Redes - Wireless Teoria

Redes - Wireless Teoria

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  1 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Wireless Os links wireless (sem fio, ou ao pé da letra, com menos fio) entre computadores locais e o acesso wireless à Internet são um avanço em direção ao amplo domínio da Internet. As conexões ativas em todos os lugares em um prédio, ou até mesmo um campus da faculdade inteiro ou um centro comercial, sem a necessidade de encontrar um local para instalar um fio, podem tornar a rede e as ferramentas conectadas à rede muito mais flexíveis. E um acesso rápido à Internet a partir de um cyber café, um saguão de um aeroporto ou um centro de convenções pode mudar a maneira como você trabalha e permanece on-line quando está distante de sua base habitual. Para utilizar com mais eficiência a tecnologia wireless, é importante entender como estas funcionam, para obter-se o melhor desempenho de uma rede que não utiliza fios. O transporte de dados através de uma rede wireless envolve três elementos distintos: os sinais de rádio; o formato dos dados; e a estrutura da rede. Cada um desses elementos é independente dos outros dois, portanto é necessário definir todos os três quando você cria uma nova rede. No que se refere ao modelo OSI (Open Systems Interconnection), o sinal de rádio opera na camada Física, enquanto o formato dos dados controla várias das camadas mais elevadas.
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  2 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Em uma rede wireless, os adaptadores de rede em cada computador convertem os dados digitais para sinais de rádio, os quais são transmitidos para outros dipositivos na rede, e convertem os sinais de rádio que chegam dos outros elementos da rede de volta para os dados digitais. O IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) produziu um conjunto de padrões e especificações para redes wireless, sob o título “IEEE 802.11”, o qual define o formato e a estrutura desses sinais. O padrão 802.11 original (sem o “b” no final) foi lançado em 1997, e cobre tipos diferentes de mídias wireless: dois tipos de transmissões de rádio e redes que utilizam luz infra-vermelha. O padrão 802.11b, mais recente, oferece especificações adicionais para redes Ethernet wireless. Um documento relacionado, IEEE 802.11a que operam em velocidades mais elevadas em diferentes freqüências de rádio. Outros padrões de rádio 802.11, com outras letras também existem. Porém, a especificação mais amplamente utilizada atualmente é a 802.11b, e é o padrão usado, por praticamente qualquer LAN Ethernet.
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  3 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Existem dois outros nomes (dentre outros vários) para wireless: WECA e Wi-Fi. O WECA (Wireless Ethernet Compatibility) que é um grupo industrial que inclui todos os principais fabricantes do equipamento 802.11b, sendo sua missão testar os dispositivos de rede wireless de todas as suas empresas associadas e certificar que estes podem operar em conjunto na mesma rede, além de promover redes 802.11 como o padrão global para LANs wireless. Mas o grupo WECA adotou um nome mais “amigável”: Wi-Fi, que é a abreviação para Wireless Fidelity. Sinais de Rádio As redes 802.11b operam em uma banda especial de freqüência de rádio em torno dos 2,4 Ghz, a qual foi reservada, na maior parte do mundo, para serviços de rádio ponto-a-ponto de espalhamento de espectro não licenciado. A parte não licenciada significa que qualquer pessoa usando um equipamento compatível com os requisitos técnicos que pode enviar e receber sinais de rádio nessas freqüências, sem a necessidade de uma licença para esta transmissão. Já um serviço de rádio ponto-a-ponto opera um canal de comunicação que transporta informações de um transmissor até um único receptor. O o oposto de um ponto-a-ponto é o serviço de radiodifusão (tal como rádio e televisão) que envia o mesmo sinal para muitos receptores no mesmo instante.
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  4 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Espalhamento de espectro é uma família de métodos para a transmissão de um único sinal rádio, usando um segmento relativamente amplo do espectro de rádio. As redes Ethernet wireless utilizam dois sistemas de transmissão de rádio de espalhamento de espectro diferentes, denominados FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) e DSSS (Direct- Sequence Spread Spectrum). Sendo que as redes wireless mais antigas utilizam FHSS, já as mais modernas utilizam o DSSS, que é mais rápida que o FHSS. FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) Este metodo usa um sistema de salto de freqüência. Como sugere o nome, a tecnologia FHSS divide um sinal de rádio em pequenos segmentos e “salta” de uma freqüência para outra várias vezes por segundo, à medida que transmite aqueles segmentos. O transmissor e o receptor estabelecem uma padrão de saltos sincronizados que definem a ordem de seqüência na qual serão usados diferentes subcanais. Os sistemas FHSS evitam a interferência de outros usuários, por usar um sinal transportador estrito, que altera a freqüência várias vezes por segundo. Em qualquer instante determinado no tempo, cada transmissão provavelmente estará usando um subcanal diferente, de maneira que não exista interferência entre o sinal. No caso de ocorrência de conflitos, o sistema reenvia o mesmo pacote até que o receptor obtenha uma cópia limpa e envie uma confirmação de volta para a estação transmissora.
