marabÁ...universitário de marabá a fim de criar uma rede de inovação e produção de...

MARABÁ

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁCURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

Campus Marabá

PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO DE UMA REDE

WIRELESS NO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE

MARABÁ.

VANDER AUGUSTO O. SILVA

WILSON ROGÉRIO SOARES E SILVA

Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado à

Universidade Federal do Pará, como parte dos

requisitos necessários para obtenção do Título de

Bacharel em Sistemas de Informação.

Orientador: Prof. Msc. Jasmine Araújo.

Co-orientador: Prof. Msc. Rafael Chaves.

MARABÁ

2007

FICHA CATALOGRÁFICA

Silva, Wilson Rogério Soares e, Silva, Vander Augusto Oliveira daProjeto e implementação de uma rede wireless no campus universitário deMarabá. / Wilson Rogério Soares, Silva Vander Augusto O. da Silva;orientador: Jasmine Araújo – 2007.

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) –Universidade Federal do Pará, Colegiado de Sistemas deInformação, Marabá, 2007.

1. Redes de computadores – projetos. 2. Wireless. 3. Análises de redes. 4. Silva, Silva Vander Augusto O. da. I. Jasmine Araújo.

DEDICATÓRIA

Dedico aos meus familiares, amigos, namorada e professores

Ivaldo Ohana, Jasmine Araújo e Rafael.

Vander Augusto.

Dedico aos meus pais Wilson e Socorro, minhas irmãs Sandra e

Flávia e minha namorada Gisele, meus amigos e aos professores

Jasmine, Rafael e Ivaldo.

Rogério Soares.

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos meus amigos, que me ajudaram nos momentos

difíceis, e em especial a meu pai, minha mãe, meus irmãos e

minha namorada Nayara Cristina que estiveram comigo em

todos os momentos.

Vander Augusto.

Ao nosso senhor Jesus Cristo, por me ajudar a superar os

obstáculos da vida. A minha família em especial a minha mãe

Socorro pelo incentivo, carinho e dedicação. A minha namorada

Gisele pelo companheirismo e cumplicidade. A todos os meus

amigos que se fazem presente. A minha orientadora Jasmine

pelo seu profissionalismo.

Rogério Soares.

EPÍGRAFE

“Sabe aquele sonho que você deseja, ou seja, cerveja

Sabe a sensação quando alguém te beija, ou seja, cerveja

Uma gelada vindo na bandeja, ou seja, cerveja”.

Nova Schin

RESUMO

Atualmente muitas empresas, órgãos públicos e universidades estão fazendo uso

de redes sem fio. Com o objetivo de propiciar aos alunos e docentes da instituição um recurso

já utilizado em outras universidades e através da pesquisa, investigação e trabalho de coleta de

dados em campo foi proposto um projeto de implantação de uma rede sem fio no Campus

Universitário de Marabá a fim de criar uma rede de inovação e produção de conhecimento.

Essa implementação aconteceu de forma parcial, pois os equipamentos necessários para

instalação eram mínimos, no entanto um dos pontos de acesso do projeto proposto foi

instalado e um extenso trabalho de campo foi realizado para perceber a área de cobertura

esperada.

Ao instalar uma rede local sem fios é essencial proceder à identificação de fontes

de interferência, definir possíveis locais de instalação com acesso à rede física, especificar as

áreas geográficas a cobrir, fazer o planejamento de freqüências e de níveis de potência a

utilizar. Este conjunto de procedimentos designa-se por site survey (análise de localização) e é

o método quando se pretende instalar uma rede wireless, permitindo inspecionar em detalhe o

local dessa instalação. Deste modo, é necessário recorrer a equipamento adequado que permita

realizar este tipo de análise, identificando eventuais problemas que possam surgir com a

presença de outros dispositivos a operar na banda 2.4 GHz.

Palavras-chave: Redes sem fio, site survey, 2.4 GHz , Planejamento.

ABSTRACT

Nowadays companies, public organs and universities are using wireless networks

with the goal to give the students and teaching staff a resource already in use in other

universities and through the research, investigation and a measurement campaign to collect

data to propose a implementation of a wireless lan in the Academical Campus of Marabá, in

order to create network and knowledge production.

That implementation networks happened in a partial way, because the necessary

equipments for installation were minimum, however one of the points of access of the

proposed project was installed and an extensive field work was accomplished to notice the

area of expected covering.

When installing a network it is essential to proceed the identification of

interference sources, to define possible installation places with access to the physical

networks, to specify the geographical areas to cover, to do the frequency planning and of

power levels to use. This group of procedures is called by site survey (location analysis) and it

is the method when it intends to install a wireless network, allowing to inspection in detail the

place of installation of the network. This way, it is necessary to resort to an appropriate

equipment that allows to accomplish this analysis type, identifying eventual problems that can

appear with the presence of other devices to operate in the band 2.4 GHz.

Word-key: wireless Networks, site survey, 2.4GHz, Planning.

SUMÁRIO

Dedicatória iv

Agradecimentos v

Epígrafe vi

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras xi

Lista de Siglas e Abreviaturas xii

Lista de Tabelas xiii

CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO 1

1.1 Objetivo 2

1.2 Motivação 3

1.3 Controles de Rede Wireless 3

1.3.1 Camada Física 3

1.3.2 Camada MAC 4

1.4 Segurança Em Wlan 5

1.4.1 WEP (Wired Equivalent Privacy) 5

1.4.2 802.1x 5

1.4.3 WPA (Wi-Fi Protected Access) 6

1.4.4 Controle de acesso por MAC 6

1.4.5 Firewalls 6

CAPÍTULO II - WIRELESS LAN – (WLAN) 8

2.1 Histórico 8

2.2 Princípios básicos de WI-FI 9

2.2.1 Adaptadores de redes 9

2.2.2 Sinais de Rádio 11

2.3 Padrões das Especificações 802.11 12

2.3.1 IEEE 802.11a 12

2.3.2 IEEE 802.11b 13

2.3.3 IEEE 802.11d 13

2.3.4 IEEE 802.11e 13

2.3.5 IEEE 802.11f 14

2.3.6 IEEE 802.11g 14

2.3.7 IEEE 802.h 14

2.3.8 Outras normas IEEE 802.11 14

2.4 Infravermelho 16

2.5 Bluetooth 16

2.5.1 Redes com Bluetooth 17

2.5.2 Vantagens do Bluetooth 18

2.5.3 Desvantagens 19

2.6 Pontos de Acesso Wireless 19

2.6.1 Ap Indoor 19

2.6.2 Ap Outdoor 20

2.7 SSID (Service Set Identification) 20

2.8 Canal 20

2.9 Antenas 20

2.9.1 Antenas omni 21

2.9.2 Antenas direcionais 21

2.10 Interferências 22

2.10.1 INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA 23

2.10.2 EMC (Electromagnetic Compatibility) 23

2.11 Arquitetura de WLAN 23

2.11.1 Redes Infra-estruturadas 24

2.11.2 Redes Ad Hoc 25

2.11.3 Vantagens e Desvantagens 26

CAPÍTULO III - PROJETANDO WLANS 28

3.1 Site Survey em redes wireless 28

3.2 Testes de Interferências 29

3.3 Quantos pontos de acesso? 30

3.4 Testando o Local 31

CAPÍTULO IV - ESTUDO DE CASO 33

4.1 Descrição do cenário 33

4.2 Especificação dos equipamentos 33

4.3 Pontos de acesso 33

4.4 Adaptadores de rede USB 36

4.5 Softwares utilizados 37

4.5.1 Netstumbler 38

4.5.2 Software DLink AirPlus USB 39

4.6 Montagem dos equipamentos 39

4.7 Configurando os equipamentos 41

4.8 Análise do sinal 47

4.9 Proposta de Implementação 49

4.10 Resultado dos testes 50

CAPÍTULO V - CONCLUSÃO 51

TRABALHOS FUTUROS 52

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 53

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 Placa PCI 10

Figura 1.2 Adaptador USB wireless 10

Figura 1.3 Placa wireless PCM CIA 10

Figura 2.1 Adaptador infravermelho 16

Figura 2.2 Símbolo Bluetooth 17

Figura 2.3 Piconets 18

Figura 2.4 Notebook conectado em rede por um transmissor Bluetooth 18

Figura 2.5 Access Point 19

Figura 2.6 Antena Omini 21

Figura 2.7 Antena direcional 21

Figura 2.8 Exemplo de Telefone sem fio. Freqüência 2.4 GHz. 22

Figura 2.9 Rede Infra-Estruturada 24

Figura 2.10 Rede Ad Hoc 26

Figura 3.1 Distribuição da freqüência dos canais. 31

Figura 4.1 AP DLink 34

Figura 4.2 Adaptador USB DLink 36

Figura 4.3 Software netstumbler mostrando 1 AP ativo 38

Figura 4.4 Netstumbler mostrando o nível de sinal do AP ativo 39

Figura 4.5 Software DLink AirPlus USB 39

Figura 4.6 Nootebook, com adaptador rede comectado ao AP. 40

Figura 4.7 AP instalado 41

Figura 4.8 Ping Para o Ap 42

Figura 4.9 Tela de senha 42

Figura 4.10 Tela inicial 43

Figura 4.11 Tela IP 44

Figura 4.12 Tela valores 44

Figura 4.13 Tela SSID e Canal 45

Figura 4.14 Tela wep ativada 46

Figura 4.15 Tela de finalização 46

Figura 4.16 Testes realizados 48

Figura 4.17 Cobertura do sinal no campus I 49

LISTA DE SIGLAS

AP Access Point

ARC Automatic Rate Control

BSA Basic Service Area

BSS basic service set

CCMP Counter Mode cbc MAC Protocol

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance

DFS Dynamic Frequency Selection

DSSS direct-sequence spread spectrum

ESM Estação de Suporte à Mobilidade

FCC Federal Communications Comission

FHSS frequency-hopping spread spectrum

HM Host Móvel

IEEE Institute of Eletrical and Eletronics Engineers

IrDA Infrared Data Association

MAC Média Access Control

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PC CARD Personal Computer Memory Card International Association

