Prof. Celso Cardoso Neto

Redes Wireless IEEE-802.11 Prof. Celso Cardoso Neto

INTRODUÇÃO QUANDO SE PENSA EM CABEAMENTO, IMAGINAMOS PAR TRANÇADO, CABO COAXIAL OU FIBRA ÓPTICA REDE “WIRELESS” SIGNIFICA REDES SEM FIO SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DE DADOS ATRAVÉS DE ONDAS DE RÁDIO TRANSMISSÃO “FRAME RELAY” - E1 (2048 bps) OU T1(1544 bps) A IDÉIA DA COMUNICAÇÃO SEM FIO NÃO É SUBSTITUIR O CABO TRADICIONAL, MAS SIM TERMAIS POSSIBILIDADES NOS SISTEMAS DE CABEAMENTO DISPONÍVEIS SISTEMAS SEM FIO MAIS CONHECIDOS: RÁDIO INFRAVERMELHO LASER

RÁDIO - TRANSMISSÃO NÃO DIRECIONAL UTILIZADO TANTO EM AMBIENTES INTERNOS COM BAIXA POTÊNCIA USA-SE TAMBÉM EM AMBIENTES EXTERNOS O CABO CONTINUA SENDO A OPÇÃO MAIS SEGURA E QUE OFERECE UMA TAXA DE TRANSMISSÃO MAIOR DESVANTAGEM: TX EM FREQÜÊNCIA FIXA. COM ISSO, ANTENAS INSTALADAS NA REGIÃO DE ALCANCE DA TX PODEM CAPTAR AS INFORMAÇÕES. EM ALGUNS CASO É ATÉ DESEJÁVEL QUE SE CAPTE O SINAL ALCANCE TÍPICO: 5 km2 TAXA DE TRANSFERÊNCIA: 4,8 Mbps

RÁDIO - TRANSMISSÃO DIRECIONAL UTILIZA PEQUENAS ANTENAS PARABÓLICAS NESTE CASO, SOMENTE DUAS REDES PODEM SE COMUNICAR VANTAGEM: TRANSMISSÃO DOS DADOS PARA APENAS UM RECEPTOR, NÃO DISPERSANDO O SINAL PARA OUTRAS ANTENAS DESVANTAGEM: AS ANTENAS TEM QUE ESTAR ALINHADAS, NÃO PODENDO HAVER NENHUM OBSTÁCULO ENTRE AS ANTENAS

PADRÕES IEEE 802.11 “Fibra ótica e comunicação sem fio são as tecnologias do futuro”

IEEE-802.11 GRANDE PROBLEMA: FALTA DE PADRONIZAÇÃO PARA RESOLVER A QUESTÃO O IEEE LANÇOU O PADRÃO 802.11, DEFININDO A CAMADA DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC) PARA TRANSMISSÕES SEM FIO O PADRÃO UTILIZA UM ESQUEMA DE TRANSMISSÃO - CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)

IEEE-802.11 CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) NA 1a TX, O TX ESCUTA O CANAL PARA VERIFICAR SE ESTÁ DESOCUPADO SE NENHUMA TX ESTIVER OCORRENDO, É EFETUADA A 1a TX APÓS A 1a TX TER OCORRIDO, CADA MÁQUINA É CONFIGURADA PARA TX A UM DETERMINADO PERÍODO DE TEMPO ASSIM, NÃO HÁ COLISÕES, JÁ QUE CADA MÁQUINA POSSUI UMA HORA CERTA PARA TX - DAÍ O NOME --- “EVITAÇÃO” DE COLISÃO

IEEE-802.11 CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) SE REDE FICAR OCIOSA, SE PASSAR O TEMPO PARA TODAS AS MÁQUINAS TRANSMITIREM E NENHUMA QUISER TX, O CANAL PÁRA DE SER USADO E A REDE VOLTA AO ESTADO ANTERIOR DA 1a TX, OU SEJA, A ALOCAÇÃO DE TEMPO DE TX DE CADA MÁQUINA SÓ É DEFINIDA APÓS A 1a TX SER REALIZADA LOGO, O ÚNICO MOMENTO EM QUE PODE HAVER COLISÃO É NA 1a TX, QUANDO DUAS OU MAIS MÁQUINAS VERIFICAM QUE O CANAL ESTÁ LIVRE E TENTAM TX AO MESMO TEMPO --- AO CONTRÁRIO DO CSMA/CD, ONDE A COLISÃO PODE OCORRER SEMPRE QUE O CANAL ESTIVER LIVRE ESTE PADRÃO DEFINE TX POR RÁDIO USANDO AS TÉCNICAS FHSS OU DSSS