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  5 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Para serviços de dados wireless, a banda 2,4 Ghz não licenciada é dividida em 75 subcanais, cada um deles com 1 Mhz de largura. Cada salto de freqüência adiciona uma sobrecarga ao fluxo de dados; portanto, as transmissões são relativamente lentas. DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum) A tecnologia DSSS utiliza um método conhecido como seqüência 11-chip Barker para espalhar o sinal de rádio através de um único canal com 22 Mhz de largura, sem alterar as freqüências. Cada link do DSSS utiliza um único canal, sem qualquer salto entre as freqüência. Utilizando então mais largura de banda e menos energia em comparação a um sinal convencional. Um transmissor DSSS quebra cada pedaço do fluxo de dados original em uma série de padrões de bit redundantes denominados chips, e os transmite para um receptor que reagrupa os chips de volta em um fluxo de dados idêntico ao original. A maior parte da interferência provavelmente ocupa uma largura de banda mais estreita do que um sinal DSSS, e, além disso, cada bit é dividido em diversos chips; portanto, o receptor geralmente pode identificar ruídos e rejeitá- los, antes de decodificar o sinal.
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  6 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Da mesma maneira que outros protocolos de rede, um link DSSS wireless troca mensagens de estabelecimento de comunicação dentro de cada pacote de dados para confirmar se o receptor consegue entender cada pacote. A taxa de transmissão de dados padrão em uma rede DSSS 802.11b é de 11 Mbps, mas a velocidade pode se reduzida quando existe uma fonte de ruído elétrico próximo ao receptor, ou quando o transmissor e o receptor estão afastados demais, para suportar uma operação a total velocidade, sendo então a velocidade aproximadamente de 5,5 Mbps. Alocações de Freqüência De acordo com acordos internacionais, uma janela do espectro de rádio próxima a 2,4 é de uso público para redes wireless de espalhamento de espectro. Entretanto, as alocações de freqüência exatas são ligeiramente diferentes de uma parte do mundo para outra. Região Banda de Freqüência América do norte 2.4000 a 2.4835 GHz Europa 2.4000 a 2.4835 GHz França 2.4465 a 2.4835 GHz Espanha 2.445 a 2.475 GHz Japão 2.471 a 2.497 GHz
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  7 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur As diferenças de freqüência não são importantes, a menos que você deseje transmitir de um país para outro. Mas em alguns casos será necessário definir em seu adaptador de rede um número de canal diferente quando você viaja para um outro país, mas quase sempre haverá uma maneira de conectar, assumindo que exista uma rede dentro do intervalo do seu adaptador de rede. Os canais das diferentes regiões e países são listados a seguir: Canal Freqüência do canal (MHz) e local 1 2412 (USA, Europa e Japão) 2 2417 (USA, Europa e Japão) 3 2422 (USA, Europa e Japão) 4 2427 (USA, Europa e Japão) 5 2432 (USA, Europa e Japão) 6 2437 (USA, Europa e Japão) 7 2442 (USA, Europa e Japão) 8 2447 (USA, Europa e Japão) 9 2452 (USA, Europa e Japão) 10 2457 (USA, Europa, França e Japão) 11 2462 (USA, Europa, França e Japão) 12 2467 (Europa, França e Japão) 13 2472 (Europa, França e Japão) 14 2484 (Japão)
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  8 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Caso não se tenha certeza de qual canal utilizar, consulte a autoridade reguladora local para obter informações específicas. Outra alternativa consiste em usar os Canais 10 e 11, que são legais em todos os lugares. Outro fato muito importante é que cada canal se sobrepõe a diversos outros canais que estejam acima ou abaixo dele. A banda 2,4 Ghz inteira tem espaço para apenas três canais completamente separados. Desta forma para minimizar interferências, caso exista duas redes, você deve tentar coordenar a utilização de uma das redes com a menor freqüência e a outra rede a maior freqüência. Caso sejam três redes, uma deve utilizar o canal 1, outra o canal 6 e a última o canal 11, evitando desta forma que uma não interfira na outra e obtenham um ótimo desempenho. Na prática, é possível otimizar a performance da sua rede, evitando os canais que todos estejam usando, mas mesmo que você e seu vizinho estejam em canais adjacentes, suas redes provavelmente funcionarão adequadamente. É mais provável que você venha ter problemas de interferência causada por outros dispositivos, como telefones sem fio e fornos de micro-ondas, se usar a banda 2,4 Ghz.
