Seção: Tutoriais Redes Opticas

 

 
Redes Sem Fio I: Fundamentos

 

Fundamentos de Rede Sem Fio

 

Segundo [CAMPINHOS] Uma rede sem fio se refere a uma rede de computadores sem a necessidade do uso de cabos – sejam eles telefônicos, coaxiais ou ópticos – por meio de equipamentos que usam radiofreqüência (comunicação via ondas de rádio) ou comunicação via infravermelho, como em dispositivos compatíveis com IrDA.

 

O uso da tecnologia vai desde transceptores de rádio como walkie-talkies até satélites artificiais no espaço. Seu uso mais comum é em redes de computadores, servindo como meio de acesso à Internet através de locais remotos como um escritório, um bar, um aeroporto, um parque, ou até mesmo em casa, etc.

 

Sua classificação é baseada na área de abrangência: redes pessoais ou curta distância (WPAN), redes locais (WLAN), redes metropolitanas (WMAN) e redes geograficamente distribuídas ou de longa distância (WWAN).

 

Classificação das Redes Sem Fio

 

WPAN (Wireless Personal Area Network)

 

WPAN está normalmente associada ao Bluetooth (antigamente ao IR). Pode ser vista com a interação entre os dispositivos móveis de um utilizador. A WPAN é projetada pra pequenas distâncias, baixo custo e baixas taxas de transferência.

 

Figura 1: Exemplo de WPAN

 

Fonte: www.sysconit.com

 

WLAN (Wireless Local Area Network)

 

Wireless LAN ou WLAN, são uma rede local que usa ondas de rádio para fazer uma conexão Internet ou entre uma rede, ao contrário da rede fixa ADSL ou conexão-TV, que geralmente usa cabos. WLAN já é muito importante como opção de conexão em muitas áreas de negócio. Inicialmente os WLAN’s assim distante do público em geral foi instalado nas universidades, nos aeroportos, e em outros lugares públicos principais. A diminuição dos custos do equipamento de WLAN trouxe-o também a muitos particulares. Os componentes de WLAN são agora baratos o bastante para ser usado nas horas de repouso e podem ser usados para compartilhar uma conexão Internet com a família inteira.

 

Entretanto a falta da perícia em ajustar tais sistemas significa freqüentemente que seu vizinho compartilha também de sua conexão Internet, às vezes sem você (ou eles) se darem conta. A freqüência em que 802.11b se opera é 2.4GHz, a que pode conduzir interferência com muitos telefones sem fio.

 

Figura 2: Exemplo de WLAN

 

Fonte: www.sysconit.com

 

WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

 

WMAN ou Redes Metropolitanas Sem Fio. Esse escopo se refere a redes metropolitanas: redes de uso corporativo que atravessam cidades e estados. Essa conexão é utilizada na prática entre os provedores de acesso e seus pontos de distribuição. O WiMax (padrão 802.16) é um dos últimos padrões de banda larga para rede MAN definido pelo IEEE, em certo aspecto muito similar ao padrão Wi-FI (IEEE 802.11) já muito difundido. O padrão WiMAX tem como objetivo estabelecer a parte final da infra-estrutura de conexão de banda-larga oferecendo conectividade para mais diversos fins: por exemplo, uso doméstico, hotspot e empresarial.

 

Figura 3: Exemplo de WMAN

 

Fonte: www.shammas.eng.br/acad/sitesalunos0106/012006wir2/WMAN.htm

 

WWAN (Wireless Wide Area Network)

 

As redes WWAN são basicamente as tradicionais tecnologias do nosso famoso Telefone Celular de voz e alguns serviços de dados (Wireless Data Services). Temos as seguintes tecnologias nessa categoria começando pela sigla TDMA que vem do inglês Time Division Multiple Access, que quer dizer "Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo". O TDMA é um sistema de celular digital que funciona dividindo um canal de freqüência em até seis intervalos de tempo distintos. Cada usuário ocupa um espaço de tempo específico na transmissão, o que impede problemas de interferência.

 

Figura 4: Exemplo de WWAN

 

Fonte: www.mssfw.com/oldsite/wireless-WWAN.htm

 

Modos de Operação

 

Redes Ad-hoc

 

Figura 5: Exemplo de Rede Ad Hoc

 

Fonte: http://forum.pcproject.com.br/montando-uma-rede-wireless- parte-6-ad-hoc/5349

 

Existe um modo de interligar computadores diretamente sem a utilização de um ponto de acesso (Access Point), e para esta ligação é dado o nome de “ad hoc”, que é semelhante a uma ligação de um cabo cruzado (crossover) de Ethernet. Este tipo de conexão é inteiramente privado, onde um computador da rede se torna o controlador dela (ponto de acesso de software). É muito utilizado para a transferência de arquivos entre computadores na falta de outro meio. Apesar de ser um método para compartilhar arquivos pode também ser utilizado para compartilhamento de internet, através da configuração de um computador na rede, responsável pelo gerenciamento do compartilhamento (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

Redes Infra-estruturadas

 

Uma rede infra-estruturada é composta por um AP (Access Point ou Ponto de Acesso) e clientes conectados a ele. O AP realiza um papel semelhante a um HUB ou roteador, fazendo assim uma ponte entre a rede cabeada e a rede sem fio. A ligação física entre ambas é feita de modo simples, bastando apenas conectar um cabo Ethernet da rede cabeada convencional ao ponto de acesso, onde este permitirá o acesso sem fio de seus clientes (ENGST E FLEISHMAN, 2005).

