido chegou ao receptor. Para uma atenuação
de -6dB, 75% da potência do sinal é perdida.
A perda de sinal durante o
percurso é iminente, já que haverá atenuação em qualquer meio de
transmissão utilizado. O ruído que incide no sinal durante o trecho de
transmissão é adicionado ao sinal, provocando variação em sua forma. A
relação entre a intensidade do sinal original e o ruído absorvido
constitui um parâmetro chamado Relação Sinal/Ruído (ou, do inglês, Signal Noise Ratio – SNR). Esta grandeza é adimensional, calculada a partir das potências em decibéis do sinal e do ruído do sistema.


Quanto maior for o valor da
Relação Sinal/Ruído, melhor será o desempenho da transmissão, pois
sabe-se que a quantidade de ruído recebida deve ser menor do que a
quantidade de sinal.



Última edição por Felipe Marques em Sab 13 Abr - 12:14, editado 3 vez(es)

_________________
Web Designer, Montagem e Manutenção de Computadores.
Criação de Sites , logos, personalização de Hotspot, animações em flash . skype : felipe.wagner5
avatar
Felipe Marques
Especialista
Especialista

Mensagens : 69
Pontos : 2565
Reputação : 500
Data de inscrição : 10/01/2013

Ver perfil do usuário

Voltar ao Topo Ir em baixo

Tutorial Câmeras IP (Continuação)

Mensagem  Felipe Marques em Sab 13 Abr - 12:08

Cameras IP I: Transmissão Com Fio



Nas redes de comunicação há
basicamente duas categorias de meios de transmissão: os meios guiados e
os meios não guiados. Um meio guiado é a transmissão por cabos ou fios
de cobre, onde os dados transmitidos são convertidos em sinais
elétricos que propagam pelo material condutor, e a transmissão por
fibras ópticas, onde os dados são convertidos em sinais luminosos e
então propagados pelo material transparente da fibra óptica. Quanto aos
meios não-guiados, podemos citar a transmissão por irradiação
eletromagnética, onde os dados transmitidos são irradiados através de
antenas para o ambiente, como por exemplo as transmissões via satélite,
infravermelho, bluetooth e wireless. Seja qual for a
escolha do meio de transmissão para determinado sinal, cada um
influencia no sinal transmitido limitando a largura de banda disponível,
provocando distorções e atenuações.



Cabos Metálicos
Os canais de transmissão
guiados por cabos metálicos são sempre descritos por parâmetros
principais, característicos de cada condutor metálico, como a
resistência, indutância, capacitância e a condutância, que variam de
acordo com a geometria dos condutores e propriedades dielétricas dos
materiais de revestimento dos cabos. De uma forma geral, podemos
descrever um canal de comunicação metálico como um arranjo de
resistências e indutâncias em série, unidas a capacitâncias e
condutâncias em paralelo, todas por unidade de comprimento do condutor.


Como principais meios metálicos, podemos citar os cabos coaxiais e os cabos de par trançado.
Cabos Coaxiais


Embora os cabos coaxiais
sejam largamente utilizados para Circuitos Fechado de Televisão
Analógicos, e ainda muito utilizados também para sistemas de TV a Cabo,
não se aplicam com tanta demanda em cabeamentos de CFTV para câmeras
IP. Isto se deve principalmente à sua dificuldade de manuseio e
conexões, aliada ao desempenho prejudicado pela atenuação devido aos
ruídos térmicos e pela intermodulação, que ocorre quando vários canais
são usados através da técnica de modulação por frequência (DANTAS,
2002).



Cabos de Par-Trançado
Já os cabos metálicos de
par trançado são largamente utilizados na atualidade, principalmente
por seu avanço tecnológico constante nos últimos anos, seu fácil
manuseio, seus acessórios, que causaram uma tendência global a adotá-lo
como padrão para redes ethernet e TCP/IP nas comunicações de dados.


Os cabos UTP de par
trançado consistem basicamente em pares de fios de cobre isolados e
trançados entre si, com a intenção de causar, com este trançar de
pares, a redução do acoplamento gerado entre eles devido à indutância
mútua e ao desbalanceamento capacitivo, minimizando assim os efeitos da
diafonia e do ruído. O trançamento dos pares aumenta também o
balanceamento entre os condutores, maximizando o efeito de cancelamento
de correntes, o que protege o par de interferências externas.