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  9 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur As especificações 802.11 e várias agências reguladoras também definiram limites para a quantidade de potência do transmissor e do ganho de antena usada por um dispositivo Ethernet wireless. Esta restrição pretende limitar a distância na qual um link de rede pode viajar, permitindo portanto que mais redes operem nos mesmos canais, sem interferência. Para elaborar um padrão para redes locais sem fio, o IEEE constituiu o Wireless Local-Area Networks Standard Working Group, IEEE Project 802.11. Tendo como objetivo desse projeto definir um nível físico, para transmissões de dados utilizando meios sem fio, tal como: rádio freqüência ou infravermelho, e um protocolo de controle de acesso ao meio, o DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC). A arquitetura adotada pelo projeto IEEE 802.qq para rede sem fio baseia-se na divisão da área coberta pela rede em células. As células são chamadas BSA (Basic Service Area). Um grupo de estações comunicando-se por radiodifusão ou infravermelho em uma BSA, constitui um BSS (Basic Service Set). O tamanho da BSA (célula) depende das características do ambiente e dos transmissores/receptores usados nas estações. Para permitir a construção de redes cobrindo áreas maiores que uma célula, múltiplas BSA's são interligadas através de um sistema de distribuição via Access Points – AP's.
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  10 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur Os AP's são estações especiais responsáveis pela captura das transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, destinadas a estações localizadas em outras BSA's, retransmitindo-as, usando o sistema de distribuição. Os BSA's interligados por um sistema de distribuição através de AP's definem uma ESA (Extended Service Area). O conjunto de estações formado pela união dos vários BSS's conectados por um sistema de distribuição define um ESS (Extended Service Set). Cada ESS é identificado por um ESS-ID. Dentro de um ESS, cada BSS é identificado por um BSS-ID. Esses dois identificadores formam o Network-ID de uma rede sem fio IEEE 802.11. Um ESS formado pela interconexão de múltiplos BSS's constitui uma rede local sem fio com infra-estrutura. A infra-estrutura consiste nas estações especiais denominadas pontos de acesso, e no sistema de distribuição que interliga os pontos de acesso. O sistema de distribuição, além de interligar os vários AP's, pode fornecer os recursos necessários para interligar a rede sem fio a outras redes. As funções básicas dos pontos de acesso são: ●Autenticação, Associação e Reassociação: permite que estações continuem conectadas à infra-estrutura mesmo quando movimentam-se de uma BSA para outra. As estações utilizam procedimentos de varredura para determinar qual é o melhor ponto de acesso (a potência do sinal e a qualidade da recepção dos quadros enviados pelos AP's são considerados na classificação) e associam-se a ele, passando a acessar o sistema através do AP escolhido.
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  11 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur ●Gerenciamento de Potência: permite que as estações operem economizando energia. Para tal é necessário que o AP armazene temporariamente quadros endereçados a estações que estão poupando energia (operando com a função de recepção desabilitada – modo power save). O AP e as estações operam com relógios sincronizados, periodicamente as estações ligam seus receptores e o AP transmite quadros anunciando tráfego, para que as estações possam se preparar para receber os quadros a elas endereçados que estão armazenados no AP. ●Sincronização: esta função deve garantir que as estações associadas a um AP estão sincronizadas por um relógio comum. A função de sincronização é implementada através de envio periódico de quadros carregando o valor do relógio do AP. Esses quadros são usados pelas estações para atualizar seus relógios com base no valor neles transportado. A sincronização é usada, por exemplo, para programar o momento que uma estação deve ligar seu receptor (power up) para receber as mensagens enviadas periodicamente pelo AP anunciando tráfego. Um caso especial nessa arquitetura é uma rede onde o ESS é formado por um único BSS. Esse tipo de rede é denominada rede local sem fio Ad-Hoc. Uma rede Ad Hoc permite a comunicação entre estações entre estações (próximas umas das outras) sem utilizar nenhuma infra-estrutura.
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  12 Wireless – Redes Sem Fio Luiz Arthur fim