Conectando-se ao Futuro: Tecnologias e Tendências da Comunicação Sem Fio

Conectando-se @o Futuro: Tecnologias e Tendências

da Comunicação Sem Fio

Prof. Elmano Ramalho Cavalcanti

elmano.cavalcanti@garanhuns.ifpe.edu.br

http://elmano.tk

Garanhuns, PE

22/09/2017

Semana de Eletroeletrônica

Tecnologias AntigasComunicação Sem Fio

Os primórdios da comunicação a longa distância

Telégrafo

Guglielmo Giovanni Maria Marconi

Alexander

Graham Bell

1880

Photophone

Rádio

Telefone Sem Fio

Tecnologias AtuaisComunicação Sem Fio

NFC: Near Field Communication

Comunicação por Campo de Proximidade

● Baseado em RFID

● 13,56 MHz

● Curtíssimo alcance (< 10cm)

● Taxa de Tranmissão de até 424 kbps

Pequeno alcance

Aparelhos eletrônicos- TV

- Videogame

- DVD/Blu-ray player

- Ar-condicionado

- Portão de garagem

Ainda popular em aplicações industriais, científicas e médicas

Infravermelho

Desenvolvido por Bluetooth Special Interest Group

Indústria Mobile personal area networks

Hardware

compatível

Computadores, celulares, videogames,

headset, etc.

Alcance Geralmente até 10 m;

5.0: 40–400mhttps://www.bluetooth.com/specifications

Versão 5.0: foco no mercado de IoT

a) Bluetooth® BR/EDR: 1-1 (ponto-a-ponto)

Ex: headset, caixa de som, in-car audio

a) Bluetooth® Low Energy

● 1:1 (tranf. dados)

● 1:m (broadcast)

● m:n (mesh)

https://www.bluetooth.com/~/media/files/marketing/bluetooth-connectivity.pdf

Produtos recentes de

automação residencialGoogle, Samsung, Microsoft, ...

Padrão 800-900 MHz RF range

Criador Zensys

Lançamento 2001

Setor Automação Residencial

Physical range 100 metros

Padrão IEEE 802.15.4 (2003)

Criador zigbee alliance

Lançamento 2005 (1.0)

Setor Industrial, científica e

médica

Physical range 10 a 20 metros (aprox.)

Automação residencial

Padrão IEEE 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n 802.11ac

Ano 1999 1999 2003 2009 2014

Frequência 5GHz 2,4GHz 2,4GHz 2,4 / 5 GHz 5GHz

Taxa. Trans. 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps 600 Mbps 1,3 Gbps

Alcance

interior

30 m 30 m 40 m 40 m 90 m

Alcance

exterior

120 m 120 m 120 m 250 m 300 m

Alguns estatísticas sobre WiFi no mundo: https://www.ipass.com/wifi-growth-map/

Visão Geral

Fonte: https://www.slideshare.net/ToonPeters/will-the-iot-be-ip-based

Espectro electromagnético

Tecnologias Emergentes

● Até 2017: + 11 exabytes de dados transferidos por redes móveis por mês.

● Alta demanda + Saturação do espectro de RF = "RF spectrum crisis"

Solução: Transmissão de dados por meio de ondas de luz (visível).

Algumas vantagens:

a) Escalabilidade muito maior;

b) Sem necessidade de licença de uso do espectro;

c) Ausência de interferência de Ondas de Rádio;

d) Sem efeitos nocivos de radiação;

e) Economia energética.

http://www.lificonsortium.org/

Smart LED

http://www.ngmn.org/fileadmin/ngmn/content/downloads/Technical/2015/NGMN_5G_White_Paper_V1_0.pdf

Casos de Uso

Big Data

Requisitos / Características

Taxa de dados de pelo menos 50 Mb/s (0-120 km/h);

1 Gb/s em ambientes específicos;

Baixíssima latência: 1-10ms;

Dezenas de Mb/s para dezenas de milhares de usuários;

Suporte a centenas de milhares de conexões simultâneas (redes de

sensores);

Maior cobertura geográfica;

Maior eficiência (espectro, sinal).

Menor consumo energético;http://www.ngmn.org/fileadmin/ngmn/content/downloads/Technical/2015/NGMN_5G_White_Paper_V1_0.pdf

Geração Velocidade Latência

2G 100–400 Kbit/s 300–1000 ms

3G 0.5–5 Mbit/s 100–500 ms

4G 1–50 Mbit/s < 100 ms

5G 50-1000Mbit/s < 10 ms

https://hpbn.co/mobile-networks/

Requisitos de Usuário

Local de Uso Densidade de conexões Densidade de Tráfego

Áreas densas 200-2500 /km2 D: 750 Gbps / km2

U: 125 Gbps / km2

Áreas fechas (indoor) 75000 / km2 D: 15 Tbps / km2

U: 2 Tbps / km2

Estádio 30000 D: 3,75 Tbps / km2

U: 7,5 Tbps / km2

Veículos 2000/km2; 500/trêm D: 100 Gbps / km2

UL: 50 Gbps / km2

Mínimo urbano 400/km2 D: 100 Gbps / km2

UL: 50 Gbps / km2

Mínimo rural 100/km2 D: 5Gbps /km2; U: 2,5Gbps /km2

Requisitos de Sistema

D: download U:

upload

Tendências até 2030

http://blog.euromonitor.com/2015/03/has-internet-access-become-a-basic-human-right.html

Computação Vestível (wearable)

Redes Veiculares

Aplicações de Segurança V2V● Aviso de violação de cruzamento;● Prevenção de colisão em cruzamento

Aplicações de Segurança V2V● Aviso de não-ultrapassagem

Aplicações de Segurança V2V● Aviso de Veículo de Emergência (ex:

ambulância)

Pagamento automático em estacionamento

https://www.slideshare.net/Altimeter/the-race-to-2021-the-state-of-autonomous-vehicles-and-a-whos-who-of-industry-drivers

Sistemas de Navegação por Satélite

Quasi-Zenith Satellite System (QZSS)

en.beidou.gov.cn gsa.europa.eu

glonass-iac.ru/en/ www.gps.govErros de apenas 1cm!

Esta apresentação

encontra-se disponível em:http://elmano.tk

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https://www.slideshare.net/elmanorc