IEEE-802.11 CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) VANTAGENS USO DE VÁRIAS FREQÜÊNCIAS PARA A TX DADOS, E NÃO UMA FREQÜÊNCIA FIXA USO DA FREQÜÊNCIA DE TX DE 2,4 GHz, QUE PERTENCE A UMA FREQÜÊNCIA DE USO PÚBLICO, NÃO SENDO NECESSÁRIO PEDIR QQ AUTORIZAÇÃO DOS ÓRGÃOS GOVERNAMENTAIS PARA O USO DESSA FAIXA DE FREQÜÊNCIA PARA O USO EM SUA REDE O IEEE-802.11 DEFINE O EMPREGO DO ESQUEMA DE CRIPTOGRAFIA WEP (“Wireless Encryption Protocol”)

IEEE-802.11 FHSS ( FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM) EM VEZ DE FREQÜÊNCIA FIXA, O PADRÃO EMPREGA VÁRIAS FREQÜÊNCIAS NA TX A FAIXA DE FREQÜÊNCIAS É DIVIDIDA EM CANAIS. NO FHSS, DE TEMPOS EM TEMPOS O CANAL USADO É ALTERADO AUTOMATICAMENTE POR TODOS OS DISPOSITIVOS DA REDE, NÃO DE FORMA SEQÜENCIAL, MAS SIM DE FORMA ALEATÓRIA PARA PODEREM TX DADOS, AS DISPOSITIVOS DA REDE NECESSITAM SABER A SEQÜÊNCIA EXATA DOS CANAIS UTILIZADOS. ESTE SISTEMA AUMENTA A SEGURANÇA TIPICAMENTE A FAIXA DE FREQÜÊNCIAS EMPREGADA PELO FHSS É DIVIDIDA EM 79CANAIS E A ALTERNÂNCIA DOS CANAIS OCORRE A CADA 100 ms MESMO QUE UM HACKER TENHA UMA ANTENA MULTIDIRECIONAL NA REGIÃO, SE ELE NÃO SOUBER A SEQÜÊNCIA EXATA DOS CANAIS, ELE NÃO CONSEGUIRÁ CAPTAR OS SINAIS TX NA REDE. ALÉM DISSO AINDA HÁ O WEP(CRIPTOGRAFIA)

IEEE-802.11 FHSS ( FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM) VANTAGEM DO SISTEMA É QUE VÁRIAS REDES OPERANDO POR ONDAS DE RÁDIO PODEM CO-EXISTIR NA MESMA REGIÃO USANDO A MESMA FAIXA DE FREQÜÊNCIA, SEM GERAREM INTERFERÊNCIA DE RÁDIO ENTRE ELAS. NORMALMENTE, QUANDO HÁ DOIS SISTEMAS DE RÁDIO TX NA MESMA FREQÜÊNCIA, DENTRO DA MESMA REGIÃO DE ALCANCE, NÃO FUNCIONAM CORRETAMENTE, JÁ QUE UM PODE INTERFERIR NO OUTRO NO FHSS, QUANDO HÁ INTERFERÊNCIA, OS SISTEMAS IRÃO TER PROBLEMAS DE ESTAR USANDO O MESMO CANAL SOMENTE DURANTE 100 ms COMO A TROCA DE CANAIS É FEITA ALEATORIAMENTE, POSSIVELMENTE O PRÓXIMO CANAL A SER UTILIZADO PELOS SISTEMAS SERÁ DIFERENTE, ELIMINANDO O CONFLITO EM UMA ÁREA ONDE TENHA DOIS SISTEMAS FHSS OPERANDO, AS CHANCES DE CONFLITO DE CANAL SÃO DE 1:79 (1,26%)

