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Projeto UCARedes sem fio

Esta cartilha apresenta os concei-tos básicos da tecnologia Wi-Fi, o principal padrão de comunicação em redes sem fio para notebooks e outros dispositivos móveis ou fixos.

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Copyright © 2009, Escola Superior de Redes RNP

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Revisão técnicaNome do Revisor 1 e Nome do Revisor 2

Supervisão técnicaNome do supervisor

Revisão finalPedro Sangirardi

Projeto visual e diagramaçãoTecnodesign

Coordenação acadêmicaLuiz Coelho

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Todos os direitos reservados, no Brasil, porEscola Superior de Redes RNPhttp://www.esr.rnp.br


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O papel deste impresso foi feito com madeira de

florestas certificadas FSC e de outras fontes controladas















































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Cartilhas Projeto UCA: Redes sem fio


AutorEquipe do Laboratório de Pesquisas MídiaCom, vinculado ao Departamentode Engenharia de Telecomunicações e ao Instituto de Computação daUniversidade Federal Fluminense (UFF)

Produção Editorial

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Esta obra é distribuída sob a licença Creative Commons: Atribuição e Uso Não-Comercial 2.5 Brasil






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Redes sem fio

Esta cartilha apresenta os conceitos básicos da tecnologia Wi-Fi, o principal padrão de comunicação em redes sem fio para notebooks e outros dispositivos móveis ou fixos.

O que é uma rede sem fio?

Uma rede sem fio Wi-Fi é uma tecnologia que permite a comunicação entre equipamentos sem a necessidade de utilizar cabos. Os equipamentos enviam e recebem si-nais através do ar, utilizando uma faixa de frequência não licenciada e, portanto, não necessitam de permissão para seu uso. A rede sem fio permite uma maior mobilidade e redução de custo em relação às redes tradicionais, porque sua instalação é mais simples e rápida.

Para que os equipamentos possam se comunicar entre si, devem usar os mesmos padrões de comunicação. A rede sem fio Wi-Fi está baseada no padrão IEEE 802.11, cria-do pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos

Figura 1Selo da Anatel

Projeto Um Computador por Aluno2

(IEEE), que define o conjunto de regras para a comuni-cação sem fio de diferentes tipos de equipamentos.

Com o objetivo de garantir a interoperabilidade dos diversos tipos de equipamentos e fabricantes existentes, foi criado um consórcio chamado Aliança Wi-Fi. Este consórcio avalia, certifica e concede o selo Certificado Wi-Fi® para os equipamentos que aderem ao padrão IEEE 802.11.

No Brasil, a Anatel é a agência reguladora responsável pela certificação dos equipamentos sem fio. A certificação garante a aquisição e o uso de produtos de telecomuni-cações que respeitam padrões mínimos de qualidade e de segurança, além das funcionalidades técnicas regu-lamentadas pela agência. Os equipamentos certificados possuem um selo conforme mostra a figura 1.

Características das redes sem fio

Taxa de transferência (velocidade de transmissão)

A taxa de transferência expressa a velocidade em milhões de bits por segundo (Mbps) com que um dispositivo de comunicação transmite os dados em uma rede.

Em uma rede sem fio, a taxa de transmissão varia de acordo com a qualidade da comunicação entre os dis-positivos. A presença de obstáculos, interferências de outros equipamentos e distâncias maiores reduz a qua-lidade da comunicação. A ausência desses elementos possibilita maior velocidade na transmissão dos dados.

Alcance

Alcance ou área de cobertura do sinal de uma rede sem fio é a distância máxima com que um equipamento é capaz de trocar informações com uma rede sem fio. O alcance de

Wi-Fi® é marca registrada do Wi-Fi Alliance www.wi-fi.org

Capacidade de comunicação entre diferentes equipamentos

3Redes sem fio

uma rede sem fio pode chegar até 300m em ambientes abertos e sem obstáculos. Já em ambientes fechados — com paredes, portas e até mesmo pessoas entre os equipa-mentos — em geral o alcance fica em torno de 50m.

