REDES WIRELESS
Celso Cardoso Neto Márcia Carvalho de Almeida Verlaine Cristina Gil Teixeira
RESUMO
A pesquisa aborda os aspectos relacionados às redes wireless, com destaque para os conceitos, características, tipos, funcionamento, aplicações e tendências de mercado. Atualmente as redes wireless tem cada vez mais se constituído num suporte de transmissão de dados de elevada importância no uso de redes de computadores com acesso aos recursos da internet, pois facilitam a troca de informações e principalmente dão apoio às redes sociais. Atualmente, tem se verificado um crescimento exponencial no uso desse tipo de tecnologia, em paralelo com o crescimento e novos recursos que os padrões estão a oferecer. Para concluir, é ratificada a importância das redes wireless como suporte de transmissão, considerando a não necessidade da rede ser implementada por meio de cabos físicos e pelo bom desempenho que já se obtém com sua utilização. Além disso, cabe ressaltar que sempre há novos desafios que surgem quando um novo meio de conexão é introduzido no ambiente de uma rede de computadores. Embora os serviços de comunicação baseados nas tecnologias wireless sejam atualmente a área que apresenta o maior índice de crescimento no mundo, motivado principalmente pelo enorme potencial de mercado que está por trás destes serviços, os custos de implantação das soluções wireless ainda é uma questão delicada para justificar a sua ampla adoção em substituição aos sistemas estruturados existentes. Palavras Chaves: redes sem fio, wireless, internet, suporte de transmissão, padrão IEEE-802.11/g/n.
INTRODUÇÃO
Este trabalho tem por objetivo fazer um estudo sobre as redes wireless, com destaque para conceitos, tecnologias, aplicações e tendências.
Uma rede sem fio se refere a uma rede de computadores sem a necessidade do uso de cabos – sejam eles telefônicos, coaxiais ou ópticos – por meio de equipamentos que usam radiofrequência (comunicação via ondas de rádio) ou comunicação via infravermelho, ou seja, toda e qualquer transmissão de dados sem fio é wireless, este tipo de comunicação não se restringe somente a redes de computadores.
TECNOLOGIAS WIRELESS
Bluetooth
Bluetooth é uma tecnologia para a comunicação sem fio entre dispositivos eletrônicos a curtas distâncias, (normalmente 10 metros) Bluetooth é um protocolo padrão de comunicação primariamente projetado para baixo consumo de energia com baixo alcance, (dependendo da potência: 1 metro, 10 metros, 100 metros) baseado em microchips transmissores de baixo custo em cada dispositivo. O Bluetooth possibilita a comunicação desses dispositivos uns com os outros quando estão dentro do raio de alcance
Pareamento
Parear dispositivos é o ato de estabelecer uma comunicação segura "aprendendo" (por entrada do usuário) uma senha secreta. O dispositivo que deseja se comunicar com outro dispositivo deve informar uma senha que também deve ser digitada no outro dispositivo, assim os dispositivos lembram os nomes amigáveis dos outros e conectam-se de forma transparente todas as vezes. Como o endereço Bluetooth é permanente, o pareamento é preservado, mesmo se o nome de algum dos dispositivos trocarem.
WiMAX
O padrão WiMAX tem como objetivo estabelecer a parte final da infraestrutura de conexão de banda larga, oferecendo conectividade para uso doméstico, empresarial e em hotspots. Caracteriza-se pelo longo alcance.
A rede Wimax atualmente possui dois padrões:
Nomádico(IEEE 802.16-2004): é o padrão de acesso sem fio de banda larga fixa (também conhecido como WiMAX Fixo
Móvel (IEEE 802.16-2005): O 802.16e é o padrão de acesso sem fio de banda larga móvel - WiMAX Móvel e cujos equipamentos estão disponíveis no mercado desde 2007.
As redes WiMAX funcionam de maneira semelhante à das redes de telefonia celular. As transmissões de dados podem chegar aos 1Gbps a uma distância de até 50Km (radial). Diminui custos de infraestrutura de banda larga para conexão com o usuário final; Deverá ter uma aceitação grande por usuários, seguindo a tecnologia Wi-Fi e diminuindo ainda mais os custos da tecnologia; Possibilita altas taxas de transmissão de dados; Possibilita a criação de uma rede de cobertura de conexão de Internet similar à de cobertura celular, permitindo acesso à Internet mesmo em movimento; Existe amplo suporte do desenvolvimento e aprimoramento desta tecnologia por parte da indústria.
