REDES SEM FIO INTRODUÇÃO HISTÓRIA DAS REDES SEM FIO. unidade

(1)

75

Sistema Universidade

Aberta do Brasil - UAB | IF Sul-rio-grandense

Olá! Nesta aula, você irá aprender os conceitos e as técnicas envolvidas na implementação das redes sem fio. Em disciplinas passadas já estudamos os protocolos de redes sem fio. Agora chegou o momento de entender a tecnologia por de trás das redes sem fio. Tenha uma ótima leitura!

INTRODUÇÃO

O termo rede sem fio (wireless network em inglês) é utilizado para designar a conexão de nodos (computadores) sem a necessidade de uma conexão física, como cabos telefônicos, coaxiais ou óticos. Isto é possível através do uso de ondas eletromagnéticas, como por exemplo, ondas de rádio, infravermelhas ou micro-ondas. Uma de suas principais vantagens é o baixo custo da implementação de redes sem fio, devido à eliminação dos cabos e conexões físicas entre os nodos. A principal desvantagem deste tipo de rede é a segurança, pois a forma de transmissão dos dados exige uma segurança muito mais robusta que as redes com fio.

HISTÓRIA DAS REDES SEM FIO

Em 1888, em Hamburgo na Alemanha, um físico chamado Heinrich Herz produziu sua primeira onda de rádio. Em 1894, esta produção de ondas de rádio se tornou uma forma de comunicação. Fios telegráficos foram utilizados para receber as ondas de rádio em forma de sinal. Herz abriu o caminho para o rádio, televisão e radar com a descoberta das ondas eletromagnéticas. Um inventor italiano chamado Guglielmo Marchese, em seguida, ampliou o raio de ondas de rádio para o envio de duas milhas, tornando-se o “pai do rádio”. Até 1899, essa forma de telecomunicações poderia viajar muito longe de seu tempo. Marconi conseguiu enviar um sinal a uma distância de aproximadamente 14 Km através do Canal de Bristol. Posteriormente ele ampliou o raio para 49 Km, transmitindo através do Canal Inglês para a França. Em 1901, a área de comunicação tornou-se imensa. Marconi conseguiu enviar sinais através do Oceano Atlântico.

A Segunda Guerra Mundial tornou-se uma grande motivação para a utilização das ondas de rádio. Os Estados Unidos foram o primeiro país a usar ondas de rádio para transmissão de dados durante a guerra. Muitos anos depois, em 1971, um grupo de pesquisadores sob a liderança de Norman Abramson, da Universidade do Havaí, criou o pacote “primeiro-switched” na rede de comunicação de rádio intitulado “ALOHAnet”. A ALOHAnet foi a primeira rede de área local sem fio, também conhecida como WLAN. A WLAN ALOHAnet era composta de sete computadores que comunicavam-se entre si. Em 1972, a ALOHAnet foi conectada com o sistema WLAN Arpanet no continente americano. Esse feito foi uma enorme inovação no setor das telecomunicações entre os computadores.

O primeiro tipo de tecnologia WLAN usava uma interface frágil que sofria interferência de pequenos aparelhos e máquinas industriais. Por este motivo, a tecnologia teve de ser atualizada. O segundo tipo de tecnologia WLAN, ao ser liberado, acabou sendo quatro vezes mais rápido que seu antecessor, transmitindo em 2 Mbps.

Em 1990, o Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), criou um grupo de trabalho a fim de definir um padrão para redes sem fios para todos computadores. Em 1997, após sete anos de pesquisa e desenvolvimento, o comitê de padronização da IEEE aprovou o padrão IEEE 802.11. Na versão inicial, as taxas de transmissão nominais atingiam 1 e 2 Mbps. Hoje em dia possuímos redes sem fio domésticas operando a 108 Mbps.

REDES SEM FIO

(2)

76

CATEGORIAS DE REDES SEM FIO

Existem, basicamente, duas categorias de redes sem fio:

• De longa distância: são usadas para longas distâncias, como por exemplo, outra cidade ou outro país. • De curta distância: são usados para o mesmo edifício ou edifícios próximos, não muito distantes.