Frequências de operação

Frequência é a taxa com que a onda eletromagnética se alterna, usualmente medida em Hertz. Enquanto as esta-ções de rádio e TV necessitam de autorização para uso das frequências em suas transmissões, as redes sem fio utili-zam frequências que não necessitam de autorização para o seu uso — frequências de 2,4 GHz e 5 GHz. Por não necessitarem de licenciamento, estas frequências também são utilizadas por outros equipamentos, como forno de mi-croondas, telefones sem fio e dispositivos Bluetooth.

Os dispositivos que operam em 2,4 GHz são mais difun-didos do que aqueles que operam em 5 GHz. Por conta de sua popularidade, estes dispositivos sofrem maior in-terferência, prejudicando a qualidade da comunicação e a eficiência da rede. Por sua vez, os dispositivos ope-rando em 5 GHz, por sua menor popularidade, estão menos sujeitos a interferência. A interferência dificulta a comunicação entre os dispositivos de uma rede sem fio, pois, quando um sinal desejado e outro indeseja-do (interferente) são recebidos simultaneamente por um dispositivo, este pode ser incapaz de distinguir (isolar) o sinal original, provocando a perda da mensagem.

Canais de operação

Um equipamento de rede sem fio é configurado para operar em um determinado canal, o que significa que os dispositivos que operam nesta rede devem “sintonizar” este canal de forma análoga a uma rádio FM.

No Brasil, a faixa de frequência de 2,4 GHz está dividida em 11 canais, numerados de 1 a 11. Cada canal tem

Forma de propagação de energia capaz de conduzir informação pelo espaço livre

Unidade de medida que significa repetições por segundo

Padrão de comunicação para redes pessoais sem fio de curto alcance


uma largura de 22 MHz, separados um do outro por apenas 5 MHz. A implicação prática é que os canais vizinhos interferem uns nos outros. Os canais 1, 6 e 11, por estarem suficientemente separados, não interferem entre si, e por isso são chamados de canais ortogonais, conforme ilustra a figura 2.

A escolha apropriada do canal de operação do ponto de acesso, ou seja, a procura de um com menos tráfego (ou ruído), é uma prática recomendada para a redução da interferência.

Canal Frequência (MHz)

1 2412

2 2417

3 2422

4 2427

5 2432

6 2437

7 2442

8 2447

9 2452

10 2457

11 2462

Figura 2Canais de operação de uma rede sem fio Wi-Fi

5Redes sem fio

Padrão IEEE 802.11

À medida que a tecnologia de redes sem fio Wi-Fi evo-luía, o padrão IEEE 802.11 foi expandido de forma a melhorar aspectos da rede, como a taxa de transmissão e a segurança. Estas melhorias foram incorporadas sob a forma de “emendas”, designadas por letras acrescenta-das ao nome do padrão, como o IEEE 802.11g. A seguir, algumas dessas emendas são explicadas sucintamente.

802.11b

O padrão 802.11b foi o primeiro padrão IEEE 802.11 a se popularizar. Ele opera na faixa entre 2,4 e 2,4835 GHz e tem a possibilidade de estabelecer conexões nas seguintes velocidades de transmissão: 1 Mbps, 2 Mbps, 5,5 Mbps e 11 Mbps.

802.11a

O padrão 802.11a foi lançado no mesmo ano que o 802.11b (1999) e, apesar de oferecer taxas mais altas, não alcançou a mesma popularidade. As taxas adicionais ofere-cidas pela emenda “a” são: 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps e 54 Mbps.

As frequências utilizadas por este padrão estão entre 5,725 e 5,875 GHz. Nesta faixa de frequência mais alta, o sinal é mais suscetível a perdas de propagação, diminuindo seu alcance em comparação com a faixa utilizada pelo IEEE 802.11b. Em contrapartida, o uso desta frequência pode ser conveniente por estar menos sujeita a interferência de outros dispositivos.