Na comunicação de dados, os
cabos de pares metálicos trançados mais utilizados são de 4 e 25
pares, mas há disponíveis também, principalmente com aplicações para a
área de telefonia, os cabos com 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 600,
1200, 2400 e 3600 pares, além é claro de encomendas especiais para
atender a demandas específicas das grandes empresas de
telecomunicações. (MF101 FURUKAWA)









Figura 8: Cabos UTP Categoria 5E com 4 pares e 25 pares

Além da quantidade de pares
que contém o cabo, há também a especificação da bitola de cada um dos
condutores de cobre, identificados pelo Sistema AWG (American Wire Gauge).
O parâmetro AWG representa ao condutor o número de vezes que a bobina
de fio de cobre puro original (com 8 milímetros de diâmetro) deve ser
processado para atingir sua bitola final. A relação destes valores de
AWG com o diâmetro em milímetros é inversamente proporcional, ou seja,
quanto maior o valor em AWG, menor será o diâmetro do cabo em
milímetros. Por exemplo, um cabo com 23 AWG possui um diâmetro de 0,57
milímetros, já um cabo com 24 AWG tem seu diâmetro de 0,51 milímetros.


Como já foi citado
anteriormente, há uma necessidade de eliminar a interferência que chega
ao sinal transmitido, e para isto surgem os cabos blindados. Nos cabos
metálicos de par trançado, há algumas classificações importantes: Os
cabos U/UTP, sigla que significa, do inglês, Unshielded Twisted Pair, ou seja, Par Trançado Não Blindado. Há ainda os cabos F/UTP (Foilled Twisted Pair, ou par trançado com blindagem em folha), SF/UTP (Screnned Twisted Pair, ou par trançado com blindagem em malha) e o mais conhecido S/UTP (Shielded Twisted Pair, ou par trançado blindado), entre outros com aplicações mais específicas.


Os cabos F/UTP e SF/UTP são cabos de 4 pares com uma camada de blindagem metálica em forma de folha (foilled) ou em forma de malha (screened)
que recobre todos os pares trançados entre si. Esta blindagem aplicada
aos cabos proporciona uma proteção contra interferências de ondas
eletromagnéticas, reduzindo também a irradiação gerada pelo próprio
cabo que poderia afetar os demais condutores ao seu redor. Estas
características tornam este tipo de cabo largamente aplicado em
ambientes ruidosos. Efetivamente esta proteção depende de vários
fatores, como por exemplo, as frequências das radiações que devem ser
bloqueadas, a espessura da blindagem, o tipo de metal e a qualidade da
ligação ao aterramento, item importantíssimo num sistema de cabeamento
blindado.









Figura 9: Cabo F/UTP (blindagem em folha) com 4 pares

Também parte do canal de
transmissão são os conectores que unem os cabos metálicos aos
equipamentos de transmissão de dados. Segundo a norma EIA/TIA, padrão
T568-A (melhor explicada à frente), há quatro tipos de conectores
padrões: 8 Posições, 8 Posições Chaveado, 6 Posições e 6 Posições
Modificado. Os dois primeiros são conhecidos pelo nome RJ-45 (Registered Jack),
e os dois últimos por RJ-11. Para este trabalho, que foca a
comunicação de dados entre dispositivos de computadores, os conectores
de maior importância são os RJ-45, conforme ilustrados na figura
abaixo.











Figura 10: Conector RJ-45 Fêmea Categoria 5E (à esq.) e macho (à dir.)

Os canais de comunicação
onde são utilizados cabos de par trançado são compostos pelo próprio
cabo metálico de par trançado, pelos conectores (sejam eles em painéis
de conexão ou em tomadas) e pelos chamados cordões de manobra.











Figura 11: Patch Panel (ou painel de conexão) e Patch Cord (ou cordão de manobra)


Para que a transmissão dos
dados de um a outro extremo deste sistema seja satisfatória, todo o
conjunto deverá atender às especificações de desempenho. Estes
parâmetros estão relacionados, de uma forma geral, com a atenuação
sofrida pelo sinal devido às reflexões e a relação sinal/ruído, já
discutida anteriormente.



Categorias e Normas de Cabos Metálicos
No início de 1985,
preocupadas com a falta de uma norma que determinasse parâmetros das
fiações em edifícios comerciais, os representantes das indústrias de
telecomunicações e informática solicitaram para a CCIA (Computer Communication Industry Association) que fornecesse uma norma que abrangesse estes parâmetros. Ela então solicitou para a EIA (Electronic Industries Associaton) o desenvolvimento da norma que, em julho de 1991, foi publicada como a 1ª versão da norma EIA/TIA 568 (Electronic Industries Associaton/ Telecommunications Industry Association). Subsequentemente, vários boletins técnicos foram sendo emitidos e incorporados a esta norma.