QoS Quality of Service

RADIUS Remote Authentication Dial-In User Service

RSN Robust Security Network

SSID Service Set Identifier

TKIP Temporal key Integrity Protocol

TPC Transmit Power Control

USB Universal Serial Bus

WEP Wired Equivalent Privacy

WI-FI Wireless Fidelity

WLAN Wireless Local Área network

WPA Wi-Fi Protected Access

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 Resumo dos Padrões IEEE 802.11. 15

TABELA 2 Vantagens e Desvantagens 27

TABELA 3 Formulário de Sondagem de Local. 32

TABELA 4 Equipamentos usados no Estudo de Caso 33

TABELA 5 Demonstrativo dos sinais de rádio da UFPA 47

CAPÍTULO I

1 INTRODUÇÃO

Tal como em outros domínios de conhecimento, as redes Wi-Fi possuem um valor

significativo ao meio acadêmico. De acordo com o paradigma tradicional, o aluno desloca-se

à escola e à sala de aula para desenvolver os seus estudos. No futuro, serão as ferramentas de

estudo a deslocar-se com o aluno, com a crescente disponibilidade da informação em qualquer

altura e em qualquer lugar que este se encontre. A implementação de uma rede Wi-Fi no

Campus Universitário tipicamente vem complementar a infra-estrutura de comunicações

cabeada existente, potencializando o conceito de ubiqüidade – acesso para todos (docentes,

alunos, visitantes, etc), em qualquer hora e em qualquer lugar (na sala de aula, biblioteca,

lanchonete, estacionamento, etc). Tendo em vista que o prédio antigo não foi projetado para

atender uma rede cabeada, as redes wireless seria uma solução. Entre os principais benefícios

deste tipo de infra-estruturas, destacam-se:

Mobilidade no acesso à informação e aos recursos: Facilita a implementação de

aplicações que requeiram ligação permanente à rede em ambientes que envolvam

movimentação do usuário no campus;

Aumento da produtividade: As WLAN’s permitem aos seus usuários serem mais

produtivos, já que possibilitam o acesso à Internet, e-mail, bases de dados e a

arquivos de rede, em qualquer lugar do campus, bem como permitem introduzir

novos serviços (ex: Instant Messaging) que ajudem em tempo útil no suporte à

decisão;

Redução de custos: Em face de uma utilização mais eficiente dos recursos e

infra-estruturas;

Flexibilidade: É mais fácil adicionar, retirar ou modificar clientes que usem a

tecnologia de acesso wireless, nomeadamente em infra-estruturas de redes

temporárias. Os usuários podem ainda trabalhar em vários locais sem necessidade

de grandes configurações por parte dos administradores da rede;

Trabalho colaborativo: Facilidade de acesso a ferramentas de compartilhamento de

arquivos, e-mail, Instant Messaging e Groupware a partir de qualquer localização.

Dada à dimensão destes projetos, a fase de planejamento é fundamental para o

sucesso desta tarefa, tornando-se fundamental uma análise prévia dos requisitos a diversos

níveis, como:

Definição da tecnologia a utilizar: IEEE 802.11b, g ou a uma combinação das

mesmas;

Determinação das áreas de cobertura através da realização de site survey com

equipamentos similares aos que se pretende usar na implementação;

Determinação das possíveis falhas de segurança na rede e elaboração de um plano

com as medidas e mecanismos de segurança a implementar, em conjunto com os

mecanismos de autenticação dos usuários;

Análise minuciosa das infra-estruturas de backbone disponíveis, e levantamento

das necessidades ao nível de eventuais atualizações para suporte à nova rede.

Alguns aspectos importantes a este nível têm a ver com o suporte ou não à criação

de diferentes WLAN’s, suporte a diferentes níveis de qualidade de serviço, etc;

Identificação das necessidades de mobilidade relacionadas com o roaming dos

usuários;

Mecanismos de gestão e manutenção preventiva da nova infra-estrutura.

Neste capítulo serão descrito os objetivos, a motivação, o histórico e conceitos

básicos de redes sem fio. O capítulo termina com a apresentação da estrutura do trabalho

proposto.

1.1 Objetivo

O objetivo deste trabalho é estudar a implementação de uma rede sem fio no

Campus I da UFPA. Para atingirmos o trabalho pretendido, precisaremos demonstrar as

práticas e teorias envolvidas no projeto de uma wlan, que são:

Estudar as tecnologias das redes sem fio, seus padrões e conceitos;

Definir o projeto proposto no cenário escolhido;

Fazer testes na rede proposta;

Analisar a cobertura da wlan;

Vale ressaltar que essa prática é um trabalho cíclico.

1.2 Motivação

Para o desenvolvimento deste trabalho de conclusão de curso, ressaltamos

inúmeras motivações, dais quais se destacam:

Motivar os estudantes através do acesso gratuito à internet, contribuindo para seu

entretenimento e estudo;

Contribuir com o desenvolvimento da universidade, colocando-a a um nível já

adotado por outros centros de ensino superior.

1.3 Controles de Rede Wireless

Uma rede wi-fi é capaz de controlar a maneira como os dados são transportados

através da camada física (o link do rádio), definindo uma camada Media Access Control

(MAC) que manipula a interface entre a camada física e o restante da estrutura da rede.

1.3.1 Camada Física

Esta camada é responsável pela transmissão dos quadros em um canal de

comunicação. Na camada física de uma rede Wi-Fi, é adicionado um preâmbulo de 144 bits a

cada segmento, isso é feito pelo transmissor de radio, também são incluídos 128 bits

utilizados pelo receptor para sincronizá-lo ao transmissor e 16 bits para um campo

start-of-frame. Seguido de um cabeçalho de 48 bits, contendo informações sobre a velocidade

de transferência dos dados, o comprimento dos dados contidos no segmento, e uma seqüência

de verificação de erros. Esse cabeçalho é conhecido como preâmbulo PHY, pois controla a

camada física do link de comunicações.

O preâmbulo de 144 bits é remanescente dos sistemas DSSS mais antigos e lentos.

Esse preâmbulo permaneceu nas especificações mais novas para garantir a compatibilidade

entre os dispositivos atuais com os padrões mais antigos. Em contrapartida existe um

preâmbulo mais curto, de 72 bits, com o campo de sincronização possuindo 56 bits, o campo

start-of-frame possuindo os mesmos 16 bits do preâmbulo de 144 bits.

Para manipular um preâmbulo mais curto uma rede leva o máximo de 96

milissegundos, enquanto que, para manipular um preâmbulo mais longo levaria o máximo de

192 milissegundos, reduzindo a sobrecarga em cada segmento pela metade. Constituindo uma

diferença no throughput (quantidades de dados transmitidos em uma unidade de tempo) de

dados real, especialmente para fluxos de serviços de áudio, vídeo e de voz na internet.

1.3.2 Camada MAC

O tráfego que ocorre na rede de rádio é controlado pela camada MAC, evitando as

colisões e os conflitos de dados, o MAC utiliza um conjunto de regras chamado Carrier Sense

Multiple Access With Collision Avoidance (CSMA/CA), e suportando as funções de segurança

especificadas no padrão 802.11.

A camada MAC suporta dois tipos de autenticação para confirmar se um

dispositivo de rede está autorizado a se associar à rede: autenticação aberta e autenticação de

chave compartilhada. A autenticação open system ou chave aberta é o sistema de autenticação

padrão sendo que, neste sistema, qualquer estação será aceita na rede, bastando requisitar

autorização. É os sistema de autenticação nulo (Peres e Weber, 2003).

A autenticação shared key ou chave compartilhada, ambas as estações (requisitante

e autenticadora) devem compartilhar uma chave secreta. A forma de obtenção desta chave não

é especificada no padrão, ficando a cargo dos fabricantes a criação deste mecanismo. A troca

de informações durante o funcionamento normal da rede é realizada através da utilização do

protocolo WEP. (Peres e Weber, 2003)

Ao configurar a rede, todos os nós na rede devem usar o mesmo tipo de

autenticação.

A camada MAC também define diversas opções no adaptador de rede:

Power mode – O adaptador de rede suporta dois modos de energia: Continuous

Aware Mode e Power Save Polling Mode.

Access Control – O adaptador de rede contém o controle de acesso que mantém os

usuários não autorizados longe da rede.