802.11g

O padrão 802.11g pode ser considerado o sucessor do padrão 802.11b, pois opera na mesma faixa de frequên-cia. Dispositivos que implementam o 802.11g costumam


também ser “retro-compatíveis”, isto é, implementam também o 802.11b, sendo muitas vezes especificados como dispositivos 802.11b/g. Sua principal vantagem é a possibilidade de operar com taxas de transmissão de até 54 Mbps, como o IEEE 802.11a, e ao mesmo tempo ter o alcance do IEEE 802.11b.

802.11n

O desenvolvimento do padrão 802.11n foi iniciado em 2004, com previsão de publicação em 2010. Este pa-drão pode operar nas faixas de 2,4 GHz e 5 GHz, o que o torna compatível com os padrões anteriores.

Sua principal característica é o aumento considerável das taxas de transferência de dados através da combi-nação de várias vias de transmissão (múltiplas antenas). Uma das configurações mais comuns é o uso de ponto de acesso com três antenas e estações com a mesma quantidade de receptores.

O padrão 802.11n pode operar com taxas de transmis-são de dados de até 300 Mbps. Existem no mercado equipamentos que oferecem capacidades baseadas nas versões preliminares do padrão, chamados “pré-n”.

Tipos de equipamentos

Pontos de acesso

O ponto central de qualquer rede sem fio é o ponto de acesso (access point ou AP), também chamado de ro-teador sem fio (figura 3). O ponto de acesso conecta to-dos os equipamentos sem fio à rede tradicional cabeada, onde está a conexão com a Internet.

Existe um número máximo de clientes que podem se conectar ao mesmo tempo ao mesmo ponto de acesso.

7Redes sem fio

Devido ao compartilhamento das frequências, quanto maior for o número de clientes conectados a um mes-mo ponto de acesso, menor será a velocidade de acesso à rede. Para que um dispositivo possa utilizar a infra-estrutura de uma rede sem fio, ele deve primeiramente se “associar” a um ponto de acesso. Cada conjunto for-mado por um ponto de acesso e seus clientes constitui uma rede que é identificada por um SSID (Service Set Identifier). O usuário deverá selecionar o nome da rede (SSID) a qual deseja se conectar, para iniciar o processo automático de associação.

Para aumentar a segurança da rede e evitar o uso não autorizado, é comum o emprego de senhas de segu-rança configuradas no ponto de acesso. O usuário deve conhecer esta senha e informá-la para ter acesso à rede. Uma vez associado, o cliente terá acesso aos serviços oferecidos pela rede, como o acesso à Internet.

Clientes

Os clientes da rede sem fio são os computadores de mesa, portáteis (notebooks), agendas eletrônicas (PDA), telefones celulares (tipo smartphones) e até consoles de videogame (figura 4).

Para saber mais, leia a cartilha Segurança

Figura 3Ponto de acesso


Para conectarem-se a uma rede sem fio, os equipamentos precisam ter uma interface Wi-Fi. Atualmente, a maioria dos notebooks já possui uma interface Wi-Fi integrada. Computadores de mesa e modelos antigos de notebook necessitam da instalação de uma placa de rede Wi-Fi.

Placa PCI Wi-Fi

A placa PCI Wi-Fi (figura 5) é instalada na parte inter-na docomputador de mesa, o que requer mão de obra especializada.

Figura 4Exemplosde clientes

Figura 5Placa PCI Wi-Fi

9Redes sem fio

Adaptador USB Wi-Fi

Como o próprio nome indica, o adaptador USB Wi-Fi (figura 6) utiliza uma porta USB do computador. A vantagem desse tipo de dispositivo está no fato de não ser necessário abrir o computador para instalá-lo, e de ser possível remo-vê-lo facilmente para conectá-lo em outro computador.

Cartão PCMCIA

PCMCIA é um formato tradicional de cartão encontrado em notebooks antigos, tendo sido substituído pelo padrão PC Express.

Figura 6Adaptador USB Wi-Fi

11Redes sem fio






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