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Redes Wireless – Parte I

 

1 – Introdução

 

As Redes sem fio ou wireless (WLANs) surgiram da mesma forma que muitas outras tecnologias; no meio militar. Havia a necessidade de implementação de um método simples e seguro para troca de informações em ambiente de combate. O tempo passou e a tecnologia evoluiu, deixando de ser restrita ao meio militar e se tornou acessivel a empresas, faculdades e ao usuário doméstico. Nos dias de hoje podemos pensar em redes wireless como uma alternativa bastante interessante em relação as redes cabeadas, embora ainda com custo elevado.  Suas aplicações são muitas e variadas e o fato de ter a mobilidade como principal característica,  tem facilitado sua aceitação, principalmente nas empresas.

 

A evolução dos padrões oferecendo taxas de transmissão comparáveis a Fast Ethernet por exemplo, torna as redes wireless uma realidade cada vez mais presente.
WLANs usam ondas de radio para transmissão de dados. Comumente podem transmitir na faixa de frequência 2.4 Ghz (Não licenciada) ou 5 Ghz.

 

1.1 - Padrões

 

Como WLANs usam o mesmo método de transmissão das ondas de radio AM/FM, as leis que as regem são as mesmas destes. O FCC (Federal Comunications Comission), regula o uso dos dispositivos WLAN. O IEEE ( Institute of Eletrical and Eletronic Engineers) é responsável pela criação e adoção dos padrões operacionais. Citamos os mais conhecidos:

 

IEEE 802.11
  • Criado em 1994, foi o padrão original.
  • Oferecia taxas de transmissão de 2 Mbps.
  • Caiu em desuso com o surgimento de novos padrões.
IEEE 802.11b
  • Taxas de transmissão de 11Mbps.
  • Largamente utilizada hoje em dia.
  • Opera em 2.4Ghz
  • Alcance de até 100m indoor e 300m outdoor
  • Mais voltado para aplicações indoor
  • Tende a cair em desuso com a popularização do 802.11g
IEEE 802.11ª
  • Taxas de transmissão de 54Mbps.
  • Alcance menor do que a 802.11b.
  • Opera em 5Ghz
  • Alcance de até 60m indoor e 100m outdoor
  • Mais voltado para aplicações indoor
  • Seu maior problema é a não compatibilidade com dispositivos do padrão b , o que prejudicou e muito sua aceitação no mercado.
IEEE 802.11g
  • Taxas de transmissão de 54Mbps podendo chegar em alguns casos a 108Mbps.
  • Opera em 2.4Ghz
  • Mais voltado para aplicações indoor.
  • Reúne o melhor dos mundos a e b. (alcance x taxa)
IEEE 802.16a
  • Criado em 2003.
  • Popularmente conhecido como Wi-Max
  • Voltado exclusivamente para aplicações outdoor
  • Alcance de até 50Km
  • Taxas de tranmissão de até 280Mbps

 

1.2 – Técnicas de Transmissão

 

WLANs usam uma técnica de transmissão conhecida como difusão de espectro (Spread Spectrum). Essa técnica se caracteriza por larga largura de banda e baixa potência de sinal. São sinais dificeis de detectar  e mesmo interceptar sem o equipamento adequado. Existem dois tipos de tecnologias de Spread Spectrum regulamentadas pelo FCC: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS).

 

DSSS
  • Menos resistente a interferência
  • Compatibilidade com equipamentos de padrões anteriores
  • Taxa de Transmissão de 11 Mbps
  • Menor segurança
  • Possui 11 canais, mas destes somente 3 são não-interferentes e os efetivamente usados para transmissão – Canais : 1, 6 e 11
FHSS
  • Mais resistente a interferência
  • Não possui compatibilidade com equipamentos de padrões anteriores
  • Taxa de transmissão de 2Mbps
  • Maior segurança
  • 79 canais disponíveis para transmissão

 

Obs: No mundo das WLANs , o DSSS é a tecnologia utilizada.