WEP encryption – O adaptador de rede controla a função de criptografia Wired

Equivalent Privacy (WEP).

Existem outras camadas de controle mais elevadas que controlam aspectos como

endereçamento e roteamento, integridade de dados, sintaxe e formato dos dados contidos em

cada segmento. Para essas camadas mais elevadas não interessa, se elas estão transportando

segmentos através de fios, linhas de fibra ótica ou links de rádio. Portanto, pode-se usar uma

rede Wi-Fi com qualquer tipo de LAN ou outro protocolo de rede. Os mesmos sinais de rádio

podem manipular TCP/IP, Novell NetWare, e todos os outros protocolos de rede construídos

para Windows, Unix, SO Mac e outros sistemas operacionais com a mesma eficiência

1.4 Segurança Em Wlan

Para que uma rede sem fios possua as mesmas características de segurança de uma

rede com fios, existe a necessidade de inclusão de mecanismos de autenticação de dispositivos

e confidencialidade dos dados. A autenticação já foi citada acima, nos tópicos seguintes será

feito um resumo dos principais métodos de segurança existentes, sem entrar em detalhes, pois

não é o objeto do nosso trabalho.

1.4.1 WEP (Wired Equivalent Privacy)

O protocolo WEP foi desenvolvido para prover a segurança das WLAN, usando

uma chave de criptografia de até 128 bits dificultando assim a sua violação. Este protocolo

ativado no AP (Ponto de acesso) impede o acesso dos clientes não autorizados. Cada usuário

deve então ativar esse recurso e usar a mesma chave para poder usufruir da WLAN,

Portanto a criptografia WEP destina-se a 3 funções: impedir o acesso não

autorizado de usuários, fazer a verificação de integridade de um pacote e proteger os dados.

1.4.2 802.1x

Um padrão que fornece controle de acesso, autenticação e gerencia de distribuição

de chaves usado para proteger o trafego da rede. Este protocolo usa uma técnica chamada de

RSN (Robust Security Network) que restringe o acesso a uma rede. Fornece também um

esquema de autenticação de alta segurança. O RADIUS (Remote Authentication Dial-In User

Service) é um servidor de autenticação que tem a função de credenciar usuários válidos.

1.4.3 WPA (Wi-Fi Protected Access)

O WPA foi desenvolvido para resolver problemas do WEP e do 802.11i (Este

protocolo fornece dois mecanismos de criptografia o CCMP e o TKIP). Herdando assim os

dispositivos do WEP que possuem bom desempenho e o TKIP que realiza criptografia dos

dados e autenticação dos usuários da rede este último foi herdado do 802.11i.

1.4.4 Controle de acesso por MAC

Outra forma segura de impedir acesso a sua WLAN é ativar a autenticação MAC do

AP. Este recurso está disponível em quase todos pontos de acesso, é uma forma de cadastrar

os endereços MACs das placas que possam ter acesso a WLAN. Desta forma, apenas usuários

pré-cadastrado conseguirão navegar na rede. Sendo assim a cada novo usuário o administrador

de rede terá que fazer o cadastro no AP. O ideal é usar um AP com capacidade superior à

quantidade de usuários da rede. Embora essa autenticação MAC seja válida ela não protege

contra todos os ataques, pois é possível usar programas que capturam o tráfego na rede e

conseguem clonar endereços MAC de usuários válidos.

1.4.5 Firewalls

Alguns pontos de acesso vêem embutidos com Firewalls. Esse componente é um

servidor PROXY que filtra todos os dados em ambos sentidos em uma WLAN. Tendo as

seguintes funções em uma rede:

Rejeitar dados ou arquivos provenientes de origem desconhecida;

Proteger os computadores de uma LAN de acesso não autorizado a partir da

internet;

Isolar o acesso de uma LAN cabeada a uma Wlan.

Impedir o acesso a sites não autorizados.

Para finalizar este capítulo será apresentado a seguir a organização do trabalho:

No capítulo II serão descritos os padrões de redes sem fio, assim como os tipos de

redes.

No capítulo III aspectos de projeto de uma rede sem fio.

No capítulo IV finalmente o estudo de caso com os resultados obtidos no projeto

proposto e as conclusões.

CAPÍTULO II

2 WIRELESS LAN – (WLAN)

As redes locais sem fios (WLAN - Wireless LAN's) podem se definir como redes

com um alcance local, que utilizam o ar como canal de transmissão. Por rede sem fios

entendemos uma rede que utiliza ondas eletromagnéticas como meio de transporte da

informação, através de um canal que interliga os diferentes equipamentos móveis presentes na

mesma.

WLAN é uma tecnologia de redes de computadores, com as mesmas

funcionalidades das redes de computadores cabeadas. Por meio do uso de rádio ou

infravermelho estabelecem a comunicação entre os computadores e dispositivos da rede, ou

seja, não usam fios ou cabos. Os dados são transmitidos através de ondas eletromagnéticas e

várias conexões podem existir em um mesmo ambiente sem que uma interfira na outra,

permitindo, por exemplo, a existência de várias redes dentro de um prédio. Para isso, basta

que as redes operem em freqüências diferentes. Através de algumas ferramentas, é possível até

mesmo interconectar essas redes.

2.1 Histórico

Iniciou-se na década de 80 o desenvolvimento das WLANs ( Wireless Local Area

Network – Redes Locais Sem Fio), utilizavam diferentes tecnologias como infravermelhos,

rádio de microondas e rádio spread spectrum (espectro de dispersão). Quem mais foi

disseminado em uso foi o infravermelho.

Em meados dos anos 90, algumas empresas norte americanas começaram a

oferecer redes com tecnologia de espectro onde a faixa era de 900 MHz. Enquanto na Europa

adotou a faixa 2.4 GHz para distribuição, mas não vingou pelo alto custo de desenvolvimento.

Em 1997 um padrão específico para redes sem fio foi criado denominado 802.11

pela IEEE (Institute of Eletrical and Eletronics Engineers). Neste mesmo período surgiram

outros padrões o Bluetooth e HiperLan/2. É claro que a padronização trouxe profundas

mudanças tecnológicas, uma vez que proporcionou a interoperabilidade entre fabricantes dos

produtos. Buscando melhorias para o padrão desenvolveram-se outros dois o 802.11a e o

802.11b.

Com o avanço em pesquisa nesse segmento, o mercado logo investiu em

infra-estrutura, e os protocolos 802.11a e o 802.11b ganharam qualidade, pois suas taxas

chegaram a 54 Mbps e 11 Mbps respectivamente. Outros padrões foram criados os 802.11g e

802.11f por exemplo no próximo capítulo serão descritos alguns desses novos padrões.

2.2 Princípios básicos de WI-FI

Em uma rede wireless (sem fio), nos padrões adotados pelo IEEE, para as

especificações 802.11, mais conhecidas como WI-FI (Wireless Fidelity), deve-se levar em

consideração três elementos distintos, para que haja o transporte de dados nesta rede: os sinais

de rádio, o formato dos dados e a estrutura da rede. O sinal de rádio opera na camada física da

rede, enquanto outras das camadas mais elevadas são controladas pelo formato dos dados. A

estrutura da rede inclui os adaptadores de interface e as estações base, os quais enviam e

recebem os sinais de rádio.

2.2.1 Adaptadores de redes

Em uma WLAN os dados são transmitidos através de adaptadores de redes que

enviam dados do computador para a rede e receptores de que detectam os sinais que chegam e

redirecionam para os destinatários.

Os computadores atuais vêm equipados com adaptadores que convertem os dados

digitais em sinais de rádio que são transmitidos para os outros dispositivos na rede. E fazem à

conversão dos sinais de rádio que chegam a dados digitais novamente. Esses equipamentos

fazem a comunicação com os pontos de acesso.

Esses adaptadores são distribuídos em vários modelos, assim existem os PC Cards

(Personal Computer Memory Card) usados em notebooks, há também os de placa PCI e os

USBs. Com exceção dos USBs, os outros vem equipados com uma antena que captura os

dados da rede e as envia novamente.

Figura 1.1 - Placa PCI

FONTE: http://vitrine.shoptime.com.br/

FONTE: http://vitrine.shoptime.com.br/

1.2 - Adaptador USB wireless

Figura 1.3 - Placa wireless PCM CIA para Notebooks.

FONTE: http://vitrine.shoptime.com.br

2.2.2 Sinais de Rádio

As redes WI-FI operam em uma banda de freqüência de rádio não licenciada,

segundo acordos internacionais essas freqüências foram reservadas para serviços industriais,

científicos e médicos, incluindo redes de dados wireless de espalhamento de espectro. As

faixas destinadas para essas aplicações são conhecidas como Industrial Scientific and Medical

bands (ISM) e foram adotadas por diversos países, a primeira em 900MHz (902 até 928MHz),

a segunda em 2.4 GHz (2400 até 2483.5 MHz) e a última em 5 GHz. Atualmente o Brasil está

atualizando a Resolução 305 da ANATEL, nas partes referentes a 2.4 e 5GHz.

