Redes sem fio: FUNCIONAMENTO

Redes sem fio: FUNCIONAMENTO

Apresentação

 No mundo atual assistimos pessoas totalmente viciadas em informações, pessoas que precisam estar permanentemente On-line. Para atender as necessidades desses usuários móveis, o modelo par trançado, cabo coaxial e a fibra óptica não têm a menor utilidade. Eles precisam transferir dados para seus computadores laptop, notebook, palmtop, SmartPhones e tablets sem depender da infra-estrutura de comunicação “física” (cabos ponto a ponto). A resposta para esses usuários está na comunicação sem fios. No entanto, não podemos desconsiderar o fato de que a comunicação sem fios apresenta vantagens até mesmo para dispositivos fixos (Ex.: Residências e empresas com Desktops). Por exemplo, quando há dificuldades para instalar cabos de fibra óptica em um prédio, devido a acidentes geográficos (montanhas, florestas, pântanos etc.), deve-se recorrer à tecnologia da transmissão sem fios, ou até mesmo por falta de espaço em se passar metros e metros de cabos ou simplesmente estética, no caso de residências ou pequenas empresas. Num ambiente típico, o dispositivo transceptor (transmissor/receptor) ou ponto de acesso (access point) é conectado a uma rede local Ethernet convencional (com fio). Os pontos de acesso não apenas fornecem a comunicação com a rede convencional, como também intermedeiam o tráfego com os pontos de acesso vizinhos, num esquema de micro células com roaming semelhante a um sistema de telefonia celular .

Funcionamento de Transmissão de Dados sem Fios

A palavra wireless provém do inglês: Wire (fio, cabo); Less (sem); ou seja: sem fios. Wireless então caracteriza qualquer tipo de conexão para transmissão de informação sem a utilização de fios ou cabos. Uma rede sem fio é um conjunto de sistemas conectados por tecnologia de rádio através do ar. Pela extrema facilidade de instalação e uso, as redes sem fio estão crescendo cada vez mais. Dentro deste modelo de comunicação, enquadram-se várias tecnologias, como Wi-Fi, InfraRed (infravermelho), bluetooth e Wi-Max.

Em uma rede wireless, o switch é substituído pelo ponto de acesso (access-point em inglês, comumente abreviado como "AP" ou "WAP", de "wireless access point"), que tem a mesma função central que o switch desempenha nas redes com fios: retransmitir os pacotes de dados, de forma que todas as estações da rede os recebam. A topologia é semelhante à das redes de par trançado, com o switch central substituído pelo ponto de acesso. A diferença é que são usados transmissores e antenas em vez de cabos.
Nessas redes os cabos são eliminados e se conectam através de tecnologias como infra-vermelho laser e Radiofrequência, que é o mais comum utilizado em redes wireless.Existem duas tecnologias de transmissão empregados por Redes Locais sem fio:

• Transmissão rádio – elétrico,
• Transmissão de ondas de luz.

Dentro da tecnologia de rádio existem duas diferentes frequências e sub tecnologias.

• Faixa de frequências de rádio (não licenciados) – 902 a 928 GHz, e 2.4 GHz a 5.7 Ghz.
• Taxa de frequência de microondas (Licenciados pela FCC)   18 a 23 Ghz.Como várias estações compartilham o mesmo meio de transmissão, é necessário métodos para disciplinar este comportamento, métodos como multiplexação de frequência (FDM), Multiplexação de tempo (TDM), multiplexação por divisão do espaço (SDM).
  O método SDM pode ser realizado de duas formas:
• Utilização de antenas direcionais que emitem sinais de rádio de alta frequência concentrados em feixes usados por sistemas de rádio,
• Utilização de células em que há uma rápida diminuição da potência do sinal de rádio, á medida que se propagam, usadas nos sistemas celulares.
• As redes sem fio geralmente utilizam frequência altas em suas transmissões (915 MHz 2.46 GHz). Parte das ondas de rádio nessas frequências são refletidos quando entram em contato com objetos sólidos, o que implica na formação de diferentes caminhos entre o emissor e o receptor.