IrDA (infra-red)
O sinal infravermelho tem um ângulo específico de trabalho. Nos dispositivos mais antigos este ângulo era de aproximadamente 30º, mas este ângulo tem aumentado para até 130º. A distância máxima pode variar em função do dispositivo, geralmente 4,5 metros.
Wi-Fi
Wi-Fi foi uma marca licenciada originalmente pela Wi-Fi Alliance para descrever a tecnologia de redes sem fios (WLAN) baseadas no padrão IEEE 802.11
Principais padrões:
IEEE 802.11a: Padrão Wi-Fi para frequência 5 GHz com capacidade teórica de 54 Mbps.
IEEE 802.11b: Padrão Wi-Fi para frequência 2,4 GHz com capacidade teórica de 11 Mbps. Este padrão utiliza DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum – Sequência Direta de Espalhamento de Espectro) para diminuição de interferência.
IEEE 802.11g: Padrão Wi-Fi para frequência 2,4 GHz com capacidade teórica de 54 Mbps.
IEEE 802.11n: Padrão Wi-Fi para frequência de 2,4 GHz e/ou 5 GHz com capacidade de 300Mbps
Qual a diferença entre os padrões de rede wireless B, G e N?
As redes sem fio seguem especificações que são desenvolvidas pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos ou IEEE), que é uma organização profissional sem fins lucrativos formada por engenheiros, cientistas, pesquisadores e outros profissionais em cerca de 150 países. A ONG é responsável por estabelecer os padrões a serem adotados pelos fabricantes ao desenvolverem seus equipamentos. Infelizmente, as diferentes variações dos padrões estabelecidos pelo instituto costumam causar certa confusão para a maioria das pessoas, mesmo para usuários com algum conhecimento técnico. Isso se deve ao fato das especificações serem extremamente técnicas. Contudo, o usuário final também precisa entender um pouco sobre esses padrões, ao menos o suficiente para poder escolher o equipamento adequado às suas necessidades. Embora pareçam estranhas, as nomenclaturas dos padrões criados pela entidade normalmente são simples e formadas pela sua sigla IEEE, seguida de um código e uma letra. No caso das redes sem fio, as mais conhecidas são IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, que são popularmente chamadas apenas de B, G e N. O número 802.11 refere-se às redes sem fio e a letra corresponde à forma como ela trabalha em que frequência e velocidade operam, além de alguns outros parâmetros.
A rede padrão 802.11b é a evolução do primeiro padrão, que teve um tempo de vida muito curto. Ela permite um alcance máximo operacional de 100 metros em ambiente fechado e 180 metros em uma área aberta, podendo alcançar a velocidade máxima de 11 Mbits/s, e trabalha usando a frequência de 2,4 GHz.
Mais comum nos dias atuais, a rede padrão 802.11g também usa a mesma frequência de 2,4 GHz do padrão B, mas pode alcançar a velocidade máxima de 54 Mbits/s, além de ter o mesmo alcance que a rede do padrão 802.11b.
Redes que usam o padrão 802.11n mantêm compatibilidade com seus antecessores e trabalham nas faixas de 2,4 GHz e 5 GHz. Elas também suportam velocidades superiores a 100 Mbps e têm um alcance muito superior aos padrões anteriores.
Como é possível ver, as principais diferenças entre os padrões estão na frequência utilizada, no alcance máximo da rede e na velocidade máxima alcançada. De todos esses itens, apenas a frequência pode ser considerada um fator exato. Os outros variam devido a interferências ou barreiras físicas. Sabendo essas informações e que para o consumidor final o que interessa é a velocidade e o alcance, fica mais fácil montar uma rede sem fio. Então, basta escolher os equipamentos adequados à necessidade da rede pretendida, que dificilmente haverá problemas.
Vale observar que, mesmo sendo possível montar uma rede com uma mistura de diferentes padrões – pois eles mantêm compatibilidade com os antecessores – e marcas, na hora de comprar equipamentos para montar uma rede sem fio, deve-se dar preferência a produtos que seguem o mesmo padrão e são da mesma marca, se possível. Embora essa última recomendação não seja obrigatória, às vezes ocorre incompatibilidade ao usar equipamentos de marcas diferentes. Isso pode acontecer porque, mesmo seguindo as especificações dos padrões do IEEE, alguns fabricantes.