As redes wireless utilizam dois diferentes sistemas de transmissão de rádio de

espalhamento de espetro, o FHSS (frequency-hopping spread spectrum) e o DSSS

(direct-sequence spread spectrum). Algumas redes 802.11 mais antigas ainda usam o sistema

FHSS mais lento, mas a nova geração das redes Wi-Fi utilizam o DSSS.

Uma consideração a ser feita na tecnologia DSSS é a presença do mecanismo para

controle automático da taxa de transmissão (Automatic Rate Control ou ARC) ele é

responsável por escolher a modulação adequada às condições do canal, com o objetivo de

explorar o compromisso entre a taxa de erros e a capacidade de transmissão. O princípio de

atuação do mecanismo é: quanto pior a situação do canal, mais robusta deve ser a modulação

utilizada (menor a taxa de transmissão). Quanto melhor o canal, menos robusta pode ser a

modulação utilizada (maior a taxa de transmissão). O padrão IEEE 802.11g define o uso de

até 14 diferentes modulações, que resultam nas seguintes taxas de transmissão: 54, 48, 36, 33,

24, 22, 18, 12, 11, 9, 6, 5.5, 2 e 1 Mbps. (Conceição, 2006).

Outra consideração sobre este mesmo assunto é que em conseqüência do padrão

IEEE 802.11 não especificar como o mecanismo de ARC deve escolher a modulação (taxa de

transmissão) a ser usada em caso de degradação do sinal. Ao não definir quais, nem como

essas métricas de adaptação devem ser usadas pelo mecanismo de ARC, o padrão IEEE

802.11 delega aos fabricantes essa definição; sendo assim, cada fabricante define os

algoritmos e limiares de adaptação segundo as peculiaridades de seus dispositivos; ou seja,

mediante a degradação do sinal, mecanismos ARC de dispositivos de fabricantes diferentes

atuam de maneira diversa e, em função disso, experimentam diferentes taxas de perda de

pacotes, latência, jitter etc. (Conceição, 2006).

2.3 Padrões das Especificações 802.11

A arquitetura para redes sem fio foi padronizada pelo IEEE, sendo que a rede é

dividida por área coberta denominada célula, onde cada uma é chamada de BSA (Basic Service

Area). O tamanho da BSA depende das características do ambiente e da capacidade dos

transmissores utilizados na rede. Existem vários tipos de padrão 802.11, sendo que cada um

possui suas próprias características, principalmente relacionadas à velocidade de transmissão

de dados.

2.3.1 IEEE 802.11a

A norma IEEE 802.11a foi aprovada aproximadamente na mesma época da norma

IEEE 802.11b, em Dezembro de 1999. Trata-se de mais uma evolução da norma IEEE 802.11,

mas com uma diferença fundamental em relação a esta: opera na banda de freqüências dos 5

GHz. Suporta dados de 54 Mbps para distâncias até 50 metros, com valores intermediários

para 6, 12, 18, 24, 36 e 48 Mbps. Ao nível físico, esta norma usa Orthogonal Frequency

Division Multiplexing – OFDM. A banda de freqüências dos 5 GHz é, de modo geral, hoje é

menos utilizada que a banda de 2.4 GHz. Por um lado este aspecto apresenta-se como uma

vantagem para o IEEE 802.11a, já que a probabilidade de ocorrência de interferências com

outros equipamentos que operam na mesma gama de freqüências, diminui substancialmente.

No entanto, por outro lado acaba por se traduzir também numa desvantagem, dada à falta de

regulamentação que ainda existe em muitos países para a utilização deste espaço do espectro

eletromagnético.

Enquanto na banda de freqüências dos 2.4 GHz apenas podemos ter 3 canais

sobrepostos, o IEEE 802.11a suporta até 12 canais simultâneos, permitindo assim o aumento

da largura de banda disponível para os utilizadores, através do incremento de pontos de acesso

com células sobrepostas. O número real de canais disponíveis para utilização varia de país

para país. Os equipamentos IEEE 802.11a não são diretamente compatíveis com

equipamentos das normas antecessoras (IEEE 802.11 e IEEE 802.11b), por dois motivos:

Funcionamento em bandas de freqüências diferentes.

Utilizam diferentes tecnologias de spread spectrum. O IEEE 802.11a funciona

com OFDM enquanto as outras duas normas funcionam com FHSS ou DSSS.

Apesar destas condicionantes, existe interoperabilidade entre os equipamentos das

três normas na camada MAC, já que todas utilizam o algoritmo CSMA/CA da especificação

original do IEEE 802.11.

2.3.2 IEEE 802.11b

Em 1999, o IEEE apresentou uma versão melhorada da norma IEEE 802.11, que

designou IEEE 802.11b. Esta versão, que especifica taxas de transmissão de 1 Mbps, 2 Mbps,

5.5 Mbps e 11 Mbps, trouxe um novo fôlego a este tipo de redes. Uma boa parte das WLAN’s

usadas atualmente são baseadas nesta norma. Funciona na mesma banda de freqüências do

IEEE 802.11 (2.400-2.4835 GHz), usando neste caso apenas DSSS, já que a técnica FHSS não

suporta velocidades acima dos 2 Mbps sem violar as disposições da FCC (Federal

Communications Comission). Neste sentido, o IEEE 802.11b apenas mantém compatibilidade

com sistemas da norma IEEE 802.11 que utilizam DSSS. O intervalo de freqüências referido é

dividido em canais. Em espaço aberto, é possível estabelecer ligações a 11 Mbps até 400

metros de distância, sem antenas de ganho adicionais. Em espaço fechado, esta distância

diminui para 30 a 50 metros, dependendo das condições do local. Para suportar distâncias

superiores ou ambientes com maior influência de ruído, esta norma utiliza degradação

dinâmica do débito. Quando um terminal se afasta do alcance do ponto de acesso, a norma

degrada a transmissão para velocidades inferiores, primeiro para 5.5 Mbps, 2 Mbps e por

último 1 Mbps. Quando o terminal se aproxima, verifica-se o processo inverso, este é o

mecanismo ARC já citado anteriormente.

2.3.3 IEEE 802.11d

Esse padrão foi desenvolvido fora dos grandes domínios (Japão, EUA, Europa,

Austrália e Canadá.), traz consigo um frame que contém campos de informações, parâmetros

de freqüência e de cada país.

2.3.4 IEEE 802.11e

O Task Group, foi criado para desenvolver aspectos de segurança e QoS para a

subcamada MAC. Como as questões de segurança foram transferidas para o 802.11i, então o

802.11e passou a desenvolver os QoS (Quality of Service) que tem por objetivo dar suporte a

voz, vídeo e dados.

2.3.5 IEEE 802.11f

Este padrão especifica a subcamada MAC e a camada física, definindo os

princípios básicos da arquitetura de rede, pontos de acesso e sistemas distribuídos. Este

padrão definem recomendações de APs, conjunto de a funções e os protocolos

compartilhados pelos fornecedores que fazem uso da rede.

2.3.6 IEEE 802.11g

A norma IEEE 802.11g foi retificada em 2003. O IEEE 802.11g mantém uma

performance comparável ao IEEE 802.11a, com velocidades de até 54 Mbps, enquanto

mantém compatibilidade retroativa com a norma IEEE 802.11b. Há quem compare esta

combinação de performance e compatibilidade retroativa com a evolução da Ethernet de 10

Mbps para os 100 Mbps da norma Fast-Ethernet, nas redes locais. Esta norma opera na

mesma banda de freqüências do IEEE 802.11b (2.4 GHz), estando igualmente limitada ao

máximo de três canais sobrepostos. Um dos requisitos obrigatórios nesta norma é a total

compatibilidade com o IEEE 802.11b, sendo visto como um importante fator de proteção de

investimento para a atual base instalada. Por outro lado, tal como o IEEE 802.11a, utiliza

OFDM para a transmissão de dados a velocidades mais elevadas. Quando entra em modo de

compatibilidade com a norma IEEE 802.11b, passa automaticamente a utilizar DSSS.

2.3.7 IEEE 802.h

Usando a banda 5 GHz, esse padrão usa uma função de seleção dinâmica de

freqüência (DFS – Dynamic Frequency Selection) e um controle de potência de transmissão

(TPC – Transmit Power Control) que é a mesma usada pelo padrão 802.11a. Este recurso

evita interferência com satélites e radares, fazendo a proteção dos equipamentos que usam

essa banda.

2.3.8 Outras normas IEEE 802.11

Dado o sucesso das normas da família IEEE 802.11. O IEEE tem criado vários

grupos de trabalho, com o objetivo de dar continuidade ao desenvolvimento de novas versões

e de novas funcionalidades. Entre os principais, destacam-se:

Grupo de trabalho 802.11i: trabalha no desenvolvimento de uma

framework avançada de segurança para as redes IEEE 802.11b/a/g.

Grupo de trabalho 802.11j: desenvolve trabalho na compatibilização das

normas IEEE 802.11a e HIPERLAN/2.

Tabela 1 – Resumo dos Padrões IEEE 802.11.

Padrão Descrição Freqüências

802.11a

- 5 GHz de banda.

- 8 canais de rádio.

- Máximo 54 Mbps por link

por canal.

- Especifica uma rede até 5

vezes mais rápida que a

802.11b.

- Tipo de modulação OFDM

5150 – 5350 MHz

5470 – 5725 MHz

5725 – 5850 MHz

802.11b

- 2,4 GHz de banda.