Em janeiro de 1994, foi
emitida a norma EIA/TIA 568 A. Com a criação desta e suas
complementares (569, 606 e 607), houve uma mudança no modo de agir dos
usuários de sistemas. Chegou-se à conclusão de que os sistemas de cabos
deveriam ser integrados, o cabeamento deveria permitir o tráfego dos
sinais independente do fabricante, da fonte geradora, ou do protocolo
transmitido, este sistema deveria apresentar uma arquitetura aberta, sem
seu processamento centralizado, e deveria permitir a transmissão de
sinais com altas taxas como 100Mbits/s e mais. (MARTIGNONI, 2004)


Logo após a publicação da EIA/TIA 568-A, a associação ISO/IEC (International Standards Organization/International Electrotechnical Commission)
desenvolveu um padrão de cabeamento internacional denominado de
ISO/IEC 11801, equivalente à norma publicada pela EIA/TIA 568-A, que
foi publicado no ano de 1995.


Juntas, estas duas
organizações internacionais classificam os cabos metálicos de par
trançado em categorias (EIA/TIA 568B) e classes (ISO/IEC 11801),
padronizando suas características e equiparando os produtos oferecidos
pelos diferentes fabricantes mundiais.


A classificação da
EIA/TIA-568B, que é sua edição vigente, e as classes de cabos da
ISO/IEC 11801 podem ser vistas nas tabelas 05 e 06, abaixo:







Tabela 5: Classificação segundo a EIA/TIA-568B (Edição Vigente)







EIA/TIA-568B





LARGURA DE BANDA





OBSERVAÇÕES
Categoria 1 1 MHz Não reconhecidas pela EIA/TIA
Categoria 2 4 MHz
Categoria 3 16 MHz
Categoria 4 20 MHz
Categoria 5 100 MHz
Categoria 5E 100 MHz
Categoria 6 250 MHz
Categoria 6A 500 MHz
Categoria 7 600 MHz Não definida oficialmente pela TIA









Tabela 6: Classificação segundo a ISO/IEC 11801 (Edição Vigente)







ISSO/IEC 11801





LARGURA DE BANDA
Classe A 100 KHz
Classe B 1 MHz
Classe C 16 MHz
Classe D 100 MHz
Classe E 250 MHz
Classe Ea 500 MHz
Classe F 600 MHz


O incremento na largura de
banda dos cabos conforme a categoria e classe aumentam são resultados
de melhores projetos e de processos de manufatura mais elaborados. De
maneira geral, a geometria do cabo, o passo de trançamento entre os
pares e os materiais utilizados no cobre e no isolante são fatores
importantes para que estes resultados sejam melhores. Isso garante aos
cabos uma velocidade de transmissão superior, como nota-se na relação
com a banda requerida da tabela abaixo para as aplicações ethernet:







Tabela 7: Banda Requerida para Aplicações Ethernet







APLICAÇÃO





VELOCIDADE





BANDA REQUERIDA
Ethernet 10 Mbit/s 7,5 MHz
Fast Ethernet 100 Mbit/s 31,25 MHz
Gigabit Ethernet 1.000 Mbit/s 62,5 MHz
10 Gigabit Ethernet 10.000 Mbit/s 450 MHz


As principais características das categorias são as seguintes:




  • Categoria 1: Utilizado em instalações telefônicas, porém inadequado para transmissão de dados.
  • Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de dados a até 2.5Mbit/s e era usado nas antigas redes Arcnet.
  • Categoria 3: Cabo de par trançado
    sem blindagem muito usado em redes na década de 90. A principal
    diferença do cabo de categoria 3 para os obsoletos cabos de categoria 1
    e 2 é o entrançamento dos pares. Enquanto nos cabos 1 e 2 não existe
    um padrão definido, os cabos de categoria 3 (assim como seus
    subsequentes) possuem pelo menos 24 tranças por metro e por isso são
    muito mais resistentes a ruídos externos. Cada par de cabos tem um
    número diferente de tranças por metro, o que atenua as interferências
    entre os pares de cabos.

  • Categoria 4: Cabos com uma
    qualidade um pouco melhor que os cabos de categoria 3. Este tipo de
    cabo foi muito usado em redes Token Ring de 16Mbit/s. Em teoria podem
    ser usados também em redes ethernet de 100Mbit/s, mas na prática isso é incomum, pois não são viáveis e deixaram de ser produzidos.