De acordo com a sua cobertura, as redes sem fio podem ser classificadas em diferentes tipos:

Wireless Personal Area Network

Neste tipo de cobertura de rede pessoal, há tecnologias baseadas em HomeRF (padrão para a conexão de todos os telefones móveis na casa e computadores através de um dispositivo central), protocolo Bluetooth (seguindo o IEEE 802.15.1), ZigBee (com base sobre o IEEE 802.15.4 e usadas em aplicações como automação, que requerem comunicações seguras com baixas taxas de transmissão de dados e maximizar a vida útil da bateria), RFID (sistema remoto de armazenamento e recuperação de dados) a fim de transmitir a identidade de um objeto (como um número de série único) via ondas de rádio.

Wireless Local Area Network

Em redes locais sem fio, podemos encontrar tecnologias baseadas em HiperLAN (do inglês High Performance Radio LAN) padrão ETSI grupo, ou baseadas em tecnologia Wi-Fi, que seguem o padrão IEEE 802.11 com diferentes variantes.

Wireless Metropolitan Area Network

Para redes de área metropolitana, podemos encontrar a tecnologia baseada em WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), um padrão de comunicação sem fio baseada em IEEE 802.16 que possibilita o acesso a rede mundial através de micro-ondas. O WiMAX é um protocolo semelhante ao Wi-Fi, mas com mais cobertura e largura de banda. Podemos também encontrar outras tecnologias, tais como LMDS (Local Multipoint Distribution Service).

Wireless Wide Area Network

Uma WWAN difere de uma WLAN, pois usa tecnologias de redes de comunicação de telefonia celular como WiMAX (embora se aplique melhor a redes WMAN), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), GPRS, EDGE, CDMA2000, GSM, CDPD, Mobitex, HSPA e 3G para transferir os dados. Também incluí LMDS e Wi-Fi autônoma para conectar a internet.

(3)

77

CARACTERÍSTICAS DE REDES SEM FIO

De acordo com a faixa de frequência usada para a transmissão, os meios de transmissão podem ser ondas de rádio, micro-ondas terrestres ou via satélite e infravermelho, por exemplo. Abaixo é apresentada uma breve explicação sobre as mais relevantes:

• Ondas de rádio: as ondas eletromagnéticas são omnidirecionais, então não há necessidade de antenas parabólicas.

A transmissão não é sensível à atenuação causada pela chuva, uma vez que opera em frequências muito altas. Nesta faixa, estão as bandas ELF (3 a 30 Hz), a banda UHF (300 a 3000 MHz), ou seja, compreendendo o espectro radioelétri-co 30 a 3000000000 Hz. Conforme a figura M.1:

• Micro-ondas Terrestres: utiliza antenas parabólicas com um diâmetro de cerca de 3 m. Tem uma cobertura de

qui-lômetros, mas com a desvantagem de que o emissor e o receptor devem estar perfeitamente alinhados. Portanto, é normalmente utilizado em links ponto-a-ponto em distâncias curtas. Neste caso, a atenuação por chuva é importante, pois opera em uma frequência maior. As micro-ondas compreendem frequências na faixa de 1 a 300 GHz. Conforme a figura M.2:

(4)

78

• Micro-ondas por Satélite: utilizam ligações feitas entre duas ou mais estações terrestres chamadas de estações base.