- 3 canais de rádio.


por canal.

- Desempenho equivalente a

uma rede ethernet.

- Tipo de modulação DSSS

2400 – 2483,5 MHz

802.11g - 2,4 e 5 GHz de banda. 2400 – 2483,5 MHz


por canal.

- Desempenho do 802.11a

em 2.4 GHz.

- Tipo de modulação OFDM

e DSSS

FONTE: Autoria própria

2.4 Infravermelho

Esse tipo de comunicação usada na maioria dos aparelhos eletrônicos atualmente

como televisão, som, dvd. Também já é usado por dispositivos móveis, como PDAs e

celulares.

Para que ocorra a comunicação entre dispositivos é preciso que ambos conheçam o

protocolo de comunicação usado, que no caso dos infravermelhos é o IrDA (Infrared Data

Association). A velocidade de transmissão está entre 9.600 b/s a 4 Mb/s. Esse mesmo feixe de

luz não é capaz de atravessar objetos opacos como paredes. Desta forma os aparelhos

envolvidos na comunicação devem estar sem obstáculos para que haja qualidade no envio de

informações. Outra desvantagem desta tecnologia é que a transmissão se dá apenas “um para

um”, não permitindo a troca de informação simultânea entre vários dispositivos.

Figura 2.1 - Adaptador infravermelho.

FONTE: http://h10025.www1.hp.com

2.5 Bluetooth

A tecnologia Bluetooth é, basicamente, um padrão para comunicação sem-fio de

baixo custo e de curto alcance. Através dele, é possível conectar facilmente vários tipos de

dispositivos de comunicação, tais como PCs, notebooks, palmtops, handhelds, impressoras,

scanners, telefones celulares enfim, qualquer aparelho que possua um chip Bluetooth. De certa

forma, é possível deixar até os eletrodomésticos de uma casa interligados. E toda essa

conexão pode ser feita de forma simples e fácil, praticamente de maneira automática, sendo

que não é preciso ligar os equipamentos por cabo. Isso deixa claro que o Bluetooth tem por

objetivo permitir comunicação (tanto de dados como de voz) em tempo real, bastando que os

equipamentos suportem a tecnologia. De uma forma geral, o padrão Bluetooth visa facilitar as

transmissões em tempo real de voz e dados, permitindo conectar quaisquer aparelhos

eletrônicos, fixos ou móveis, que estejam de acordo com a tecnologia.

Figura 2.2 - Símbolo Bluetooth

FONTE: http://www.thetechgeek.com

2.5.1 Redes com Bluetooth

As formas como os dispositivos Bluetooth se comunicam, formando uma rede,

chama-se "piconet", na qual podem existir até oito dispositivos conectados entre si. Um deles

é o "mestre" (master), ou seja, o principal, sendo os demais os dispositivos "escravos" (slave).

Pode parecer que oito é um número muito pequeno, mas é possível "sobrepor" vários

piconets, aumentando os pontos de comunicação. Esse método é conhecido como

"scatternet". Como afirma (Tanenbaum 1994):

A unidade básica de um sistema bluetooth é um piconet, que consiste em um nó

mestre e até sete nós escravos ativos, situados dentro de uma distância de 10 metros. Podem

existir muitos piconets na mesma sala (grande) e elas podem até mesmo ser conectadas por

um nó de ponte. Uma coleção interconectada de piconets é chamada scatternet.

Veja a Figura abaixo para entender melhor:

Figura 2.3 - Piconets

FONTE: http://developers.sun.com

M= Mestre;

S= Escravo;

S/M= Escravo/Mestre.

2.5.2 Vantagens do Bluetooth

Com Bluetooth não é necessário usar conexões por cabo. Os dispositivos numa

rede Bluetooth se comunicam por uma espécie de antena, como mostra a figura abaixo:

Figura 2.4 - Notebook conectado em rede por um transmissor Bluetooth.

FONTE: http://developers.sun.com

É uma solução viável e de baixo custo para redes de curto alcance;

É cada vez maior a quantidade de dispositivos com chips Bluetooth;

O Bluetooth suporta comunicação tanto por voz quanto por dados;

A tecnologia pode ser facilmente integrada aos protocolos de comunicação,

como o TCP/IP, por exemplo.

2.5.3 Desvantagens

O número máximo de dispositivos que podem se conectar ao mesmo tempo é

limitado, principalmente se compararmos com a rede cabeada;

O alcance é bastante curto, por isso uma rede pode ser apenas local.

2.6 Pontos de Acesso Wireless

É um dispositivo que permite troca de dados entre computadores em uma rede

wireless. Um AP permite cobrir uma determinada área com sinal de rádio, proporcionando o

acesso à rede wireless a computadores equipados com um adaptador de rede 802.11x.

Figura 2.5 - Access Point.


2.6.1 Ap Indoor

É adequado para ambientes fechados ou situações que não exija muita potência de

sinal. Este mesmo sinal gerado pelo AP INDOOR é propagado de forma circular, pelo fato de

vir equipado com uma antena Omni. Esse raio de propagação chega a uma área de

aproximadamente 100m (dependendo do modelo do AP), mas com algum tipo de obstáculo

que venha prejudicar o sinal (plantas, paredes etc.), essa distância cai para uns 30m.

A potência do sinal desse tipo de AP encontra-se na faixa de 16 a 18 dBm,

podendo ser aumentado com uso de antenas externas, pois alguns modelos trazem entradas

para mais de uma antena.

2.6.2 Ap Outdoor

Desenvolvidos para prover a transmissão de rádio em ambientes abertos, onde

exijam um maior alcance de sinal. Esse tipo de equipamento gera um sinal de até 20 km.

Podendo usar tanto antena direcional ou Omni para essa transmissão.

Esses APs trabalham tanto modo “ponto a ponto”( para prover a comunicação

entre dois edifícios) quanto “multiponto” (onde existe um AP central distribuindo a

comunicação entre vários edifícios por meios de antenas direcionais).

2.7 SSID (Service Set Identification)

É o nome da rede wireless de um determinado AP. Tem a função de associar cada

cliente a sua rede correta. Desta forma o computador que tenta se conectar a uma rede, ele irá

procurar o AP com o mesmo nome do SSID de suas configurações.

2.8 Canal

É um canal de rádio usado pelo AP para estabelecer a comunicação entre os

dispositivos de uma rede. Em um ambiente onde existam várias redes ou dispositivos que

operam na mesma freqüência pode ocorrer interferências. Para solucionar esse problema o

ideal é usar canais diferentes dos usados nas proximidades.

2.9 Antenas

São dispositivos que fazem a comunicação por meios de radiações

eletromagnéticos. A transferência de dados em WLAN acontece graças a elas. Além de

exercer a função de envio/recebimento de sinal também são capazes de aumentar a potência

de um AP. Mas não são consideradas amplificadores, pois são considerados elementos

passivos. O ganho de potência de uma antena é chamado de dBi.

Existem alguns tipos de antenas: As Omni e direcionais. As Omni fazem à

transmissão em 360º, em todos os lados. Contudo na maioria das vezes seu alcance do sinal é

menor. Já o trafego de dados da antena direcional é direcionado para um local especifico, por

esse motivo tem maior alcance.

2.9.1 Antenas omni

Seu ângulo de irradiação é de 360º na horizontal e uma variação de 3º a 30º na

vertical. Esse tipo de antena é recomendado para ambientes INDOOR onde as redes estejam

em modo de infra-estrutura. O uso dessas antenas não exige a direção dos equipamentos

wireless.

Figura 2.6 - Antena Omini

FONTE: http://www.wifisafe.com

2.9.2 Antenas direcionais

São usadas em ambiente Outdoor para interligar redes distantes. Essa transmissão

se dá apenas em uma direção. Quanto menor o ângulo de envio/recebimento maior será o

alcance do sinal. Existem vários modelos de antenas direcionais, que estão divididas nas

seguintes categorias: setoriais, parabólicas e painéis.

Figura 2.7 - Antena direcional

FONTE: http://www.altanet.com.br

As antenas setoriais são usadas em ambientes onde a transmissão dos dados esteja

com uma angulação horizontal entre 30º e 180º, e uma angulação vertical entre 3º e 30º. Se a

região que se pretende atender seja maior que 180º é recomendado usar mais de uma antena

setorial.

A antena direcional parabólica é a usada para conexões tipo “ponto a ponto”. É a

opção ideal ligar duas empresas em prédios diferentes. Seu ângulo de irradiação varia entre 7º

e 20º na horizontal e entre 3º a 10º na vertical.

As antenas do tipo painel são usadas frequentemente para substituir as tradicionais

do tipo omni dos APs. Seus ângulos de irradiação horizontal e vertical são de 180º, e são

usadas em ambientes internos.

2.10 Interferências

Quando estabelecemos uma comunicação wireless entre computadores temos que

ter atenção as possíveis interferências sofridas por outros dispositivos que usam a mesma

freqüência do padrão 802.11x, também existe interferências físicas como paredes, móveis etc.

Os padrões 802.11a e 802.11b atuam na freqüência 2,4 GHz, desta forma qualquer

outro dispositivo que usar essa freqüência causará interferência, fazendo com que os sinais

sejam interrompidos. Telefones sem fio operam nessa faixa, fornos microondas também.