Também é muito importante escolher os equipamentos de acordo com a necessidade. Por exemplo, se for preciso criar uma rede para um pequeno apartamento onde não há barreiras físicas, não existe necessidade de comprar equipamentos no padrão N, pois o padrão G já atende plenamente por ter velocidade e alcance suficientes para esse contexto. É bom evitar montar redes usando padrão 802.11b, pois ele já está entrando em desuso.
Assim, conhecendo as diferenças dos padrões de redes sem fio e suas aplicações, é possível criar redes menos problemáticas e totalmente adequadas às suas necessidades. Só não esqueça que, caso não tenha o conhecimento necessário para a tarefa, é melhor contratar um especialista.
AD-HOC
Ad-hoc, do latin, significa “provisório por um único motivo”, em wireless, o ad-hoc é uma ligação direta entre dois dispositivos wi-fi, sem a utilização de um access point, como a ligação de dois notebooks diretamente entre si.
Tipos de antenas WI-FI
Existem vários tipos de antenas WI-FI, entre elas, conheceremos as principais:
Iagy:
São antenas rígidas usadas externamente em ambientes de condições hostis. Foram projetadas para resistir a formação de gelo, chuva pesada, neve e ventos fortes. Os sinais podem chegar a 30 Km
Painel Setorial:
As antenas setoriais têm formato amplo e plano, e são normalmente
montadas em paredes podendo ser interna ou externa. São mais recomendadas para links entre prédios com distâncias de até 8 km. É muito comum ver estes tipos de antenas no alto dos prédios de grandes cidades.
Como podemos notar no gráfico acima, a antena setorial é direcional, não espalha espectro em todos os sentidos.
As antenas omnidirecionais cobrem 360º no plano horizontal. Elas trabalham excepcionalmente bem em áreas amplas ou em aplicações multiponto. Usualmente, este tipo de antena é utilizado em estações base, com estações remotas colocadas ao seu redor.
Podemos notar no gráfico abaixo, que ao contrario da setorial, a antena omnidirecional espalha espectro em todos só sentidos em plano horizontal.
Aplicações para Redes Wireless
As redes de computadores e os sistemas de TI (Tecnologia da Informação) se tornaram parte do dia a dia das empresas e das pessoas, motivando, inclusive, esforços rumo a uma maior diversificação e adoção de novas tecnologias de redes.
Sem dúvida, quando o assunto é adoção de novas tecnologias, sabemos que dificilmente adota-se uma nova tecnologia se não for implícita a redução de custos diretos ou indiretos com equipamentos, sistemas ou mesmo pessoas.
Na abordagem sobre redes wireless, onde os custos de implantação ainda não são o fator mais atraente, torna-se complicado justificar a troca de uma estrutura de cabeamento convencional existente por uma rede wireless sem que haja um motivo muito forte para efetuar essa troca, isso sem mencionar o fator segurança, muito discutido para redes sem fio.
Mobilidade e Ubiqüidade
O conceito de "mobilidade" pode ser entendido de várias maneiras. Atualmente, a ideia de mobilidade em redes de computadores está associada à possibilidade de se comunicar a qualquer momento (anytime) e de qualquer lugar (anywhere).
O conceito de "wireless", por sua vez, pode ser entendido como a transmissão de voz e dados através de ondas de rádio, luz ou outro meio que dispensa o cabeamento convencional, ou seja, a comunicação sem fio. Seu objetivo também é fornecer "ubiquidade" ao usuário, ou seja, acesso a qualquer tipo de informação, a qualquer hora e de qualquer lugar.
Quando utilizar redes wireless?
As redes wireless atualmente constituem-se em uma alternativa às redes convencionais com cabeamento, complementando e fornecendo as mesmas funcionalidades destas de forma flexível e apresentando boa conectividade em áreas prediais ou de campus.
São soluções normalmente aplicadas onde uma infraestrutura de cabeamento convencional (cobre ou fibra óptica) não pode ser utilizada. Redes wireless viabilizam dessa forma o atendimento de pontos de rede com a mesma eficiência e até mesmo uma melhor relação custo/benefício em relação ao sistema de cabeamento convencional nesses casos.
No ambiente corporativo, por exemplo, existem diversas aplicações possíveis para as redes wireless, pois esta como outras tecnologias, tem seu lugar dentro da infraestrutura das redes locais. Entretanto, como todo projeto de rede deve apresentar seus benefícios, torna-se necessário justificar a utilização desta ou daquela tecnologia.