IEEE-802.11 DSSS ( DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM) A TECNOLOGIA FHSS, POR CAUSA DAS FREQÜENTES ALTERNÂNCIAS DE CANAL, É MAIS LENTA QUE A TECNOLOGIA DSSS A TECNOLOGIA FHSS UTILIZA TAXAS DE TX DE 1 OU 2 Mbps A TECNOLOGIA DSSS FUNCIONA DE MANEIRA SIMILAR À FHSS, SÓ QUE EM VEZ DA TROCA DE CANAIS SER FEITA DE UMA FORMA ALEATÓRIA, É FEITA DE FORMA SEQÜENCIAL IMPORTANTE: AS TECNOLOGIAS DSSS E FHSS SÃO INCOMPATÍVEIS ENTRE SI A TECNOLOGIA DSSS UTILIZA UMA TAXA DE TX MAIOR DO QUE A TECNOLOGIA FHSS. NO MERCADO, SÃO ENCONTRADOS EQP DSSS OPERANDO A TAXAS DE 1, 2, 5.5 e 11 Mbps

IEEE-802.11 DSSS ( DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM) A TECNOLOGIA DSSS É MENOS SEGURA QUE A TECNOLOGIA FHSS, JÁ QUE BASTA TER UMA ANTENA DSSS PARA CONSEGUIR CAPTAR OS DADOS QUE ESTÃO SENDO TX NA REDE O FATOR FAVORÁVEL É O EMPREGO DO ESQUEMA DE CRIPTOGRAFIA WEP CUIDADO!!! MUITAS VEZES O EQP DSSS NÃO VEM COM O ESQUEMA DE CRIPTOGRAFIA HABILITADO DE FÁBRICA O LIMITE DE DISTÂNCIA DA ÁREA DE COBERTURA DA TECNOLOGIA DSSS DEPENDE DE INÚMEROS FATORES, COMO AMBIENTE EXTERNO OU INTERNO DE INSTALAÇÃO QUANTIDADE DE OBSTÁCULOS EXISTENTES INSTALAÇÃO/TIPO E GANHO DA ANTENA COBERTURA NORMALMENTE --- 300 m (AMBIENTE EXTERNO) E 120 m (INTERNO)

IEEE-802.11 DSSS ( DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM) AIRPORT AIRPORT É O NOME COMERCIAL QUE A APPLE DÁ AO SISTEMA DSSS QUE VEM EMBUTIDO EM SEUS COMPUTADORES MACHINTOSH AIRPORT e DSSS SÃO SINÔNIMOS A ÁREA DE ALCANCE DO AIRPORT É DE 45 m

IEEE-802.11 INFRAVERMELHO REPRESENTA UMA OUTRA TECNOLOGIA SEM USO DE CABOS --- EX: REDES LOCAIS SEM FIO EXISTEM DOIS MÉTODOS: TRANSMISSÃO DIRETA TRANSMISSÃO DIFUSA

IEEE-802.11 INFRAVERMELHO - TRANSMISSÃO DIRETA OS DISPOSITIVOS TRANSMISSORES E RECEPTORES POSSUEM UM ÂNGULO DE ABERTURA PEQUENO E, COM ISSO, PRECISAM ESTAR ALINHADOS PARA QUE A TRANSMISSÃO POSSA SER REALIZADA

IEEE-802.11 INFRAVERMELHO - TRANSMISSÃO DIFUSA OS SINAIS INFRAVERMELHOS SÃO TRANSMITIDOS EM TODAS AS DIREÇÕES NA PRÁTICA, A TRANSMISSÃO DIFUSA OBTÉM UMA TAXA DE TRANSMISSÃO MENOR E UMA ÁREA DE ALCANCE MENOR QUE A DIRETA INDEPENDENTE DA TÉCNICA DE TRANSMISSÃO, A LUA INFRAVERMELHA POSSUI DESVANTAGENS COMO NÃO ATRAVESSAR OBJETOS SÓLIDOS E NEM “FAZER CURVAS” COMO OCORRE COM A TRANSMISSÃO VIA RÁDIO

