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Cartilhas uca.2-redes-sem-fio

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Cartilha sobre Redes sem Fio.

Cartilha sobre Redes sem Fio.

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  • 1. redes sem fio Projeto Um Computador por Aluno 2 Ministério da Educação
  • 2. projetouca@mec.gov.br http://www.mec.gov.br Cartilhas Projeto UCA: Redes sem fio Copyright © 2010, Escola Superior de Redes RNP Autor Equipe do Laboratório de Pesquisas MídiaCom, vinculado ao Departamento de Engenharia de Telecomunicações e ao Instituto de Computação da Universidade Federal Fluminense (UFF) Produção Editorial Versão 1.0.1 Esta obra é distribuída sob a licença Creative Commons: Atribuição e Uso Não-Comercial 2.5 Brasil
  • 3. 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. Figura 1 Selo da Anatel 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 Antenas
  • 4. (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 Capacidade de diversos tipos de equipamentos e fabricantes existentes, foi comunicação criado um consórcio chamado Aliança Wi-Fi. Este consórcio entre diferentes avalia, certifica e concede o selo Certificado Wi-Fi® para equipamentos 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- Wi-Fi® é marca cações que respeitam padrões mínimos de qualidade e registrada do Wi-Fi de segurança, além das funcionalidades técnicas regu- Alliance lamentadas pela agência. Os equipamentos certificados www.wi-fi.org 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 2 Projeto Um Computador por Aluno
  • 5. 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 Forma de alterna, usualmente medida em Hertz. Enquanto as esta- propagação de ções de rádio e TV necessitam de autorização para uso das energia capaz frequências em suas transmissões, as redes sem fio utili- de conduzir zam frequências que não necessitam de autorização para informação pelo o seu uso — frequências de 2,4 GHz e 5 GHz. Por não espaço livre necessitarem de licenciamento, estas frequências também são utilizadas por outros equipamentos, como forno de mi- Unidade de croondas, telefones sem fio e dispositivos Bluetooth. medida que significa repetições Os dispositivos que operam em 2,4 GHz são mais difun- por segundo didos do que aqueles que operam em 5 GHz. Por conta de sua popularidade, estes dispositivos sofrem maior in- Padrão de terferência, prejudicando a qualidade da comunicação comunicação para e a eficiência da rede. Por sua vez, os dispositivos ope- redes pessoais sem rando em 5 GHz, por sua menor popularidade, estão fio de curto alcance 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 Redes sem fio 3
  • 6. 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. Figura 2 Canais de operação de uma rede sem fio Wi-Fi 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 4 Projeto Um Computador por Aluno
  • 7. 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 Redes sem fio 5
  • 8. 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. 6 Projeto Um Computador por Aluno
  • 9. 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. Figura 3 Ponto de acesso Para aumentar a segurança da rede e evitar o uso não Para saber mais, leia autorizado, é comum o emprego de senhas de segu- a cartilha Segurança 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). Redes sem fio 7
  • 10. Figura 4 Exemplos de clientes 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 5 Placa PCI Wi-Fi 8 Projeto Um Computador por Aluno
  • 11. 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. Figura 6 Adaptador USB Wi-Fi Cartão PCMCIA PCMCIA é um formato tradicional de cartão encontrado em notebooks antigos, tendo sido substituído pelo padrão PC Express. Redes sem fio 9
  • 12. 10 Projeto Um Computador por Aluno
  • 13. Redes sem fio 11
  • 14. 12 Projeto Um Computador por Aluno
  • 15. Projeto Um Computador por Aluno Introdução > Redes sem fio >> Propagação de ondas > Antenas >> Planejamento da instalação > Configuração do ponto de acesso >> Segurança > Projetos de rede sem fio >>
  • 16. Projeto UCA Redes 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.