Alguns exemplos de quando é justificável disponibilizar redes wireless em lugar de uma rede estruturada são os seguintes:
Locais onde não e possível instalar o cabeamento convencional, como prédios tombados pelo patrimônio histórico, por exemplo;
Aplicações que envolvam solução de software mais computadores
portáteis como coletores de dados, leitores RFID ou códigos de barras;
A questão principal é verificar qual a dimensão necessária para cada solução de rede disponível e, dependendo dos custos das soluções selecionadas, é que poderemos considerar as diversas possibilidades de combinação das tecnologias para a aquisição dos equipamentos necessários.
Questão de segurança
A segurança é um dos temas mais importantes abordados nas redes wireless. Desde seu inicio, os fabricantes e organismos internacionais veem tentando disponibilizar protocolos que garantam as comunicações, mas nem sempre com bons resultados.
Com relação aos aspectos de segurança entre as redes wireless e as redes estruturadas é possível disponibilizar meios de garantir a segurança da rede através de mecanismos de autenticação (WEP, EAP, listas de acesso e outras), embora na pratica o se vê nas implantações de redes wireless são apenas chaves de criptografia, com listas de acesso restringindo os endereços de hardware que podem associar-se à rede wireless.
Conectividade
A grande maioria dos padrões wireless existentes permite plena conectividade e atende aos padrões e normas dos organismos internacionais. Isto significa que, uma vez utilizando equipamentos padronizados, redes wireless podem ser interconectadas as redes de cabeamento convencional sem maiores problemas e equipamentos utilizando dispositivos wireless interagem com as maquinas da rede estruturada (e vice-versa), sem qualquer restrição. Por esse motivo, podem ser utilizadas em WAN’s ou LAN’s, seja para a conexão de pontos distantes, seja simplesmente para diminuir ou eliminar o cabeamento existe na rede local, por exemplo.
Limitações tecnológicas
As redes wireless são realidade em vários ambientes, principalmente naqueles que requerem mobilidade para seus usuários. Há várias tecnologias envolvidas e cada uma tem suas particularidades, suas limitações e suas vantagens. Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova, ainda existem algumas
limitações para os padrões wireless, como alcance e velocidade, quando comparamos aos sistemas estruturados.
Atualmente as limitações de cobertura geográfica têm sido superadas pela utilização de uma arquitetura de sistemas de distribuição, através da qual pode-se aumentar a abrangência das redes wireless utilizando técnicas de interconexão de em um esquema semelhante aquele utilizado nos sistemas de telefonia celular.
Benefícios e tendências das redes sem fio
Nos últimos anos, estamos vivenciando uma grande revolução na forma de nos comunicarmos. O telefone celular nos coloca próximos uns dos outros como nunca estivemos antes. As tecnologias de redes sem fio já são amplamente utilizadas em locais públicos como aeroportos e restaurantes, bem como em empresas, hospitais e escolas, possibilitando o amplo acesso a Internet e a dados armazenados, sem necessidade de custosas infraestruturas de cabos de cobre ou fibra óptica. As redes sem fio podem proporcionar um impulso incrível no processo de inclusão digital, uma vez que tornam possível o acesso em banda larga a baixo custo não só em grandes centros, mas principalmente em locais não atendidos pelas concessionárias públicas (cidades do interior, bairros menos favorecidos, ambientes rurais, etc.). Uma das tecnologias de redes sem fio, conhecida como Wireless Local Area Network – WLAN, muitas vezes chamada de Wi-Fi, é destinada ao uso em redes locais. Foi padronizada pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE através do grupo 802.11 e seus subgrupos 802.11a/b/g. Trata-se de um sistema de comunicação de envio de dados através do uso de radio frequência. A WLAN proporciona os mesmos benefícios das tradicionais tecnologias de redes, com a vantagem de ser dinâmica e não estar embutida em paredes ou enterrada, como em redes com fio, permitindo sua expansão na mesma velocidade da empresa.