IEEE-802.11 INFRAVERMELHO O IEEE-802.11 ESPECIFICA TRANSMISSÕES EMPREGANDO INFRAVERMELHO POR TÉCNICA DIFUSA A TAXA DE TRASFERÊNCIA TÍPICA É DE 1 Mbps O ALCANCE MÁXIMO É DE 30 m, SENDO QUE NA PRÁTICA PODE SER MUITO MENOR, DEPENDENDO DA QUANTIDADE DE OBJETOS EXISTENTES NO AMBIENTE ONDE ESSE SISTEMA É INSTALADO ( A LUZ INFRAVERMELHA REFLETE EM TODOS OS OBJETOS EXISTENTES)

IRDA (“INFRARED DEVELOPERS ASSOCIATION”) BARRAMENTO QUE PERMITE AOS PCs SE COMUNICAREM USANDO LUZ INFRAVERMELHA BARRAMENTO DISPONÍVEL EM NOTEBOOKS, IMPRESSORAS, MOUSE SEM FIO, TECLADOS SEM FIO INSTALA-SE UM TX/RX DE LUZ INFRAVERMELHA CONECTADA NA PORTA SERIAL, NA PORTA USB OU EM UM CONECTOR DA PLACA-MÃE, JÁ QUE A MAIORIA DAS NOVAS PLACAS-MÃE POSSUI O HARDWARE IrDA EMBUTIDO, BASTANDO APENAS A INSTALAÇÃO DOS COMPONENTES ÓPTICOS TX DE TRANSFERÊNCIA DE 4 Mbps ALCANCE DE 1 m TX/RX DE LUZ INFRAVERMELHA POSSUEM ABERTURA COM ÂNGULO DE 30 graus

LASER TECNOLOGIA SIMILAR À INFRAVERMELHA, SÓ QUE USANDO UM OUTRO COMPRIMENTO DE ONDA (OUTRO TIPO DE LUZ) A TRANSMISSÃO A LASER É ALTAMENTE DIRECIONAL, OBRIGANDO QUE OS DISPOSITIVOS DE TX/RX ESTEJAM ALINHADOS NAS TX INFRAVERMELHO, HÁ A TOLERÂNCIA DO ÂNGULO DE ABERTURA --- OS DISPOSITIVOS NÃO PRECISAM ESTAR PERFEITAMENTE ALINHADOS VANTAGEM DO LASER SOBRE O INFRAVERMELHO É O ALCANCE MUITO MAIOR DESVANTAGEM: QUALQUER OBSTÁCULO, POR MENOR QUE SEJA, IMPEDE A TRANSMISSÃO. ISTO INCLUI FUMAÇA E PINGOS DE CHUVA

As redes sem fio também são conhecidas como redes Wi-Fi ou wireless são baseadas no padrão IEEE 802.11. Atualmente, é o padrão de facto em conectividade sem fio para redes locais. Como prova desse sucesso pode-se citar o crescente número de Hot Spots e o fato de a maioria dos computadores portáteis novos já saírem de fábrica equipados com interfaces IEEE 802.11. IEEE-802-11

IEEE-802-11 O Padrão 802.11 foca nas duas primeiras camadas do modelo ISO, a camadafísica e a camada de enlace

Chega a alcançar velocidades de 54 Mbps. Esta rede opera na frequência de 5 GHz e inicialmente suporta 64 utilizadores por Ponto de Acesso (PA). As suas principais vantagens são a velocidade, a gratuidade da frequência que é usada e a ausência de interferências. O padrão 802.11a é compatível tanto com 802.11b e 802.11g na maioria dos casos, já se tornando padrão na fabricação dos equipamentos. IEEE-802-11 Padrão IEEE 802.11a

Alcança uma velocidade de 11 Mbps padronizada pelo IEEE. Opera na frequência de 2.4 GHz. Inicialmente suporta 32 utilizadores por ponto de acesso. Um ponto negativo neste padrão é a alta interferência tanto na transmissão como na recepção de sinais, porque funcionam a 2,4 GHz equivalentes aos telefones móveis, fornos micro-ondas e dispositivos Bluetooth. O aspecto positivo é o baixo preço dos seus dispositivos, a largura de banda gratuita bem como a disponibilidade gratuita em todo mundo. O 802.11b é amplamente utilizado por provedores de internet sem fio. IEEE-802-11 Padrão IEEE 802.11b