Interferência físicas tais como árvores, paredes fazem com que sinal se degrade de

forma considerável. Para garantir a qualidade dos sinais de uma wlan é necessário fazer uso de

mais de um AP.

Figura 2.8 - Exemplo de Telefone sem fio. Freqüência 2.4 GHz.

FONTE: http://img.mercadolivre.com.br

2.10.1 INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA

A EMI (Electromagnetic Interference) ou Interferência eletromagnética é

caracterizada por uma degradação no desempenho de um equipamento devido a uma

perturbação eletromagnética que é capaz de se propagar tanto no vácuo quanto por meios

físicos. Com isso, é possível verificar suas conseqüências a quilômetros de distância, como é

o caso das descargas atmosféricas.

A coexistência de equipamentos de tecnologias diferentes, que emitem energia

eletromagnética, em instalações elétricas projetadas inadequadamente, cria o problema de

tornar eletromagneticamente compatíveis esses equipamentos com o ambiente onde estão

instalados. Por exemplo, a EMI é muito freqüente em áreas industriais, em função de maior

uso de máquinas e motores e em redes de computadores próximas a essas áreas. (PINHEIRO,

2004).

2.10.2 EMC (Electromagnetic Compatibility)

A Compatibilidade Eletromagnética (EMC) pode ser definida como a

capacidade de um dispositivo ou sistema para funcionar satisfatoriamente no seu ambiente

eletromagnético sem introduzir, ele próprio, perturbações eletromagnéticas intoleráveis

naquele ambiente.

A EMC quer dizer que um equipamento é compatível com seu ambiente

eletromagnético. Esses dois termos EMI/EMC estão intimamente ligados e um equipamento é

dito compatível eletromagneticamente quando:

Não causa interferência em outros equipamentos;

É imune às emissões de outros equipamentos;

Não causa interferência em si própria. (PINHEIRO, 2004).

2.11 Arquitetura de WLAN

Conforme a Figura 2.9 o bloco construtivo fundamental da arquitetura 802.11 é o

conjunto básico de serviço (basic service set- BSS). Um BSS contém, uma ou mais estações

sem fio e uma estação base central, conhecida como ponto de acesso já descrito anteriormente.

A presença ou não deste dispositivo de acesso é o que divide as redes infra-estrutura e ad-hoc

como será descrito a seguir.

2.11.1 Redes Infra-estruturadas

Redes infra-estruturadas são aquelas em que o Host Móvel (HM) está em contato

direto com uma Estação de Suporte à Mobilidade (ESM), também conhecida como Ponto de

Acesso (AP), na rede fixa, ou seja, é a arquitetura que usa um AP como concentrador de rede.

Onde os computadores fazem à comunicação através do nó central ou AP.

O funcionamento deste tipo de rede móvel é semelhante ao da telefonia celular,

onde toda a comunicação deve, necessariamente, passar pela central, mesmo que os

equipamentos móveis estejam a uma distância em que poderiam, eventualmente,

comunicar-se diretamente.

Figura 2.9 - Rede Infra-Estruturada

FONTE: //images.google.com.br

1. Sinal de Rádio

2. Access Point

3. Rede Cabeada

Toda a comunicação entre os nós móveis é feita através de estações de suporte à

mobilidade. Neste caso, os nós móveis, mesmo próximos uns dos outros, estão

impossibilitados de realizar qualquer tipo de comunicação direta.

A Figura anterior mostra um modelo de comunicação em redes infra-estruturadas

onde as estações de suporte podem estar conectadas a gateways que permitem a comunicação

entre os nós móveis e a parte fixa da rede.

2.11.2 Redes Ad Hoc

Em telecomunicações, o termo é empregado para designar o tipo de rede que não

possui um nó ou terminal especial para o qual todas as comunicações convergem, e que as

encaminha para os respectivos destinos (este terminal é geralmente designado por ponto de

acesso), ou seja, é um tipo de arquitetura que faz a comunicação entre os computadores de

forma direta apenas com os adaptadores de rede sem uso de AP. Essa arquitetura é mais usada

em redes de pequeno porte, onde a intenção é fazer a comunicação com poucas máquinas.

Desta forma, uma Rede de computadores Ad-Hoc é aquela na qual todos os terminais

funcionam como roteadores, encaminhando de forma comunitária as comunicações advindas

de seus terminais vizinhos.

No modo Ad-Hoc o usuário se comunica diretamente com outro(s). Criado para

conexões pontuais, só recentemente este modelo passou a prover mecanismos robustos de

segurança, por conta do fechamento de padrões mais modernos (802.11i). Porém, estes novos

padrões exigem placas também mais modernas e que ainda não são a maioria no mercado.

Ao contrário do que ocorre em redes convencionais, não há pontos de acesso, ou

seja, não existem estações de suporte à mobilidade (sem infra-estrutura de conexão) e os nós

dependem uns dos outros para manter a rede conectada. Por esse motivo, redes ad hoc são

indicadas principalmente em situações onde não se pode, ou não faz sentido, instalar uma rede

fixa.

Figura 2.10 - Rede Ad Hoc

FONTE: //images.google.com.br

Os nós de uma rede ad hoc podem se mover arbitrariamente. Deste modo, a

topologia da rede muda freqüentemente e de forma imprevisível. Assim, a conectividade entre

os nós móveis muda constantemente, requerendo uma permanente adaptação e reconfiguração

de rotas.

2.11.3 Vantagens e Desvantagens

Várias vantagens e desvantagens podem ser citadas ao se comparar redes ad hoc

com redes infra-estruturadas e com redes fixas (cabeamento estruturado).

Tabela 2 – Vantagens e Desvantagens.

Vantagens Desvantagens

Instalação rápida: Redes ad hoc

podem ser estabelecidas dinamicamente em

locais onde não haja previamente uma

infra-estrutura instalada;

Tolerância à falhas: A permanente

adaptação e reconfiguração das rotas em

redes ad hoc permitem que perdas de

conectividade entre os nós possam ser

facilmente resolvidas desde que uma nova

rota possa ser estabelecida;

Conectividade: Dois nós móveis

podem se comunicar diretamente desde que

cada nó esteja dentro da área de alcance do

outro;

Mobilidade: esta é uma vantagem

primordial com relação às redes fixas.

Roteamento: A mobilidade dos

nós e uma topologia de rede dinâmica

contribuem diretamente para tornar a

construção de algoritmos de roteamento um

dos principais desafios em redes ad hoc;

Localização: Uma questão

importante em redes ad hoc é a localização

de um nó, pois além do endereço da máquina

não ter relação com a posição atual do nó,

também não há informações geográficas que

auxiliem na determinação do posicionamento

desse nó;

Taxa de erros: A taxa de erros

associada a enlaces sem-fio é mais elevada

quando comparada aos enlaces em redes

estruturadas.

CAPÍTULO III

3 PROJETANDO WLANS

Uma técnica interessante na implantação ou ampliação de uma wlan é a utilização

da ferramenta site survey (pesquisa de local).

Pode ser utilizado para estabelecer métodos que permitam o remanejamento dos

pontos de rede existentes pelo simples reposicionamento ou reconfiguração (no caso de redes

estruturadas), ou ainda para a ampliação do número de pontos existentes e/ou aumento da

cobertura da rede, adicionando-se novos Pontos de Acesso.

Durante a inspeção devem ser levantadas todas as condições técnicas do local da

instalação, que inclui verificar a existência ou não de obstáculos que possam dificultar o

lançamento do cabeamento ou o posicionamento de antenas.

No caso específico das redes wireless, a inspeção deve contemplar ainda a análise

de possíveis interferências de RF, níveis e condições de propagação do sinal, servindo como

fonte adicional de informação para o projeto de localização dos Pontos de Acesso (AP’s).

3.1 Site Survey em redes wireless

Podemos considerar duas modalidades de Site Survey para redes wireless:

Site Survey Indoor – Realizado para identificar a localização e o número de

estações base necessárias (cobertura e tráfego previsto). Os equipamentos utilizados são

basicamente um notebook ou handheld, adasptador de rede e um Access Point.

Site Survey Outdoor – Além da identificação e localização dos pontos de rede,

consiste em verificar se existe visada direta com o(s) Ponto(s) de Acesso Remoto(s) ou se há

algum tipo de obstáculo, além de medições de sombra e coleta de outras informações

relevantes ao projeto.

Alguns cuidados devem ser tomados na execução do site survey para que a

implantação da rede wireless ocorra satisfatoriamente. O profissional responsável pelo projeto

precisa estar atento aos detalhes porque uma coluna não apontada na documentação da

edificação pode causar problemas de cobertura quando se tratar de um projeto indoor. No caso

de projeto outdoor é necessário dar uma atenção especial à etapa de instalação das antenas,

verificação do aterramento e do sistema de pára-raios da edificação.

Já a realização do Site Survey em uma rede instalada e em funcionamento inclui

testes adicionais de performance e para a verificação de interferências:

3.2 Testes de Interferências

Análise de Cobertura da rede;

Verificação do cumprimento dos requisitos;

Verificação do projeto da rede e documentação disponível.