Redes wireless apresentam uma série de vantagens sobre redes cabeadas: 1) Mobilidade: os usuários de redes wireless podem se conectar às
redes disponíveis, para por exemplo, obter acesso a Internet e se locomover livremente por toda a área de alcance da estação base enquanto permanecem conectados;
2) Flexibilidade: adicionar usuários a uma WLAN é apenas uma questão de configurar os computadores. Em ambientes onde é necessária alteração constante de layout das máquinas, redes wireless proporcionam agilidade para modificações sem o
dispendioso trabalho de passar novos cabos, conectorizar tomadas e patch panels (painéis de conexão);
3) Facilidade de instalação: a conexão de prédios separados por rios ou rodovias pode se tornar uma grande dor de cabeça para o projetista, devido às dificuldades impostas pelo meio, além dos gastos onerosos na contratação de uma concessionária para o fornecimento de um link de dados. Redes wireless, por sua vez, facilmente vencem esse obstáculo com simples instalações de antenas apropriadas. Em prédios históricos, as redes wireless podem ser a alternativa perfeita para a preservação do patrimônio; 4) Economia: os preços de equipamentos sem fio estão caindo
drasticamente, ao mesmo tempo em que as velocidades de transmissão estão aumentando. O uso de wireless LAN para interligar dois prédios, por exemplo, apresenta custo de instalação da ordem de quatro a cinco mil reais de investimento e não demandam custos mensais. Links WAN ou linhas de fibra alugadas chegam a custar, facilmente, mil reais por mês. Apesar das vantagens, redes WLAN também exigem cuidados. Como usam sinais de rádio para transmitirem e receberem informações, as WLAN são relativamente desprotegidas de interferências de sinais externos, fazendo-se necessário o estudo adequado do ambiente para uma definição correta das antenas e rádios. Além disso, deve-se implantar rigorosos métodos de deve-segurança, a fim de garantir a entrega dos dados sem corrupção ou interceptação da informação transmitida. Rede sem fio, portanto, dá a seus usuários a oportunidade de se manterem mais tempo conectados e, consequentemente, mais produtivos, reduzindo custos de instalação e manutenção, além de alcançar locais de difícil acesso.
Conclusão
Sempre há novos desafios que surgem quando um novo meio de conexão é introduzido no ambiente de uma rede de computadores. Embora os serviços de comunicação baseados nas tecnologias wireless sejam atualmente a área que apresenta o maior índice de crescimento no mundo, motivado principalmente pelo enorme potencial de mercado que está por trás destes serviços, os custos de implantação das soluções wireless ainda é uma questão delicada para justificar a sua ampla adoção em substituição aos sistemas estruturados existentes.
A tecnologia de redes wireless nos apresenta ainda novos desafios em relação à segurança, mobilidade e configuração. Sua característica dominante está ligada à mobilidade e sob este aspecto, as redes wireless podem ser usadas como uma solução complementar às redes estruturadas existentes. Esta seria a aplicação ideal, considerando que a velocidade das redes wireless de um modo geral ainda é mais baixa em relação às redes com cabeamento (os padrões wireless atuais operam com as mesmas velocidades que eram consideradas de última geração para redes fixas há alguns anos) e o custo ainda é mais alto que uma solução estruturada na maioria das vezes. A melhor relação custo / benefício seria então usar a rede estruturada para interligar os equipamentos fixos e utilizar pontos de acesso wireless para interligar os equipamentos portáteis (notebooks e outros).
As tecnologias wireless exigem a implantação de políticas de segurança que conduzam sua utilização. Assim, providencias devem ser tomadas quanto aos aspectos de segurança, que podem incluir desde a implantação de sistemas de detecção de invasões para redes wireless, instalação de dispositivos de travamento, implantação de firewall’s pessoais e separação das estações dos firewall’s corporativos da rede estruturada.
Finalmente, outro aspecto que deve ser observado quando comparamos redes estruturadas e redes wireless é a configuração dos dispositivos de rede, que se tornam cada vez mais simples. Considerando que as redes wireless adicionam novos recursos e métricas (que são acrescentados aos parâmetros de configuração da rede), acabamos por adicionar uma maior complexidade e, em consequência, passamos a ter mais itens a serem monitorados, situação pouco interessante para quem administra os recursos da rede.
Bibliografia
FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores, McGraw Hill, 2008.
KUROSE, James F, ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet: uma Abordagem Top-Down, 5ª edição, Pearson, 2010
TANENBAUM & WETHERALL. Redes de Computadores, 5ª edição, Pearson, 2011 Sites na internet: http://professorsilvertone.blogspot.com.br/2011/06/conceitos-de-redes-wireless.html http://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2012/10/qual-diferenca-entre-os-padroes-de-rede-wireless-b-g-e-n.html http://www.malima.com.br/article_read.asp?id=335 http://www.mundowifi.com.br/forum/showthread.php/37092-Benef%C3%ADcios-e-tend%C3%AAncias-das-redes-sem-fio