 

Figura 1 – Canais não interferentes no DSSS

 

1.3 – Elementos de Hardware

 

Na tabela a seguir descrevemos os componentes de uma WLAN

 

PC Card
  • Usado somente em notebooks
  • Serve para conectar o notebook a rede wireless
  • Possui antena interna imbutida
Placas PCI
  • Usado somente em desktops
  • Serve para conectar o desktop a rede wireless
  • Possui antena externa acoplada a saída da placa
 Adaptadores USB
  • Pode ser usado em notebooks ou desktops
  • Serve para conectar o notebook ou desktop a rede wireless
  • Possui antena interna imbutida
 Pontos de Acesso
 
  • Concentra todo o tráfego da rede wireless além das conexões oriundas dos clientes.
  • Possui um identificador que identifica a rede chamado SSID.
  • Interface entre a rede wireless e a rede cabeada por possuir porta UTP 10 ou 100Mbps
  • Possui antena interna imbutida
  • Suporta a conexão de antenas externas, na maioria dos casos
Pontes Wireless Workgroup
  • Agrupa vários clientes LAN e transforma essa LAN em único cliente WLAN.
  • Recomendado em situações em que um pequeno grupo de usuários necessita de acesso a rede principal.
  • O número máximo de estações que pode ser conectado está compreendido entre 8 e 128, dependendo do fabricante.
Pontes Wireless
  • Conecta duas ou mais redes
  • Compreende 4 modos de operação: Root, Non-Root, Access Point e Repeater.
  • Possui a capacidade de formação de backbone wireless através de 2 PC Cards.
 Gateways
  • Conecta um pequeno número de dispositivos wireless a internet ou outra rede
  • Possui uma porta WAN e várias portas LAN. Geralmente tem um hub ou switch embutido e possui as funcionalidades de um Ponto de Acesso.
Antenas
  • Podem ser conectadas a pontos de acesso ou a máquinas clientes para aumentar o ganho do sinal e assim melhorar a transmissão de dados.
  • Podem ser direcionais ou omni-direcionais.

 

1.4 – Tipos de WLAN

 

Uma WLAN pode ser utilizada tanto na forma Indoor quanto na forma Outdoor

 

» Indoor

 

Dizemos que uma WLAN é indoor quando o sinal está sendo transmitido em ambiente fechado normalmente na presença de muitos obstáculos, um escritório é um bom exemplo.

 

Não há necessidade de visada direta entre as antenas para que haja comunicação. Alcance pequeno em torno de até 300 metros. Podem ter a presença de um Ponto de Acesso ou não.

 

ADHOC
  • Não existem Pontos de Acesso (AP)
  • Comunicação feita cliente – cliente
  • Não existe canalização do tráfego
  • Performance diminui a medida que novos clientes são acrescentados
  • Suporta no máximo 5 clientes para uma performance aceitável com tráfego leve
Infraestrutura
  • Necessidade de um Ponto de Acesso (AP)
  • Comunicação cliente – cliente não é permitida. Toda a comunicação é feita com o AP.
  • Centralização do tráfego. Todo o tráfego da Rede passa pelo AP.
  • Compreende dois modos de operação: BSS (Basic Service Set), ESS (Extended Service Set)

 

BSS – Consiste de um Ponto de Acesso ligado a rede cabeada e um ou mais clientes wireless. Quando um cliente quer se comunicar com outro ou com algum dispositivo na rede cabeada deve usar o Ponto de Acesso para isso. O BSS compreende uma simples célula ou área de RF e tem somente um identificador (SSID). Para que um cliente possa fazer parte da célula ele deve estar configurado para usar o SSID do Ponto de Acesso.

 

Figura 2 – Sistema BSS

 

ESSS – São 2 sistemas BSS conectados por um sistema de distribuição, seja ele LAN, WAN, Wireless ou qualquer outro. Necessita portanto de 2 Pontos de Acesso.

Permite  roaming entre as células. Não necessita do mesmo SSID em ambos os BSS.

 

Figura 3 – Sistema ESS

 

» Outdoor

 

Dizemos que uma WLAN é outdoor quando o sinal está sendo transmitido ao ar livre, uma comunicação entre dois prédios é um bom exemplo. As antenas ficam nos topos dos prédios e para que haja comunicação é necessário haver visada direta entre elas. Possui longo alcance podendo chegar a vários kilômetros.

 

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