No caso de projetos outdoor como, por exemplo, interligação de prédios em

campus universitário, empresas, clínicas e escritórios comerciais, algumas recomendações

básicas devem ser consideradas durante a realização do Site Survey:

Locais com alta concentração de equipamentos elétricos (ar condicionado,

motores, estabilizadores, etc) são fontes potenciais de interferências;

A existência de equipamentos funcionando na freqüência de 2.4GHz (por exemplo,

telefones sem fio), pode causar interferências, podendo inclusive interromper o sinal em redes

que utilizem essa freqüência;

Devem-se posicionar as antenas de forma a atender toda a área de cobertura

planejada ou uma grande parte dela.

Segundo John Boss os passos para a sondagem no local são:

Identificar o espaço de cobertura;

Preparar a planta baixa;

Escolher os locais para o ponto de acesso e antenas;

Instalar os APs;

Identificar as interferências;

Testar os links;

3.3 Quantos pontos de acesso?

Uma rede wireless opera com apenas um ponto de acesso, mas se a intenção for

cobrir uma área grande com obstáculos físicos, será preciso usar mais de um ponto de acesso.

A instalação dos pontos de acesso exige uma seqüência de operações para avaliar o

melhor local. Desta forma tem que fazer uso de equipamentos para testar o nível de sinal.

Com o AP instalado e um computador equipado com software para fazer a medição,

recomenda-se que se afaste do ponto de acesso com intenção de avaliar a cobertura. Quando o

sinal começar a enfraquecer instale o segundo AP. Se mesmo assim o segundo AP não cobrir

a área pretendida será preciso usar outros APs.

Outro fator que pode aumentar a quantidade de APs, é a quantidade de usuário

conectados ao mesmo tempo a WLAN. Uma vez que todos os computadores estiverem se

comunicando ao mesmo tempo pode haver a diminuição da velocidade de transferência de

dados.

Quando a quantidade de usuários aumentarem, a performance da rede irá diminuir,

pois o AP estará trabalhando na sua capacidade máxima. Para solucionar isso, será preciso

adquirir outros APs. A instalação deles pode ser entre os já existentes ou em locais mais

afastados. Os nós devem ser reconfigurados para que diminua o fluxo dos APs.

A disposição dos canais quando houver mais do que um AP deve ser feito

obedecendo aos três canais não adjacentes 1, 6 e 11, eles devem ser usados sem duas células

contínuas que usam o mesmo canal, e a razão é por que podem introduzir interferência, na

Figura 3.1 segue o modelo a ser seguido.

Figura 3.1 - Distribuição da freqüência dos canais.

FONTE: DÍAZ, Lizzie Edmea Narváez, 2006.

3.4 Testando o Local

Se o espaço para a cobertura já está definido basta criar uma planta baixa do

ambiente. Essa planta deve incluir as divisórias, com suas paredes, armários fixos, e apontar

fontes potenciais de interferências, como redes Bluetooth, telefones que operam a 2.4 GHz,

fornos micro-ondas. Se o local tiver mais de um andar será preciso um diagrama para cada

andar e outra mostrando a cobertura total da rede.

Ao instalar uma antena no alto de um prédio é importante levar em considerações

alguns pontos para evitar a atenuação do próprio prédio. Essa antena tem que está montada de

forma elevada o suficiente para que fique visível a partir do chão.

A atenuação do sinal causada por uma estrutura é diferente nas demais, na

freqüência 2,4 GHz as ondas de rádio passam mais facilmente barreiras de vidro ou madeira

do que através de concreto. Por esse motivo, na prática é possível usar um sinal externo para

prover uma possível cobertura em ambientes internos. Já que se obtiver uma qualidade de

sinal que propicie um link de dados de alta velocidade, um sinal mais forte não fará diferente.

Passos a serem seguidos para um levantamento no local:

Escolha de um local para o AP.

Ativar o adaptador wireless no micro.

Configurar corretamente o SSID, CANAL, WEP com o AP.

Usando a planta baixa, preparar um formulário de sondagem de local como mostra

a figura abaixo:

Tabela 3 - Formulário de Sondagem de Local.

LOCAL POTÊNCIA DO

SINAL (%)

VELOCIDADE DE

LINK (Mbps)

LABORATÓRIO

COLEGIADO

COORDENAÇÃO

AUDITÓRIO


Realizar a sondagem com auxílio de um software em cada local marcando

os dados obtidos.

Este é um modelo de projeto que foi usado no trabalho proposto, o estudo de caso

é o próximo capítulo a ser abordado com a particularização da implementação de rede

realizada.

CAPÍTULO IV

4 ESTUDO DE CASO

4.1 Descrição do cenário

Neste estudo de caso foi estudada a implantação de uma rede Wireless no Campus

Universitário de Marabá (Campus I). Observou-se o local, analisando os seguintes pontos:

locais para instalação dos pontos de acesso, possíveis obstáculos que venham causar obstrução

do sinal de rádio (interferências), analisaram-se também a cobertura, intensidade e velocidade

de conexão da wlan pretendida.

4.2 Especificação dos equipamentos

Foram utilizados diversos equipamentos que auxiliaram no desenvolvimento

do projeto, que serviu tanto para a configuração da wlan quanto a análise de rede. A tabela a

seguir identifica os equipamentos.

Tabela 4 – Equipamentos usados no Estudo de Caso.

Notebook

Win XP, com softwares de

análise de rede o netstumbler.

Versão 4.0.9.

Adaptador USB DLinkCom software de configuração

Dlink. Versão DWG – G122.

AP/Roteador DLinkCom software de configuração de

AP. Versão DI-524.


4.3 Pontos de acesso

Para a instalação da wlan, uso-se um AP da marca DLink, com as seguintes

especificações técnicas:

Figura 4.1 – AP DLink


Padrões

IEEE 802.11b

IEEE 802.3

IEEE 802.3u

IEEE 802.11g

Freqüência

2.4GHz to 2.462GHz

Wireless Transmissão

17dBm± 2dB

Dimensões físicas

L = 142mm (Comprimento)

W = 109mm (Largura)

H = 31mm (Altura)

Segurança

802.1x

WEP

WPA

WPA-PSK

FIREWALL

FILTRO MAC

FILTRO IP

FILTRO URL

BLOQUEIO DE DOMÍNIO

Tipo de Antena externa

Único SMA inverso destacável

Tecnologia de modulação

Orthogonal Freqüência Divisão Multiplexing (OFDM)

Sensibilidade de receptor:

54Mbps OFDM, 10% PER, -68dBm






11Mbps CCK, 8% PER, -82dBm



5.5Mbps CCK, 8% PER, -85dBm

2Mbps QPSK, 8% PER, -86dBm

1Mbps BPSK, 8% PER, -89dBm

4.4 Adaptadores de rede USB

Um adaptador de rede é um equipamento responsável pela comunicação entre

um computador e uma wlan. Em nosso estudo foi utilizado um adaptador USB da marca

DLink, como ilustra a Figura a seguir:

Figura 4.2 – Adaptador USB DLink


Padrão

IEEE 802.11g

USB 2.0

IEEE 802.11b

Tipo de antena

Omni-directional

Segurança

64-, 128-bit WEP

WPA - Wi-Fi AP

Freqüência

2.4GHz to 2.462GHz

Sensibilidade de recepção

5.5Mbps CCK

2Mbps QPSK

1Mbps BPSK

11Mbps OFDM

9Mbps OFDM

6Mbps OFDM

24Mbps OFDM

18Mbps OFDM

12Mbps OFDM

54Mbps OFDM

48Mbps OFDM

36Mbps OFDM

Transmissão

14Dbm ± 2Dbm

4.5 Softwares utilizados

Para a análise da rede montado foram usadas os seguintes softwares:

4.5.1 Netstumbler

Este software detecta redes sem fio, analisa o seu tráfego e mostra informações

como SSID, endereço MAC, canal usado pelo AP e mostra o nível de sinal disponível em uma

wlan. Com todos esses recursos este software se popularizou em todo o mundo. Sendo

bastante usado em práticas de invasão de redes sem fio. Ilustramos abaixo o software em

utilizado:

Figura 4.3 – Software netstumbler mostrando 1 AP ativo

Figura 4.4 – Netstumbler mostrando o nível de sinal do AP ativo


4.5.2 Software DLink AirPlus USB

Software que auxilia na análise da wlan, pois mostra informações úteis da rede

como: Status, SSID, Freqüência, modo wireless, criptografia, Taxa de Transmissão, e canal.

Figura 4.5 – Software DLink AirPlus USB


4.6 Montagem dos equipamentos

Para a realização dos testes, é necessária a instalação e configuração dos

equipamentos. O primeiro componente preparado foi o Notebook, equipado com o windows

XP e o software AirPlus que tem como função capturar a intensidade do sinal gerado pelo AP.

Este computador usava para se conectar um adaptador de rede USB da marca DLink como

mostra a Figura 4.6.

Em seguida partiu-se para a instalação do ponto de acesso, procurou-se um local

livre de possíveis interferências com bastante visibilidade. Foi fixado em um local alto, e

conectado a um ponto de rede do Laboratório II, como mostra a Figura 4.7.