 

Definição de conceitos:

• Ponto de Acesso ou Hub ou Switch – Na terminologia normal, ponto de acesso ou hub ou switch permite a múltiplas estações se conectarem com servidores, ou entre si. No caso de redes sem fio o ponto de acesso tem três funções:

- Prover conectividade para dispositivos móveis ou backbone de uma rede,

- Estender o alcance das redes locais sem fio colocando pontos de acesso em lugares estratégicos.

- Prover aos usuários móveis a capacidade de roaming.

Os pontos de acesso são conectados via cabo ás LAN’s, assim como estações base estão ligadas por backbones ás WAN’s. O número de usuários suportados por um ponto de acesso não é limitado pelo hardware e sim pelo trafego da rede.

• Pontes de Redes Sem Fio – Conectam LAN’s individuais a outras LAN’s dentro de edifícios ou com outras LAN’s em outros edifícios. O  tipo de antena para esse caso varia de acordo coma distancia coberta, e aos requisitos físicos do lugar.

Sequência direta de frequências de rádio – Esta técnica envia dados em diferentes frequências ao mesmo tempo, aumentando chances de que sinais irão chegar aos seus destinos. Bits redundantes chamados chips são adicionados ao sinal. A extensão no qual o sinal é consequentemente espalhado é determinado pelo número de chips adicionados. A qualquer tempo, componentes do sinal estão sendo recebidos em diferentes frequências. Para receber corretamente estes sinais os dispositivos receptores tem que ter um algoritmo correto para interpretar os dados.

• Frequency Hopping FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) – Sob o esquema desta técnica o transmissor desloca a frequência a cada milissegundos na sua transmissão para receptor sincronizado.  Possui 79 canais em 20 pulos, sendo que cada canal tem 1 MHz. O objetivo desta tecnologia é transmitir dados sempre em um canal diferente, tendo um tempo de mudança de canais.
  
  
• Roaming – É uma importante característica de comunicação sem fio. Permite aos usuários “viajarem” à volta das áreas de cobertura sem ser desconectados. Sistemas de roaming empregam arquiteturas de microcélulas que usam pontos de acesso estrategicamente localizados, ligados fisicamente a um backbone LAN. O handoff entre pontos de acesso é totalmente transparente para o usuário.

Rede local sem fio ad-hoc

São vários computadores isolados, cada qual deve ser equipado com placa de transmissão de dados sem fio. Cada computador pode comunicar diretamente com todos os outros também equipados com placas de transmissão de dados sem fio, que estiverem em seu raio de alcance. Dessa maneira eles compartilham arquivos, impressoras e ate mesmo sinal a internet.

O Ad Hoc constitui um tipo de configuração de rede de dispositivos (nós) em que não há um nó central para o qual convergem todas as informações vindas dos outros nós, eliminando, assim, a necessidade de um dispositivo roteador central que faça a comunicação da rede com outros destinos.

Caso seja necessário compartilhar o acesso a Internet basta um dos computadores possuir duas placas de rede, uma para receber o sinal Ethernet e outra para distribuir o sinal para os outros micros da rede. Para isso é necessário que o computador que recebe o sinal Ethernet compartilhe o sinal com os demais.

O gerenciamento da rede AD-Hoc deve ser feito através do S.O utilizado que já oferece o suporte para tal configuração.


O que é preciso para montar uma rede Wireless?

          Em projetos mais simples como os domésticos e pequenas empresas, o principal, além da conexão oferecida pela concessionária, é o ponto de acesso (Access Point). Pontos de acesso podem ser encontrados facilmente no mercado com diversas opções de preços, modelos e fabricantes como Linksys, D-Link, 3Com, Trendware, USRobotics e NetGear. Cada estação que utilizará a rede Wireless deverá possuir uma placa wireless, que pode ser interna ou externa. Outros aparelhos como Notebooks, SmartPhones e Tablets já tem a tecnologia embutida no próprio processador, o que dispensa o uso de adaptadores adicionais e facilita a conexão ao ponto de acesso.