  • Categoria 5: A grande vantagem
    desta categoria de cabo sobre as anteriores é a taxa de transferência:
    eles podem ser usados tanto em redes de 100Mbit/s, quanto em redes de
    1Gbit/s.

  • Categoria 5e: Os cabos de categoria
    5e são os mais comuns atualmente, com uma qualidade um pouco superior
    aos de categoria 5. Eles oferecem uma taxa de atenuação de sinal mais
    baixa o que auxilia nos cabos mais longos, principalmente próximo dos
    90 metros máximos permitidos pela norma.

  • Categoria 6: Utiliza cabos de 4
    pares, semelhantes aos cabos de categoria 5 e 5e. É uma opção de alta
    performance para um sistema estruturado, permitindo suporte para
    aplicações como voz tradicional (telefone analógico ou digital), VoIP, Ethernet (10 Base-T), Fast Ethernet (100 Base-TX) e Gigabit Ethernet
    a 4 pares (1000 Base-T), com melhor performance em relação à Categoria
    5e. Permite ainda suporte para aplicações a 10Gbit/s sem investimentos
    adicionais na infra-estrutura.

  • Categoria 6A: Permite uma maior
    banda passante devido à espessa camada de proteção de reveste o cabo em
    seu exterior, diminuindo a interferência com outros cabos, além da
    convencional cruzeta incluída na construção dos cabos Categoria 6 que
    aumenta a distância entre os 4 pares trançados no interior do cabo.

  • Categoria 7: Esta categoria de
    cabos ainda não foi definida oficialmente, mas também utilizam 4 pares
    de fios, porém com conectores mais sofisticados, o que torna esta uma
    solução mais cara. Tanto a frequência máxima suportada, quanto a
    atenuação de sinal são melhores que nos cabos categoria 6.



A categoria dos cabos
par-trançado podem ser encontradas impressas na capa dos cabos, entre
outras informações, como pode ser observado abaixo. (MORIMOTO, 2006)









Figura 12: Impressão na capa do Cabo UTP Categoria 5E

Vale lembrar que a velocidade de transmissão do Fast-Ethernet,
100 Mbit/s, só é alcançada com uma largura de banda de 31,25 MHz, ou
seja, analisando as categorias dos cabos, só é possível atender esta
banda requerida com os cabos de categoria 5 ou superior.


Se a velocidade de
transmissão dos cabos e a banda requerida estão diretamente associados
às características dos cabos como a resistência, condutância,
indutância e capacitância, como fora citado há pouco, a distância deste
condutor também causará alterações nestes valores importantes para a
transmissão dos dados. Para assegurar que os cabos ofereçam larguras de
banda compatíveis com suas categorias e consequentemente alcancem as
velocidades de transmissão para o qual foram projetados, as normas de
instalação de cabeamento estruturado ditam algumas diretrizes a serem
seguidas.


De acordo com as normas
publicadas EIA/TIA–568 e EIA/TIA-606, também no Brasil regulamentada
pela ABNT através da NBR 14565 – Procedimento básico para elaboração de
projetos de cabeamento de telecomunicações para rede interna –, o
comprimento máximo dos cabos de um cabeamento horizontal deverá ser de
90 metros, sendo que 10 metros a mais são aplicáveis a cabos de manobra
(denominados patch cords).


Há ainda regulamentações
nestas normas quanto aos componentes que devem ser utilizados num
cabeamento horizontal, que são: o próprio Cabo UTP, os cabos de Manobra
(ou Patch Cords) e os Conectores ou Painéis de Conexão (Conectores RJ-45 avulsos ou Patch Panels).


Como o intuito principal
deste trabalho é testar a capacidade de transmissão nominal e real de
canais de transmissão, torna-se imprescindível a necessidade de seguir
cada uma das normatizações estabelecidas pela EIA/TIA e ISO/IEC para
com os cabos utilizados nos testes para que a os resultados não sejam
influenciados pela má instalação, utilização inadequada ou má qualidade
do produto utilizado para os testes.


Câmeras IP I: Transmissão Sem Fio



A seção anterior apresentou
a comunicação através de meios guiados, ou seja, através da
transmissão por irradiação eletromagnética.



Wireless

Dá-se o nome de Wireless ou Wi-Fi (Wireless Fidelity)
a toda a comunicação que é feita sem a conexão por meio de fios, como a
transmissão via rádio, telefonia celular, infravermelho, Bluetooth, sistemas de paging, entre outros. (SOUSA, 2004)


Quando uma rede local de computadores é formada por tecnologia sem fio, temos uma rede “wireless lan”. Nestas redes, os hosts possuem placas específicas para esta tecnologia, como por exemplo, placas de rede wireless 802.11b, que se comunicam através sinais emitidos e recebidos por suas antenas com os roteadores wireless da rede na forma de sinais de rádio de baixa potência.