Figura 4.6 – Nootebook, com adaptador de rede conectado ao AP.

Figura 4.7 – AP instalado


4.7 Configurando os equipamentos

Feita a instalação dos equipamentos devem-se fazer as configurações dos

componentes envolvidos. O primeiro deles é o AP que é essencial no funcionamento correto

da rede. As etapas a seguir mostram a configuração passo-a-passo do ponto de acesso:

1. Para acessar o software da DLink, verifica-se se esta ativo na rede, para isso,

faz-se uso do comando ping do MS-DOS . Para acessar o software do AP digita-se o IP

padrão do ponto de acesso em um navegador, que no nosso caso é o 192.168.0.1. Em seguida

digitamos a senha do administrador.

Figura 4.8 – Ping para o ap.


Figura 4.9 – Tela de senha


2. Configuração padrão do ponto de acesso, acessando o menu RUN WIZARD.

Passamos novamente a senha, avançamos.

Figura 4.10 – Tela inicial


3. Na opção seleção de tipo de wlan, escolhe-se a opção Static IP Address, pois a

rede cabeada da UFPA usa essa configuração de endereço IP.

Figura 4.11 – Tela IP


4. Nessa etapa preenchem-se os valores referentes ao IP, Máscara de sub-rede,

Gateway, DNS primário, essas informações foram obtidas junto a administração de rede do

campus I.

Figura 4.12 – Tela valores


5. Passa-se os parâmetros de SSID e Canal usado em nossa rede. Neste caso o

SSID que se usou foi “siufpa” e o canal setado foi o canal 6.

Figura 4.13 – Tela SSID e Canal


6. Ativa-se a chave WEP de segurança e se define uma chave de criptografia de

128 bits.

Figura 4.14 – Tela WEP ativada


7. Finaliza-se a configuração básica do ap.

Figura 4.15 – Tela de finalização.


4.8 Análise do sinal

Com o AP instalado e configurado, posiciona-se em lugar estratégico com

visibilidade privilegiada e o conecta a um ponto de rede. A partir daí, faz-se as medições de

intensidade e velocidade da Wlan. Usa-se o software netstumbler que indica o nível de sinal

de cada local especificado.

Foi percorrida, toda a área do Campus I colegiados, laboratórios, corredores e

secretárias, apontando a intensidade de sinal e velocidade de conexão em locais estratégicos.

Identifica-se também os pontos que propiciavam cobertura ruim (atenuada), áreas com

árvores, paredes e obstáculos físicos. Desta forma se montou uma tabela que mostra de forma

precisa os dados coletados nos locais especificados.

Tabela 5 – Demonstrativo dos sinais de rádio da UFPA.

Nº LOCAL POTÊNCIA (%) VELOCIDADE (Mbps)

0 AP INSTALADO 100 54

1 LAB I PORTA 30~62 24

2 LAB II PORTA 100 54

3 ÁRVORES 46~58 54

4 SEC GERAL 50~54 36

5 FRENTE SECRETÁRIA 46~62 36

6 CORREDOR AP. 90~100 54

7 CORREDOR SI. 54 12~36

8 CORREDOR PED. 26~34 12

9 CORREDOR SEC. 26~34 11

10 CORREDOR DIR. 22~42 12

11 PORTA COLEGIADO S.I. 14~34 11

12 EST. PROX. TAPIRI 30 18

13 NOVO PRÉDIO TERREO 30 11

14 SEC. ACAD. 14~18 1

15 NOVO PRÉDIO 2º ANDAR 14~18 1

16 COLEGIADO S.I. 18~22 2~5.5

17 CORREDOR AUDITÓRIO NÃO NÃO

18 PORTA AUDITÓRIO NÃO NÃO

19 BIBLIOTECA - -


Figura 4.16 – Testes realizados

FONTE: Adaptado Google Earth

Pode-se observar que a potência do sinal é proporcional à velocidade de conexão

da wlan, o que está de acordo com a técnica ARC descrita no capítulo I. Vale ressaltar, que

quanto mais próximo do AP melhor a potência e a velocidade do sinal. Uma vez que o sinal

encontra-se forte, sua velocidade estará a 54 Mbps. O que é o máximo que essa conexão

chegará, levando em consideração modelo e fabricante do AP instalado. Para entender melhor,

basta observar na tabela acima o exemplo no nº 6, onde o local indicado que é o corredor AP

encontra-se com nível de sinal variando entre 90% – 100% e sua conexão com velocidade fixa

de 54 Mbps.

Mas, se deslocar o notebook para um local distante do AP, percebe-se que a

potência do sinal irá diminuir e sua velocidade também. Isso é observado na tabela no nº 15,

segundo andar do prédio novo, onde a potência do sinal diminuiu, variando entre 14% e 18%

e sua velocidade foi para níveis extremamente baixos de 1 (um) Mbps.

Em alguns locais de medição percebe-se, que o sinal se atenuou e houve queda de

conexão, devido à distância e/ou obstáculos presentes entre o AP e o adaptador de rede usado

pelo notebook. Isso é observado na linha de nº18 da tabela, Localizado no auditório onde a

conexão foi encerrada.

4.9 Proposta de Implementação da Wlan do Campus

Universitário.

Para suprir a necessidade do sinal, e cobrir toda a área do Campus, será necessário

investir em novos equipamentos de rede, será preciso adquirir cerca de 7 APs que serão

distribuídos em todo espaço Outdoor pretendido. Desta forma, o sinal de rádio se estenderá,

diminuindo as áreas cegas e permitindo o acesso à rede por toda área do Campus. Na área

Indoor, como na Biblioteca, deve-se usar 1 AP, que fará a cobertura total do ambiente.

Observe as áreas cobertas na imagem abaixo:

Figura 4.17 – Cobertura do sinal no campus I

FONTE: Adaptado Google Earth

4.10 Resultado dos testes

A instalação de um wlan exige uma atenção maior, pois os equipamentos são

diferentes das redes cabeadas. Posição do ap, áreas com interferências como árvores, paredes

são alguns dos requisitos a serem observados no projeto de uma rede sem fio.

Já os resultados da análise do sinal após a coleta dos locais especificados na tabela

5, observam-se que o AP usado cobre apenas uma área de aproximadamente 30 metros de

onde se encontra instalado.

Assim os locais próximos a ele estão com a cobertura boa para navegação. Já se ao

afastar da origem (AP) estará entrando em uma área com cobertura ruim, uma vez que o sinal

se atenua por motivos de interferências. Para cobrir toda a área será preciso adquirir novos

APs, que farão a cobertura total da área do campus.

CAPÍTULO 5

CONCLUSÃO

Com o término do projeto, conseguiu-se abordar a tecnologia wireless, suas

características, vantagens e desvantagens. Foram mostrados também os equipamentos hoje

necessários na implantação de um wlan no campus I - Marabá da Universidade Federal do

Pará.

O trabalho alcançou os resultados esperados, pois os testes realizados sobre a rede

sem fio no campus marabá resultou no domínio do conhecimento em projeto de redes sem fio.

Uma vez que mostrou como fazer a montagem, configuração e testes em redes sem fio,

favorecendo o projeto. Os dados obtidos na análise de rede mostraram-se favoráveis, pois se

conseguiu perceber os locais com maior intensidade de sinal e as áreas que precisarão de

novos APs, para prover a cobertura total do campus.

Desta forma a tecnologia de redes sem fio, vem ao longo dos anos despontando

como uma maneira viável e de custo reduzido para solução de problemas com relação a redes

de computadores.

TRABALHOS FUTUROS

Como futuro trabalho está a instalação dos outros pontos de acesso propostos nas

posições projetadas em nosso trabalho e um novo site-survey, feito para comprovar o

desempenho esperado, que é a cobertura total da área do campus I em Marabá. Outros

trabalhos podem ser feitos com a rede instalada, em diversos assuntos como segurança da

informação, gerenciamento de redes e etc.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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fio: um estudo de caso do projeto LACA. 2004. Universidade Federal do Pará. Disponível em:

<http://www.cultura.ufpa.br/informatica/TCCs/tcc2005/lidiane_andrade.pdf>, acesso em

10/02/2007.

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de Doutorado. IME-USP, maio 2006.

DÍAZ, Lizzie Edmea Narváez; DÍAZ, Jesús Arturo Pérez. A Model for Designing WLAN’s

802.11 for VoIP. IEEE, 2006.

JOHN, Ross. O livro de Wi-Fi: Instale, Configure e use Redes Wireless (sem-fio). Rio de

Janeiro, Alta Books, 2003.

PERES, André; WEBER, Raul Fernando. Considerações sobre Segurança em Redes sem Fio.

ULBRA - Universidade Luterana do Brasil e UFRGS-Universidade Federal do Rio Grande do

Sul.2003.

PINHEIRO, José Mauricio dos Santos, Interferência Eletromagnética. 2004. Disponível em:

<www.projetoderedes.com.br>, acessado em 21/03/2007.

SOFTWARE NETSTUMBLER. Disponível em: <www.netstumbler.com>, acessado em

21/03/2007.

TANEMBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 4 ed. Rio de Janeiro, Campus, 2003.

marabÁ...universitário de marabá a fim de criar uma rede de inovação e produção de...

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