Vários cuidados devem ser observados quando pretende-se conectar à uma rede wireless como cliente, quer seja com notebooks, estações de trabalho, aparelhos celulares etc. Dentre eles, podem-se citar:

• Possuir um firewall pessoal;
• Possuir um antivírus instalado e atualizado;
• Aplicar as últimas correções em seus softwares (sistema operacional, programas que utiliza, etc);
• Habilitar a rede wireless somente quando for usá-la e desabilitá-la após o uso. “Algumas estações de trabalho e notebooks permitem habilitar e desabilitar o uso de redes wireless através de comandos ou botões específicos;”
• Considerar o uso de criptografia nas aplicações, como por exemplo, o uso de PGP para o envio de e-mails, SSH para conexões remotas ou ainda o uso de VPNs (Virtual Private Network);
• Usar WEP (Wired Equivalent Privacy – POLÍTICA DE SEGURANÇA) sempre que possível, que permite criptografar o tráfego entre o cliente e o AP. Fale com o seu administrador de rede para verificar se o WEP está habilitado e se a chave é diferente daquelas que acompanham a configuração padrão do equipamento. O protocolo WEP possui diversas fragilidades e deve ser encarado como uma camada adicional para evitar a escuta não autorizada;
  
  
  Tipos de conexão Wireless

Exemplo de comunicação Wireless (usualmente falado via rádio)

O funcionamento do sistema wireless (via rádio) é muito simples. Podemos compará-lo ao do celular da seguinte maneira: existe uma antena num ponto central e estratégico. Esta antena está conectada à rede local de um provedor, que se conecta diretamente ao backbone Internet. A antena emite um sinal na frequência (frequência livre para operação), utilizando o sistema chamado Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). Este sinal é captado por uma antena instalada na casa ou empresa do usuário e é levada até uma placa especial que é instalada dentro de seu computador (esta placa substitui seu FAX Modem) e, a partir daí, você estará conectado à Internet. Basta ligar seu computador para a conexão estar ativa.

Dentro do conceito de WLAN (Wireless Local Area Network) temos o conhecido Wi-Fi. O Wi-Fi nada mais é do que um nome comercial para um padrão de rede wireless. Existente também no mercado, e conhecido pela grande maioria dos usuários, por ser uma tecnologia presente em vários aparelhos celulares, está o protocolo de comunicação Bluetooth, desenhado para transmissões de curtas distâncias. Os dispositivos Bluetooth utilizam espalhamento espectral por salto na frequência (FHSS – Frequency Hopping Spread Spectrum) para comunicar entre eles.

A radiação do infravermelho tem bem mais que a sua utilidade conhecida, que é a de mecanismo para se passar informações a partir de aparelhos móveis. A mesma tecnologia do celular é empregada, por exemplo, nos controles remotos de televisão
Vale lembrar que a radiação infravermelha são ondas de frequência bem mais baixa do que as que podem ser interpretadas pelo olho humano e, por não serem ionizadas, não nos prejudicam com males presentes em outras radiações. A partir dessa onda invisível, foi criada a capacidade de transformar a informação para essa frequências e, a partir daí, transferir informações de um aparelho celular a outro e também de um controle até uma televisão receber e interpretar a mensagem como um comando.

CONCLUSÃO

Há várias tecnologias envolvidas nas redes locais sem fio e cada uma tem suas particularidades, suas limitações e suas vantagens.

As redes sem fio transmitem e recebem dados sobre o ar em canais de frequência de rádio ou infravermelho, minimizando a necessidade de ligações físicas por cabo. Um equipamento transmite de cada vez e são definidas regras do mecanismo de acesso ao meio e através destas define-se quem irá acessar o meio físico.

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