A utilização de redes wireless
cresce a cada ano graças à facilidade de instalação, onde não é
necessária a implantação de qualquer infra-estrutura, aliada à
tecnologia wireless embarcada nos computadores disponíveis no
mercado. Na atualidade, todos os computadores móveis já são comprados
contendo placas embutidas de rede 802.11b/g. As redes wireless
também são uma excelente saída quando não há tempo para a montagem de
uma infra-estrutura, e há uma necessidade emergencial para atender uma
grande quantidade de pontos, como numa palestra ou eventos similares,
pois pode-se apenas conectar um roteador wireless a um ponto da
rede que esteja conectado à internet e todos os usuários que estiverem
na nuvem de alcance daquele sinal terão uma rede à sua disposição.


As redes sem fio não
substituem totalmente as redes cabeadas por vários motivos, como
podemos citar a segurança e a velocidade, mas podem ser usadas em
combinação com LANs cabeadas, onde os pontos que necessitam de
mobilidade são ligados à rede pelo meio wireless e as estações fixas são ligadas à rede via cabo metálico.


As vantagens de uma rede local wireless
são várias, porém suas facilidades sempre se depararam com o problema
da falta de padronização. Este problema era um obstáculo ao crescimento
efetivo das tecnologias wireless, uma vez que cada fornecedor
apresentava uma abordagem diferente, o que fazia com que os usuários
se retraíssem, evitando as soluções proprietárias.


Como esta tecnologia tinha
uma grande perspectiva de crescimento o IEEE estabeleceu, em meados dos
anos 90, um comitê para definir protocolos de transmissão para redes
sem fio. Este comitê, ou grupo de estudo como é chamado, foi o
802.11. Em meados de 1997 foram aprovados os primeiros padrões para
redes sem fio: IEEE 802.11a e 802.11b. Certamente, o sucesso do padrão
está conectado à convergência da interoperabilidade entre diversas
abordagens proprietárias para uma abordagem padronizada. (DANTAS, 2002)


A introdução do IEEE
802.11, semelhantemente ao que ocorreu com as clássicas redes guiadas,
permitiu um aumento no número de fabricantes que puderam prover
serviços de redes locais wireless baseados em um sistema padrão
e aberto. Aliado a isto, vieram também a maior competitividade e a
consequente redução dos custos desta tecnologia.


Em geral, a responsável por
uma variedade de funções de transmissão de dados é a camada de enlace
(camada 2 do modelo OSI), incluindo também a certificação dos dados
antes de serem transmitidos pelo sistema cabeado ou a rádio, bem como
as funções de controle de fluxo e de erro. A subcamada de controle de
acesso à mídia, que ocupa a porção mais baixa da camada de enlace de
dados, como seu próprio nome sugere, controla o acesso ao meio físico
de transmissão. Aí está concentrada a maior atenção por parte do
comitê.


Com a normatização 802.11, o IEEE define os chamados CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance) e RTS (Request to Send)/CTS (Clear to Send)
como métodos de controle de acesso ao meio em redes WLAN. Neste caso, o
equipamento que deseja transmitir dados envia um sinal equivalente a
um RTS de uma comunicação serial aos transceptores das estações de
trabalho da rede e efetivamente transmite a informação somente após
receber o CTS correspondente da rede, que se encontrará no estado de
espera para que possa haver a transmissão da informação. Caso o CTS não
seja recebido pelo usuário que deseja iniciar uma transmissão na rede,
será entendido que o canal está ocupado, e uma nova tentativa de
conexão será feita num intervalo aleatório de tempo. Portanto, o
usuário apenas transmite quando receber o sinal de que o canal está
efetivamente livre. (DANTAS, 2002)


Para as diversas
implementações do padrão, foram escolhidas faixas de frequência que não
necessitavam de licenciamento das Agências reguladores, como o ISM e
U-NII. A faixa do ISM compreende três segmentos do espectro: de 902 a
928 MHz, de 2400 a 2483,5 MHz e de 5725 a 5825 MHz. Já a U-NII, apenas
um segmento que varia de 5150 a 5825 MHz. (MF101 FURUKAWA)


Como principais vantagens das redes wireless, podemos citar omenor custode
instalação e exploração, já que não há necessidade de cabeamento; a
maior rapidez de instalação e distribuição, considerando que não é
necessária a existência de uma grande infra-estrutura de cabeamento; e a
mobilidade total dentro dos limites de alcance do sinal, já que não é
uma topologia fixa.