 

Figura 6: Exemplo de Rede Infra-estruturada

 

Fonte: http://paginas.fe.up.pt/~ee99207/Tecnologias/WLAN/WLAN.html

 

Padrões de Rede Sem Fio

 

O padrão 802.11a é um padrão que trabalha na freqüência de 5 GHz, e surgiu em 1999, porém não é muito utilizado nos dias atuais, por não existirem muitos dispositivos fabricados que utilizem esta tecnologia (DUARTE, 2003). Os equipamentos do padrão 802.11a começaram a surgir em 2002, logo após o padrão 802.11b. Isso ocorreu porque o espectro em que o padrão 802.11a deveria operar ainda não estava disponível, bem como algumas tecnologias para seu desenvolvimento (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

O IEEE é uma associação profissional, cuja missão é desenvolver padrões técnicos com base no consenso de fabricantes, ou seja, definem como se dará a comunicação entre dispositivos clientes de rede. Com o passar dos tempos foram criados vários padrões, onde o que se destaca e melhor se desenvolveu foi o 802.11 (também conhecido como Wi-Fi - Wireless Fidelity – Fidelidade sem fio) (RUFINO, 2005).

 

A seguir serão mostradas as tecnologias de rede sem fio mais comuns utilizadas pelas empresas no contexto atual, bem como algumas que ainda estão em fase de desenvolvimento.

 

Padrão 802.11a

 

O padrão 802.11a é um padrão que trabalha na freqüência de 5 GHz, e surgiu em 1999, porém não é muito utilizado nos dias atuais, por não existirem muitos dispositivos fabricados que utilizem esta tecnologia (DUARTE, 2003). Os equipamentos do padrão 802.11a começaram a surgir em 2002, logo após o padrão 802.11b. Isso ocorreu porque o espectro em que o padrão 802.11a deveria operar ainda não estava disponível, bem como algumas tecnologias para seu desenvolvimento (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

RUFINO (2005), ENGST e FLEISHMAN (2005) afirmam que as principais características do padrão 802.11a são as seguintes:

  • O aumento de sua velocidade para utilização em 54 Mbit/s ou aproximadamente 25 Mbit/s de throughput real (108 Mbit/s em modo turbo), porém podendo ser utilizado para transmissões em velocidades mais baixas;
  • Trabalha na faixa de 5 GHz, com pouquíssimos concorrentes, porém o alcance é reduzido, mas com melhores protocolos que o 802.11b;
  • A quantidade de clientes conectados pode chegar a 64;
  • Possui 12 canais não sobrepostos, que permite que os pontos de acessos possam cobrir a área um do outro sem causar interferências ou conflitos.

 

A sua principal desvantagem é a incompatibilidade com o padrão 802.11b, que já possui uma grande plataforma instalada no cenário tecnológico atual, pois ambos os padrões utilizam faixas de freqüências diferentes (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

Padrão 802.11b

 

Em meados de 1999 a 2001, surgiu o Padrão 802.11b, que hoje é chamado por ENGST e FLEISHMAN (2005), de “O Rei Dominante”. Isso devido o motivo de ser o mais popular e com a maior base instalada com uma vasta gama de produtos e ferramentas de administração disponíveis no mercado atual. O 802.11b utiliza o espalhamento espectral por seqüência direta (DSSS) para receber e transmitir os dados a uma velocidade máxima de 11 megabits por segundo, porém esta não é sua velocidade real, pois estes 11 Mbit/s incluem todo o overhead (sobrecarga) de rede para o início e o fim dos pacotes. A taxa real pode variar de acordo com as configurações do equipamento e do espectro em que se encontra, porém pode variar entre 4 a 7 Mbit/s aproximadamente.

 

Este sub padrão do 802.11 opera na faixa de freqüência de 2.4 GHz e trabalha basicamente em cinco velocidades: 11Mbit/s, 5.5 Mbit/s, 2 Mbit/s, 1 Mbit/s e 512 kbit/s (variando entre 2,400 GHz a 2,4835 GHz aproximadamente), suportando no máximo 32 clientes conectados. (RUFINO, 2005).

