Redes sem fio Introdução Prof. César Augusto cesarfreitas@gmail.com http://cesarfreitas.wordpress.com

Introdução às Redes sem fio Tecnologia Wi-Fi Dispositivos Wi-Fi: placas, APs e antenas

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Redes wireless (wire=fio, less= sem) pode ser traduzida como “rede de computadores sem a necessidade de usar cabos”, ou simplesmente, “Redes sem fio” É uma tecnologia antiga! Em 1896, Guglielmo Marconi inventou o primeiro sistema de Telégrafo sem fios através de ondas de rádio

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Existem situações que o uso do cabeamento é inviável/desaconselhado!

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Os sistemas mais utilizados para transmissão de dados sem fio são: Rádio (Ondas eletromagnéticas com variação entre 3KHz e 300GHz) Infravermelho (Ondas eletromagnéticas com variação entre 300 GHz a 400 THz)

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Principais vantagens da rede sem fio: Permite a mobilidade do equipamento Redução no tempo de instalação Redes temporárias: feiras, exposições, etc Fácil planejamento Redes Ad Hoc não exigem planejamento algum Instalação em áreas de difícil cabeamento Edifícios históricos tombados que não podem ter sua estrutura alterada Preserva a estética do ambiente (sem cabos!) Maior resistência a desastres

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Principais Desvantagens da rede sem fio: Baixa qualidade de serviço QoS (Probabilidade de um pacote trafegar entre dois pontos) Altas taxas de erro Atrasos (controle de acesso ao meio distribuído) Restrições no uso das frequências Depende de regulamentação governamental Susceptível a interferência de outros sinais de rádio Vulnerabilidade a ruídos atmosféricos (raios, trovões, tempestades, etc) Propagação por múltiplos caminhos (menor segurança)

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Modos de transmissão de dados utilizando redes sem fio: Modo não direcional: Nesse tipo a informação é transmitida em todas as direções podendo ser captada por qualquer dispositivo na área do transmissor. Como qualquer antena na região de alcance pode captar o sinal, não é o sistema mais seguro. Para contornar este problema, as redes sem fio de computadores utilizam uma técnica chamada de FHSS

Redes sem fio Introdução às redes sem fio FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - Espectro de Difusão em Frequência Variável Em vez de usar uma frequência única, usa uma faixa, ou seja várias frequências de transmissão. Essa faixa é dividida em canais. De tempos em tempos o canal usado é alterado automaticamente em todos os dispositivos de rede Não de maneira sequencial, mas aleatória. Os dispositivos precisam saber essa sequência. Tipicamente sistemas FHSS são divididos em 79 canais A alternância ocorre a cada 100 ms

Redes sem fio Introdução às redes sem fio FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Mesmo que alguém que não participe da comunicação possua uma antena multifrequencial ele precisa saber a sequência de transmissão dos canais. Outra vantagem: várias redes podem co-existir utilizando a mesma faixa de frequência sem interferirem entre si. Essa interferência ocorrerá somente por 100ms. Porém é uma tecnologia mais lenta, pois precisa alternar os canais de tempos em tempos.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Modos de transmissão de dados utilizando redes sem fio: Modo Direcional: Os dados são transmitidos somente em um ângulo de atuação, sendo necessário o uso de dispositivos direcionais, como antenas parabólicas ou transmissores infravermelhos direcionais É mais segura, pois somente os dispositivos com a mesma frequência e que estejam dentro de seu ângulo de atuação podem receber ou enviar dados.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio O objetivo de uma rede de computadores é permitir a comunicação entre máquinas em locais distintos. Pode ser em diferentes salas, prédios, cidades, estados, países ou continentes LAN - Local Area Network MAN – Metropolitan Area Network WAN – Wide Area Network

Redes sem fio Introdução às redes sem fio De acordo com sua área de alcance, as redes sem fios são organizadas em quatro grandes grupos:

Redes sem fio Introdução às redes sem fio A WPAN Rede de área pessoal sem fio. Usada para interligar dispositivos centrados na área de trabalho do usuário Os dois tipos de tecnologia sem fios mais utilizados é o Bluetooth e o InfraRED Presente em notebooks, fones de ouvido, desktops, smartphones, mouse, controle remotos, entre outros.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Padrão relativamente novo Rede de menor velocidade e alcance Possibilidade de troca de informações entre dois dispositivos através da simples aproximação entre eles.

Potência máxima permitida (mW/dBm) Taxa de transmissão (Mbps) Redes sem fio Introdução às redes sem fio O alcance dos dispositivos foi dividido em três classes: Classe Potência máxima permitida (mW/dBm) Alcance (em metros) Taxa de transmissão (Mbps) Classe 1 100 mW Até 100 1 Classe 2 2.5 mW Até 30 3 Classe 3 1 mW ~ 1 53 - 480

Potência máxima permitida (mW/dBm) Taxa de transmissão (Mbps) Redes sem fio Introdução às redes sem fio Significa que um aparelho classe 3 só se comunicará com outro se a distância for menor que 1m (smartphone e notebook, notebook e fone sem fio, etc) Dispositivos de classes diferentes podem se comunicar perfeitamente, bastando respeitar o limite daquele que possui o alcance menor Classe Potência máxima permitida (mW/dBm) Alcance (em metros) Taxa de transmissão (Mbps) Classe 1 100 mW Até 100 1 Classe 2 2.5 mW Até 30 3 Classe 3 1 mW ~ 1 53 - 480