Como desvantagens, entramos
no assunto da qualidade de serviço, uma vez que é inferior àquela que
se verifica para as redes cabeadas já que os cabeamentos par-metálicos
de categorias 5E, 6 e 6A oferecem hoje uma maior taxa de transmissão –
superior às redes Ethernet de 100 Mbit/s; e a segurançanos
aspectos de confidencialidade e integridade dos dados transmitidos, já
que as interfaces de rádio são “abertas”, facilitando a escuta de
informação por parte de intrusos. Este último ponto constitui talvez o tema de maior preocupação no âmbito das redes sem fios.


Há ainda a questão de
interferência, pois a frequência de 2,4 GHz é uma faixa liberada no
Brasil e em grande número dos países, isto é, não é necessário obter
nenhum tipo de autorização junto ao órgão responsável local, o que
impulsiona ainda mais a utilização de tecnologias que utilizam esta
faixa, sejam as WLANs baseadas em 802.11, o Bluetooth (IEEE 802.15) ou outras tecnologias wireless menos conhecidas.


A questão que deve ser
observada é que um sistema operando no local pode causar interferência
em outro, a ponto de nenhum conseguir estabelecer comunicação de forma
satisfatória. Além de equipamentos de telecomunicações existem ainda
muitos outros que podem causar interferências na faixa de 2,4 GHz, como
os fornos de micro-ondas domésticos.
Topologias

Quanto à topologia, as redes wireless podem ser do tipo Ad-Hoc ou do tipo Infra-Estruturadas.


As redes infra-estruturadas são aquelas que, como o próprio nome diz, contam comuma infra-estrutura física de suporte que interliga os dispositivos wireless à rede, como por exemplo, acess points.
Neste caso existe um elemento concentrador e este se torna o
equipamento central da rede, que estabelece a comunicação com várias
estações clientes e detém as configurações de segurança (autorização,
autenticação, controle de banda, filtros de pacote, criptografia, etc.).
Este modelo facilita a interligação com redes cabeadas e/ou com a
Internet, já que em geral o concentrador também desempenha o papel de gateway.


Numa estrutura de rede física, estão presentes múltiplos nós (chamados de stations) ligados aos pontos de acesso (Access Points), que têm como dispositivo equivalente nas redes cabeadas, o hub ou roteador. O AP (Acess Point) está tipicamente ligado a uma rede ethernet e comunica com as estações através de uma antena emitindo e recebendo sinais de radiofrequência. As estações são usualmente notebooks ou outros aparelhos equipados com placas de rede 802.11g/b/n, quepermitem o acesso via rádio através dos pontos de acesso.


Um AP e múltiplas estações inseridas na área de cobertura do primeiro formam um BSS (Basic Service Set). Estes são geralmente interligados pelo sistema de distribuição ou DS (Distribution System). Um
sistema de distribuição liga entre si distintos BSSs através dos APs
de modo a constituir uma rede única, permitindo assim estender a
cobertura a uma maior área geográfica. A rede no seu todo é neste
contexto designada deESS(Extended Service Set). Além disso, o sistema de distribuição interliga através dos APsas várias redes wireless que formam um ESScom outras LANs, como pode ser visto na figura abaixo:









Figura 13: Representação de uma rede 802.11 Infra-Estruturada


As redes 802.11 suportam roaming entre pontos de acesso, isto é, um utilizadorconsegue ter continuidade de sessão quando comuta entre pontos de acesso pertencentes ao mesmo ESS. Compete aos APsgerir todo o processo de handover
através da troca de mensagens de sinalização, cabendo ao sistema de
distribuição a transferência de dados entre os diferentes pontos de
acesso.


Já as redes Ad-Hoc são
redes que não necessitam de qualquer suporte físico, permitindo assim a
constituição de uma rede de forma espontânea entre estações, ou seja,
conecta dois pontos sem a necessidade de cabos ou ainda de um terceiro
equipamento ativo, como um acess point, roteador wireless
ou similar.É o tipo de estrutura em que não existe um ponto central de
distribuição, neste caso as estações estão interconectadas entre si.