O satélite recebe o sinal (sinal ascendente) em uma faixa de frequência, amplifica e retransmite em outra banda (sinal descendente). Cada satélite opera em uma faixa específica. A frequência de micro-ondas terrestres e de satélite, ondas de infravermelho e de rádio de alta frequência podem misturar-se, gerando, assim, interferência com a comunicação em determinadas frequências. Conforme a figura M.3:

• Infravermelho: conecta-se através de transmissores e receptores que modulam a luz infravermelha. Deve estar

alinhado diretamente ou com alguma reflexão sobre uma superfície, podendo atravessar paredes, caso necessário. A faixa do infravermelho vai 300 GHz a 384 THz. Ao contrário dos outros produtos de comunicação sem fio, a wireless infravermelho pode sofrer efeitos da luz solar. Embora possam se instalar filtros, não é recomendado a montagem na orientação leste-oeste para anular o efeito da luz solar direta. A luz solar diretamente frontal na unidade receptora pode resultar em curtos períodos de tempo onde o receptor estará inoperante devido a saturação do diodo foto recep-tor. Estes momentos de inoperância podem durar vários minutos dependendo da época do ano e do ângulo do sol no céu. Conforme a figura M.4:

APLICAÇÕES DE REDES SEM FIO

Geralmente, as redes WLAN se integram às redes complementando sua atuação e não as substituindo. A diminuição contínua de preços e o incremento de tecnologia WLAN integrada aos PCs e mecanismos de computadores móveis propiciam o crescimento de redes sem fio residenciais, ambientes empresariais e inclusive espaços públicos, como salas de hotéis e aeroportos.

Algumas das implicações graças à flexibilidade das redes WLAN são:

• Em ambientes dinâmicos, são minimizados os custos operativos causados por movimentos, extensões de rede e outras mudanças.

(5)

79

• É uma solução ideal para redes temporárias em exibições e seminários.

• Ajudam a aumentar a produtividade, já que trabalhadores em adegas, cafeterias ou armazéns podem trocar informa-ções com a base de dados central.

• Fornecem um backup para aplicações de missão crítica que rodam em redes de cabos.

• Espera-se que, em um futuro próximo, as tecnologias sem fio se apresentem mais como um complemento do que como uma substituição da conectividade por cabo. Isto se deve a várias razões. Entre as quais:

• Performance: em adição à largura de banda, as aplicações multimídia também necessitam de uma rede que

priorize o fluxo de dados. Por enquanto, não há características QoS incluídas no padrão 802.11b, o que, sim, acontece com o padrão 802.1Q, ao contrário do que acontece com as redes cabeadas. No Brasil a maioria das redes domésticas utilizam os padrões 802.11b/g.

• Custo: apesar da diminuição do preço dos componentes sem fio, ainda é uma solução cara comparada com as

soluções de cabo, quando o cabo já estiver instalado.

O FUTURO DAS REDES SEM FIO

Havendo um aumento significativo da taxa de transferência de dados promovido pelas redes Wi-Fi aliado ao fato do reforço da segurança em virtude dos aperfeiçoamentos que já estão sendo realizados nos atuais padrões de redes wireless, haverá um movimento a favor do uso massificado das redes sem fio. A primeira fase deste processo já pode ser vista com a implantação de redes hibridas, ou seja, que possuem conexões em fio, mas mantém parte de sua estrutura com cabeamento. Isto se dá pelo fato da rede wireless atualmente ainda não ter conseguido chegar aos padrões de velocidade e segurança da rede convencional. Contudo, por motivos acima mencionados, está realidade em muito breve irá se reverter. Outro fator importante é o fato de que o custo para a implementação da rede sem fio tende a cair cada vez mais, tornando a escolha por parte dos projetistas e administradores mais fácil.

Com o avanço continuo das tecnologias wireless, em breve o uso das redes sem fio será de uso comum das maiorias das organizações e mesmo particular. Com o aumento da taxa de transferência de dados e segurança nos dados transmitidos, os dispositivos Wi-Fi tendem a se tornar o padrão de conexão entre redes do tipo LAN. Por fim, dê uma boa olhada ao seu redor. Se você estiver no polo neste momento, é provável que você encontre um roteador de rede sem fio em cima do armário ou fixado na parede do laboratório. Seja curioso(a) e dê uma olhadinha de perto. Você já será capaz de identificar o padrão 802.11 que está sendo utilizado.

(6)

80