 

Padrão 802.11g

 

Surgiu em meados de 2002 como sendo a tecnologia que possui uma combinação ideal para utilização, a mais rápida e compatível no mercado de redes sem fio, pois trabalha com uma taxa de transferência de até 54 Mbit/s e na mesma freqüência do padrão 802.11b. Por existirem muitas divergências políticas para a adoção do 802.11a, o IEEE demorou mais de três anos para adotar definitivamente o padrão 802.11g, ocorrendo em 12 de junho de 2003 (ENGST e FLEISHMAN, 2005, RUFINO, 2005)

 

O padrão 802.11g pode se tornar um pouco mais lento que o 802.11a em uma mesma situação, mas isto é devido ao balanceamento de carga de transmissão com o 802.11b. Esta compatibilidade não é nenhum ponto opcional para o fabricante, ou seja, não cabe a ele determinar se no desenvolvimento de qualquer produto da linha 802.11g colocará uma compatibilidade com o 802.11b, este é uma parte obrigatória da especificação do padrão (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

Suas principais características são:

  • Velocidades que podem chegar a atingir 54 Mbit/s;
  • Compatibilidade total com os equipamentos do protocolo 802.11b, pois ambos operam na freqüência de 2,4 GHz.

 

Padrão 802.11n

 

Este padrão ainda está em fase de definição tendo como sua principal finalidade o aumento da taxa de transmissão dos dados, algo próximo dos 100 a 500 Mbit/s. Este padrão também é conhecido como WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency). Paralelamente objetiva-se alcançar um elevado aumento na área de cobertura do sinal. O padrão 802.1n pode operar com canais de 40 MHz, e manter compatibilidade com os existentes atualmente que trabalham em 20 Mhz, porém suas velocidades oscilam em torno de135 Mbit/s (RUFINO, 2005).

 

Padrão 802.16 (WiMax)

 

Sua principal utilização e finalidade de criação é alcançar longas distâncias utilizando ondas de rádio, pois a utilização de cabos de rede para implementação de uma rede de dados de alta velocidade a uma distância longa, seja ela entre cidades, em uma residência ou em uma área rural, por exemplo, pode custar muito caro e estar ao alcance financeiro de poucos. Este padrão de rede se refere a uma WMAN, já citada em conceitos anteriores, que liga grandes distâncias em uma rede de banda larga. Visando desenvolver um padrão para atender esta demanda, o IEEE no seu papel de precursor da padronização, cria o padrão 802.16 (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

Sua primeira especificação trabalhava na faixa de freqüência de 10 a 66 GHz, ambas licenciadas como não licenciadas. Porém, com um pouco mais de trabalho surgiu recentemente o 802.16a, que abrange um intervalo de utilização compreendido entre 2 e 11 GHz, incluindo assim a freqüência de 2,4 GHz e 6 GHz dos padrões 802.11b, 802.11g e 802.11a. A sigla utilizada para denominar o padrão 802.16 é o WiMax, que por sua vez, diferentemente de Wi-Fi, possui um significado real: Wireless Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidade sem fio para acesso micro ondas), criado pela Intel e outras empresas líderes na fabricação de equipamentos e componentes de comunicação. A velocidade de transmissão de uma rede WiMax pode chegar até 134,4 Mbit/s em bandas licenciadas e até 75 Mbit/s em redes não licenciadas. (ENGST e FLEISHMAN, 2005, CÂMARA e SILVA, 2005).

 

Padrão 802.1x

 

Este tipo de padrão se refere a dois pontos de segurança fundamentais em uma rede sem fio, a Privacidade e a Autenticação. Na visão de autenticação, o padrão adota ao nível de porta, onde esta porta se refere a um ponto de conexão a uma LAN, podendo esta conexão ser física ou lógica (utilizando-se de dispositivos sem fio e AP). O padrão 802.1x surgiu para solucionar os problemas com a autenticação encontrados no 802.11. Sua implementação pode ser feita através de software ou de hardware, utilizando-se dispositivos específicos para esta função, oferecendo interoperabilidade e flexibilidade para a integração de componentes e funções (SILVA e DUARTE, 2005).

 

Seu modo de funcionamento é bastante simples, porém eficiente. Consiste nada mais nada menos que colocar um “porteiro” para controlar o acesso à rede. Seu trabalho é evitar que indivíduos não autorizados acessem a rede, e para isso ele fornece credenciais aos clientes que podem ter acesso à mesma contendo um simples nome de usuário e uma senha ou um sistema de controle mais rigoroso que verifica a autenticidade de uma assinatura digital, por exemplo. Todo seu funcionamento é composto por três elementos: o cliente que pode ser chamado de solicitante, um ponto de acesso à rede que será responsável pela autenticação (o porteiro), e um servidor de autenticação, que conterá um banco de dados com as informações necessárias para a autenticação do cliente (ENGST e FLEISHMAN, 2005).

 

Portanto é simples de entender seu modo de autenticação. O cliente solicita a entrada na rede para o porteiro (ponto de acesso) e este por sua vez envia as informações recebidas do cliente até o servidor de autenticação, que retornará se as informações são válidas ou não. Caso as informações sejam corretas, o porteiro fornece o acesso à rede para o cliente que solicitou.

 

 

 

 

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