Estas redes não estruturadas formam um ou mais BSSs, designados por IBSS. Um
BSS comporta um conjunto de estações que usam a mesma frequência de
rádio, comunicando diretamente entre si. Neste caso, uma estação não
consegue falar com outra se não estiver dentro do seu alcance do sinal
de rádio. Há inerentes limitações de alcance, pois sabe-se que a
potência do sinal RF decai com o aumento da distância, sendo que no
caso da propagação através de obstáculos o decaimento é ainda mais
elevado. Não existe, portanto, qualquer ponto de acesso que, estando
ligado ao sistema de distribuição, permita a um nó comunicar com outra
estação fora do seu alcance de rádio, ou seja, para comunicarem entre
si as estações têm que estar dentro do alcance uma das outras.







Figura 14: Representação de uma rede 802.11 Ad-Hoc

Assim, estações num mesmo
BSS podem comunicar entre si, enquanto estações em BSSs distintos não
conseguem estabelecer qualquer conexão. A constituição de múltiplos
BSSs pode ser feita recorrendo à sua separação através da distância ou
usando frequências diferentes para cada um dos Basic Service Sets. Neste último caso podem ser definidas várias redes ad-hoc fisicamente sobrepostas no mesmo espaço geográfico.


Este modo de operação pode
ser mais apropriado em situações em que não haja um concentrador
disponível ou mesmo em pequenas redes, porém deve-se enfatizar que a
ausência do concentrador cria vários problemas de segurança,
administração e gerência da rede.
Espalhamento de Espectro e Modulação

É importante também entender as modulações e codificações utilizadas nestes sinais de redes sem fio, como o FHSS, DSSS e OFDM.


O espalhamento de espectro
com salto de frequência (ou FHSS) baseia-se na técnica de codificação
de espalhamento de espectro, cuja idéia é espalhar a potência do sinal
transmitido numa nova largura de banda, muito maior que a necessária
para transmitir o sinal original. Nesta técnica, a SNR é reduzida sem
prejudicar o desempenho do sistema.


No FHSS, a banda total é
dividida em canais que são uma pequena largura de banda associada a uma
frequência portadora. Um circuito gerador de códigos pseudo-randômicos
que trabalha num padrão na qual os canais ficarão disponíveis para a
transmissão. Durante a transmissão, o sinal de informação inicia pelo
canal 1 (um), por exemplo, e passados alguns instantes, salta para o
canal 3 (três), e assim por diante, fazendo com que o sinal ocupe toda a
banda.


O espalhamento de espectro
por sequência direta (DSSS) é uma técnica que se baseia em aplicar uma
modulação ao sinal de banda-estreita por um sinal banda larga, de modo a
espalhar o sinal no espectro de frequências. Os sinais utilizados para
o espalhamento são códigos ortogonais ou códigos pseudo-randômicos,
conhecidos como códigos PN (Pseudonoise), que contém um número finito de símbolos.


O resultado da utilização
desta técnica em relação à redução de interferências é que após o
espalhamento do sinal, a interferência gerada em outros sistemas não é
de alta potência em uma faixa estreita, mas uma baixa potência em toda a
faixa, similar a um ruído branco de baixa potência.


A multiplexação ortogonal
por divisão de frequências (OFDM) é uma técnica rigorosamente não
deveria ser chamada de espalhamento espectral, mas de técnica de
transmissão de dados, pois baseia-se no uso de múltiplas portadoras
(chamadas de sub-portadoras), que permanecem fixas (no espectro) e não
são espalhadas. Ainda assim, está classificada como espalhamento de
espectro, em razão dos seus efeitos.


A técnica funciona
dividindo o sinal em partes e, cada sub-portadora transmite uma das
partes do sinal. A taxa total de transmissão depende de quantas
portadoras são utilizadas. Além de permitir a utilização de baixa
potência em cada uma das sub-portadoras, esta técnica, utilizada no
padrão 802.11g e 802.11a, é mais robusta aos efeitos de multipercursos
que as técnicas de espalhamento espectral apresentadas.
Padrões 802.11


O comitê 802.11 do IEEE
aprovou em meados de 1997 os padrões os padrões 802.11b e 802.11a.
Atualmente, o IEEE continua trabalhando nos padrões para a indústria de
WLANs, e ainda outros padrões para redes sem fio, como os de WPAN (Wireless Personal Area Network), no qual se inclui o Bluetooth (802.15), o BBWA (Broadband Wireless Access, com o grupo 802.16), e o WiMax.