Redes sem fio Introdução às redes sem fio A WLAN Rede de área local sem fio. Usadas para montar redes sem fios em salas, escritórios, andares e prédios. A tecnologia mais utilizada é a Wi-Fi (Wireless Fidelity) O termo Wi-Fi é tão conhecido que é sinônimo de rede sem fio.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio A WMAN Rede voltada para a interligação de cidades e até mesmo países A tecnologia mais utilizada é a WiMAX O público dessa tecnologia é tipicamente empresarial Cerca de 150 países já tem redes funcionando plenamente

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tecnologia Wi-Fi Para que as redes sem fios funcionem foi criado um órgão de padronização internacional chamado Wi-Fi Alliance As normas dessa associação são baseados no padrão do IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos) conhecido como IEEE 802.11 Padrão Banda de frequência Taxa máxima de transferência Alcance WiFi a (802.11a) 5 GHz 54 Mbps 10 m WiFi B (802.11b) 2.4 GHz 11 Mbps 100 m WiFi G (802.11b) WiFi N (802.11n) 2,4GHz 300Mbps 250 m

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tecnologia Wi-Fi Protocolo de transmissão utilizado: CSMA CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) – Na primeira transmissão, o transmissor escuta o canal para verificar se ele está ocupado (se está havendo uma transmissão) Se nenhuma transmissão estiver ocorrendo, ele inicia o processo da primeira transmissão. Após esta primeira comunicação ter ocorrido, cada máquina é configurada para transmitir a um determinado período de tempo. Dessa maneira não há colisões, pois todas saberão a hora certa de transmitir

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Wi-FI Alliance Apesar de existirem diversos padrões... Os fabricantes se preocupam com a interoperabilidade.. Pois os equipamentos anteriores devem continuar funcionando com os atuais... Porém... Com a mistura de padrões, todo o sistema ficará funcionando com a menor velocidade disponível.

Ad-hoc x Infra-estrutura Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tipos de Disposição de redes Wireless 802.11 As redes wi-fi podem seguir dois tipos de disposição Ad-hoc x Infra-estrutura

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tipos de comunicação Wireless 802.11 Ad-hoc: cada dispositivo de rede comunica-se diretamente com outro. Não há controle centralizado É como se ligássemos diretamente dois pcs através de cabos Qualquer máquina com qualquer outra desde que estejam situa das na mesma zona É preciso configurar as placas de ambas as máquinas para trabalhar neste modo Tem um alcance menor do que se comparado ao modo infra-estrutura, pois as antenas das placas wireless tem menor potência que os APs.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tipos de comunicação Wireless 802.11 Ad-hoc: É indicado para pequenas redes: domésticas, reuniões inesperadas, treinos militares, etc Recomenda-se interconectar no máximo 5 dispositivos.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tipos de comunicação Wireless 802.11 Infra-estrutura Baseia-se no conceito de BSA (Basic Service Area) É a área em que dispositivos móveis podem trocar informações. Utiliza dispositivos centralizadores, os APs (Access Points).. A área abrangida por um AP é chamada de BSS (Basic Service Set). Podemos comparar essa área como a área coberta pela antena de uma torre de telefonia celular

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tipos de comunicação Wireless 802.11 Infra-estrutura Um conjunto de BSS constitui uma ESS (Extend Service Set) Dentro de cada BSS o AP é o responsável por interligar as duas áreas Os dispositivos que se comunicam dentro da área coberta por uma ou mais BSS são chamados de STAs (Wireless Lan Stations) Cada ESS/BSS tem um SSID (Service Set Identifier) que é um nome que será comum a todos os dispositivos deste conjunto. Para que um dispositivo de uma BSS comunique-se com o de outra BSS, ambos: APs e Dispositivos devem estar configurado com o mesmo SSID

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Tipos de comunicação Wireless 802.11 Infra-estrutura A comunicação entre dois APs acontece na maioria das vezes por cabo do tipo UTP. Também pode acontecer por uso de uma tecnologia chamada WDS (Wireless Distribution System) O WDS permite a conexão de vários APs sem a necessidade de cabeamento. Entretanto nem todo AP oferece suporte ao WDS.

Redes sem fio Introdução às redes sem fio Interferência Físicas As interferências impostas pela natureza podem degradar ou mesmo inibir os sinais oriundos de dispositivos wireless. problemas mais comuns: presença de árvores Fortes chuvas Paredes de concreto Vidros

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Devemos levar em conta o tipo de rede que queremos montar: Ad-hoc ou infra-estrutura?

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Os 3 dispositivos são: Interface Wireless (placa de rede) Access Point (AP) (Dispensável no caso do modelo ad-hoc) Antenas

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Interface Wireless Pode ser uma placa de barramento PCI (desktop) Pode ser um adaptador externo USB Dispositivo integrado nas placas-mãe (notebooks) Cartão PCMCIA (notebooks antigos)

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Interface Wireless Placa de barramento PCI (desktop) Apresentam um conector SMA (fêmea) Neste conector são instaladas as antenas, normalmente do tipo omnidirecional (para todas as direções)

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Interface Wireless Placa USB WiFi Interfaces mais fáceis de instalar para a configuração de uma rede sem fio Alguns fabricantes fornecem cabo extensor para melhorar a captação/envio do sinal.

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Interface Wireless Cartão PCMCIA Interface de expansão de notebooks Esse tipo de interface caiu em desuso, porém pode ser encontrado em notebooks antigos

Redes sem fio Dispositivos Wi-Fi Interface Wireless Access Point Trata-se do elemento centralizador em uma rede wi-fi que usa o modelo infra-estrutura. Distribui o sinal para os demais componentes da rede Atua como ponte em uma rede sem fio e uma rede cabeada Atuar como repetidor de sinal para ampliar a área de alcance da rede