O principal atrativo do padrão 802.11g é poder operar com taxas de transmissão de até 54 Mbps, assim como acontece com o padrão 802.11a. No entanto, ao contrário dessa versão, o 802.11g opera com frequências na faixa de 2,4 GHz e possui praticamente o mesmo poder de cobertura do seu antecessor, o padrão 802.11b. A técnica de transmissão utilizada nessa versão também é o OFDM, todavia, quando é feita comunicação com um dispositivo 802.11b, a técnica de transmissão passa a ser o DSSS. IEEE-802-11 Padrão IEEE 802.11g

A invés de ser um padrão de redes sem fio, é um conjunto de especificações de segurança, sendo também conhecido como WPA2. Este utilizada o protocolo AES, que é bastante seguro e eficiente, mas tem a desvantagem de exigir bastante processamento. Seu uso é recomendável para quem deseja alto grau de segurança, mas pode prejudicar o desempenho de equipamentos de redes não tão sofisticados (geralmente utilizados no ambiente doméstico). É necessário considerar também que equipamentos mais antigos podem não ser compatíveis com o WPA2, portanto, sua utilização deve ser testada antes da implementação definitiva. IEEE-802-11 Padrão IEEE 802.11i

Esse é o padrão sucessor do 802.11g, tal como este foi do 802.11b. O 802.11n tem como principal característica o uso de um esquema chamado Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), capaz de aumentar consideravelmente as taxas de transferência de dados através da combinação de várias vias de transmissão. O padrão 802.11n é capaz de fazer transmissões na faixa de 300 Mbps e, teoricamente, pode atingir taxas de até 600 Mbps. IEEE-802-11 PadrãoIEEE 802.11n

O padrão 802.11d, que é aplicado apenas em alguns países. O padrão 802.11e, cujo foco principal é o QoS (Quality of Service) das transmissões, isto é, a qualidade do serviço. Isso torna esse padrão interessante para aplicações que são severamente prejudicadas por ruídos (interferências), tais como as comunicações por VoIP. Outros padrões 802.11

O padrão 802.11f, que trabalha com um esquema conhecido como handoff. Em poucas palavras, esse esquema faz com que um determinado dispositivo se desconecte de um AP (lembrando, um Access Point - ponto de acesso) de sinal fraco e se conecte em outro, de sinal mais forte, dentro da mesma rede. O padrão 802.11h. Na verdade, este nada mais é do que uma versão do 802.11a que conta com recursos de alteração de frequência e controle do sinal devido ao fato da frequência de 5 GHz (usada pelo 802.11a) ser aplicada em diversos sistemas na Europa. Outros padrões 802.11

Handoff - é o procedimento empregado em redes sem fio para tratar a transição de uma unidade móvel (UM) de uma célula para outra de forma transparente ao utilizador. Handoff é um elemento essencial de comunicações celulares. Algoritmos de handoff eficientes são um modo rentável de aumentar a capacidade e QoS de sistemas celulares. Outros padrões 802.11

O padrão 802.11j diz respeito as bandas que operam as faixas 4.9GHz e 5GHz, disponíveis no Japão. O padrão 802.11k é o principal padrão da indústria que estão agora em desenvolvimento e permitirá transições transparentes do Conjunto Básico de Serviços (BSS) no ambiente WLAN. Esta norma fornece informações para a escolha do melhor ponto de acesso disponível que garanta o QoS necessário. O padrão 802.11p é utilizado para implementação veicular. Outros padrões 802.11

O Padrão 802.11r - Padroniza o hand-off rápido quando um cliente wireless se reassocia quando estiver se locomovendo de um ponto de acesso para outro na mesma rede. O Padrão 802.11s - Padroniza "self-healing/self-configuring" nas Redes Mesh (malha) fdf. O Padrão 802.11t - Normas que provém métodos de testes e métricas. O Padrão 802.11u - Interoperabilidade com outras redes móveis/celular. O Padrão 802.11v - É o padrão de gerenciamento de redes sem fio para a família IEEE 802.11, mas ainda está em fase inicial de propostas. Outros padrões 802.11

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Prof. Celso Cardoso Neto