Tabela 08: Grupos do IEEE 802.11







GRUPO





O QUE FAZ
802.11a Padrão que trabalha em 5GHz com taxas de 54Mbit/s
802.11b Opera em 2,4 GHz com taxas de 11Mbit/s
802.11e Adiciona QoS ao 802.11a/b/g p/ aplicações de voz e vídeo
802.11f Melhora a autenticação na comunicação entre APs
802.11g Opera em 2,4 GHz com taxas de 54 e 108Mbit/s
802.11i Substitui a criptografia WEP e opera com o AES
802.11n Redes Wi-Fi mais rápidas, mais seguras, c/ maior alcance, e que consomem menos energia.





Dentre os padrões do 802.11, torna-se mais importante o entendimento dos seguintes:


  • IEEE 802.11a: Padrão que opera na
    faixa de 5GHz, utilizando modulação OFDM com 52 portadoras e atingindo
    uma velocidade máxima de 54 Mbit/s. Possui 12 canais não sobrepostos,
    sendo 8 para aplicações indoor e 4 para aplicações ponto-a-ponto. As portadoras possuem largura de banda de 16,6 MHz, com espaçamento de 20MHz.

  • IEEE 802.11b: Opera na faixa de
    2,4GHz utilizando modulação CCK, DQPSK e DBPSK, com tecnologia DSSS,
    atingindo a velocidade máxima de 11Mbit/s. Possui 12 canais não
    sobrepostos, sendo 8 para aplicações indoor e 4 para aplicações ponto-a-ponto. As portadoras possuem banda com largura de 22MHz, com espaçamento de 5MHz.

  • IEEE 802.11g: O padrão opera na
    faixa de 2,4GHz, utilizando a modulação OFDM e atinge velocidade máxima
    de 54Mbit/s. Ele é compatível com o 802.11b, então, pode operar com
    uma portadora ou com várias, e deve implementar as mesmas modulações.
    Possui 13 canais não sobrepostos com banda de 22 MHz e espaçamento de
    5MHz. Este padrão equaciona a principal desvantagem do 802.11a, que é
    utilizar a frequência de 5GHz e não permitir inter-operação com
    802.11b. O fato de o 802.11g operar na mesma frequência do 802.11b (2,4
    GHz) permite que equipamentos de ambos os padrões (b e g) coexistam no
    mesmo ambiente, possibilitando assim evolução menos traumática das
    instalações. Além disso, o 802.11g incorpora várias das características
    positivas do 802.11a, como a de utilizar também a modulação OFDM (além
    da DSSS) e taxa próxima aos 54Mbit/s nominais. Por oferece um melhor
    alcance numa melhor taxa de transmissão (exceto pelo 802.11n) tornou-se
    o mais utilizado no mercado atualmente. Há ainda equipamentos com o
    mesmo padrão de 802.11g (ainda não normatizados) que oferecem uma
    velocidade de transmissão de 108Mbit/s, muito comuns e acessíveis no
    mercado.

  • IEEE 802.11n: padrão que opera na
    faixa de 2,4 e 5GHz. Baseia-se principalmente em antenas MIMO, ou seja,
    utiliza uma combinação de antenas para uma melhor performance de
    sinal, alcançando até 600Mbit/s para configurações 4x4 (4 antenas
    emissoras e 4 antenas receptoras). O padrão ainda é novo e, justamente
    pela novidade, ainda mostra-se como uma tecnologia cara. Os
    equipamentos compatíveis (placas, acess points) ainda não se difundiram a todos os produtos novos do mercado, e ainda não apresentam preços acessíveis.



Câmeras IP I: Considerações finais
Este tutorial pare I
procurou apresentar os fundamentos teóricos necessários para que os
testes comparativos de uso das soluções de transmissão de sinais das
câmeras IP tornem-se possíveis e corretos. Inicialmente apresentou
noções de comunicação, com ênfase nos sinais transmitidos, e a seguir
apresentou noções sobre os meios de transmissão, com ou sem fios.


O tutorial parte II
apresentará os materiais e métodos utilizados no teste, os resultados
dos testes realizados, a avaliação comparativa dos resultados obtidos e
as conclusões finais.


Fonte:http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialcameraip1/pagina_1.asp

_________________
Web Designer, Montagem e Manutenção de Computadores.
Criação de Sites , logos, personalização de Hotspot, animações em flash . skype : felipe.wagner5
avatar
Felipe Marques
Especialista
Especialista

Mensagens : 69
Pontos : 2565
Reputação : 500
Data de inscrição : 10/01/2013

Ver perfil do usuário

Voltar ao Topo Ir em baixo

Ver o tópico anterior Ver o tópico seguinte Voltar ao Topo

- Tópicos similares

 
Permissão deste fórum:
Você não pode responder aos tópicos neste fórum