THIAGO VINÍCIUS V. OLIVEIRA

IMPLEMENTAÇÃO DE COMUNICAÇÃO VOIP EM REDE SEM FIO COM UTILIZAÇÃO DE

TELEFONES WLAN-VOIP

Implementação de Comunicação VOIP em Rede Sem Fio com Utilização de Telefones WLAN-VOIP

Copyright© Editora Ciência Moderna Ltda., 2012Todos os direitos para a língua portuguesa reservados pela Editora Ciência Moderna Ltda.De acordo com a Lei 9.610 de 19/2/1998, nenhuma parte deste livro poderá ser reproduzida, transmitida e gravada, por qualquer meio eletrônico, mecânico, por fotocópia e outros, sem a prévia autorização, por escrito, da Editora.

Editor: Paulo André P. MarquesProdução Editorial: Aline Vieira MarquesCopidesque: Eveline Vieira MachadoCapa: Paulo VermelhoDiagramação: Greice MarryAssistente Editorial: Laura Santos Souza

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FICHA CATALOGRÁFICA

OLIVEIRA, Thiago Vinícius V. Implementação de Comunicação VOIP em Rede Sem Fio com Utilização de Telefones WLAN-VOIP Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda., 2012.

1. Telefone – Comunicação. 2. Telefone – Tecnologia I — Título

ISBN: 978-85-399-0���-5 CDD 384.6ISBN: 978-85-399-0085-5 CDD 621.385

Editora Ciência Moderna Ltda.R. Alice Figueiredo, 46 – Riachuelo Rio de Janeiro, RJ – Brasil CEP: 20.950-150Tel: (21) 2201-6662/ Fax: (21) 2201-6896LCM@LCM.COM.BR

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EPÍGRAFE

Nunca entendi como dois homens podem juntar-se para escrever um livro. Para mim, é como precisar de três pessoas para produzir um filho.

Evelyn Waugh

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos meus pais que sempre me acompanharam e sempre me deram o apoio necessário para que eu estudasse. Fico honrado em ser filho de pessoas tão dignas e simples. Agradeço ao querido professor Doutor João Batista José Pereira por acreditar em meu potencial e por me orientar de maneira tão eficaz. Agradeço ao IFG por ter oferecido-me a oportunidade de estudar em uma das melhores instituições de en-sino superior do país. E finalizo agradecendo a todos os meus adversá-rios, pois sem eles eu não teria a quem superar.

IMPLEMENTAÇÃO DE COMUNICAÇÃO VOIP EM REDE SEM FIO COM UTILIZAÇÃO DE TELEFONES

WLAN-VOIP

RESUMO

Este trabalho se propõe a realizar um experimento acerca da tecno-logia VoIP (Voice over Internet Protocol – Voz sobre Protocolo Internet) envolvendo redes sem fio e dispositivos compatíveis com a mesma.

Os principais objetivos deste trabalho são: compreensão das tecno-logias de VoIP e de redes sem fio, e avaliação da viabilidade técnica de implementação da experimentação proposta em ambientes similares ao do experimento.

A crescente necessidade de utilizar aplicações de voz, dados e ima-gem em uma única plataforma, sob o conceito de pacotes, está pro-movendo uma transformação na infraestrutura das operadoras de te-lecomunicações. É uma atualização tecnológica que beneficia tanto o usuário, abrindo a perspectiva de acesso a serviços inovadores e tarifas mais acessíveis, quanto as operadoras de telecomunicações, que podem reduzir custos utilizando serviços agregados à sua infraestrutura.

Com a convergência tecnológica e uma boa utilização da infraes-trutura já existente, as redes sem fio de comutação de pacotes ajudam a reduzir custos e facilitam o estabelecimento de uma infraestrutura ime-diata. Elas podem ser empregadas em paralelo com a base existente ou como alternativa às operadoras emergentes.

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ............................................................................................ 1

CAPÍTULO 2 – REDES SEM FIO .......................................................................................... 32.1. HISTÓRICO ....................................................................................................................... 32.2. CONCEITOS BÁSICOS DAS REDES SEM FIO ........................................................... 62.3. PROPAGAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS ............................................... 72.4. O PADRÃO IEEE 802.11 ................................................................................................ 112.5. CONTROLE DE ACESSO AO MEIO ........................................................................... 142.6. CRIPTOGRAFIA DE DADOS ....................................................................................... 162.7. CONCLUSÃO .................................................................................................................. 18

CAPÍTULO 3 – VOZ SOBRE PROTOCOLO INTERNET............................................... 213.1. HISTÓRICO ..................................................................................................................... 213.2. COMUTAÇÃO NAS REDES DE TELECOMUNICAÇÕES ..................................... 233.3. CONCEITOS BÁSICOS SOBRE VOIP......................................................................... 253.4. PRINCIPAIS PROTOCOLOS VOIP ............................................................................. 263.4.1. PADRÃO H.323 ............................................................................................................ 273.4.2. PROTOCOLO SIP ........................................................................................................ 303.4.3. PROTOCOLO IAX ....................................................................................................... 33.4.4. PADRÃO MEGACO .................................................................................................... 343.4.5. PROTOCOLOS DE TRANSPORTE (UDP, RTP, RTCP) ........................................ 353.5. QUALIDADE DE SERVIÇO EM VOIP ........................................................................ 363.6. SEGURANÇA EM REDES VOIP .................................................................................. 383.7. CONCLUSÃO .................................................................................................................. 40

CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTAÇÃO .................................................................................. 414.1. SOBRE O ASTERISK....................................................................................................... 414.2. DIMENSIONAMENTO DO HARDWARE .................................................................. 424.3. IMPLEMENTAÇÃO DA INFRAESTRUTURA DE REDE ....................................... 464.4. CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA OPERACIONAL DO SERVIDOR ASTERISK .................................................................................................................... 474.5. INSTALAÇÃO DE PRÉ-REQUISITOS DE SOFTWARE PARA O ASTERISK ...... 494.6. INSTALAÇÃO DO ASTERISK ...................................................................................... 504.7. ASTERISK CLI ................................................................................................................. 554.8. CONFIGURAÇÃO DO ASTERISK .............................................................................. 56

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4.8.1. CONFIGURAÇÃO DO PLANO DE DISCAGEM .................................................. 564.8.2. CONFIGURAÇÃO DOS RAMAIS ............................................................................ 584.9. CONFIGURAÇÃO DOS CLIENTES ............................................................................ 604.9.1. CONFIGURAÇÃO DO SOFTPHONE NO WINDOWS ........................................ 604.9.2. CONFIGURAÇÃO DO SOFTPHONE NO LINUX ................................................ 634.9.3. CONFIGURAÇÃO DOS TELEFONES IP WIRELESS ........................................... 654.10. TESTES DE COMUNICAÇÃO E BENCHMARKING BÁSICOS........................... 704.11. CONCLUSÃO ................................................................................................................ 72

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÃO ............................................................................................. 755.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................... 755.2. SUGESTÃO DE TRABALHOS FUTUROS .................................................................. 765.3. FÓRUM DE DISCUSSÕES ............................................................................................. 77

ANEXO 1 - INSTALAÇÃO DO SISTEMA OPERACIONAL DEBIAN 4.0 ................... 79ANEXO 2 - INSTALAÇÃO DO SOFTPHONE X-LITE 3.0 NO WINDOWS ................ 91ANEXO 3 - INSTALAÇÃO DO SOFTPHONE X-LITE 2.0 NO LINUX ........................ 95

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 97

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Técnica de acesso ao meio em uma rede WLAN. ................................... 16

Figura 3.1. Crescimento do VoIP (em bilhões de minutos) ...................................... 24

Figura 3.2. Terminais H.323 em uma rede de pacotes ............................................... 27

Figura 3.3. Arquitetura e Componentes da Rede H.323 ............................................ 30

Figura 3.4. Componentes e arquitetura simplificada SIP ........................................... 31

Figura 3.5. Topologia típica de uma rede IAX ............................................................. 33

Figura 3.6. Exemplo da arquitetura MGCP ................................................................. 35

Figura 4.1. Telefone IP Wireless .................................................................................... 45

Figura 4.2. Diagrama da infraestrutura de rede ......................................................... .47

Figura 4.3. Principais características da interface do softphone X-Lite 3.0 ............. 61

Figura 4.4. Configuração das contas SIP ...................................................................... 62

Figura 4.5. Adicionar ou modificar contas SIP ............................................................ 63

Figura 4.6. Principais características da interface do softphone X-Lite 2.0 ............. 64

Figura 4.7. Configuração das contas SIP ...................................................................... 64

Figura 4.8. Adicionar ou modificar contas SIP ............................................................ 65

Figura 4.9. Configurações de rede do dispositivo ....................................................... 67

Figura 4.10. Configuração da conta SIP no dispositivo ............................................. 68

Figura 4.11. Configuração do CODEC ........................................................................ .69

Figura 4.12. Consumo de memória em ligações simultâneas entre ramais Asterisk ... 72

Figura a.1. Tela inicial de instalação ............................................................................. 79

Figura a.2. Tela de seleção do país ................................................................................. 80

Figura a.3. Carregamento da instalação a partir do CD............................................. 81

Figura a.4. Configuração da rede .................................................................................. 82

Figura a.5. Particionador de disco ................................................................................. 83

Figura a.6. Instalação do sistema base .......................................................................... 84

Figura a.7. Definição de senha para o usuário root .................................................... 85

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Figura a.8. Mirrors no Brasil .......................................................................................... 86

Figura a.9. Seleção do software ...................................................................................... 87

Figura a.10. Instalação do GRUB ................................................................................. .88

Figura a.11. Fim da instalação ....................................................................................... 89

Figura a.12. Tela de login do sistema recém-instalado ............................................... 89

Figura a.13. Tela inicial de instalação do softphone X-Lite 3.0 ................................. 91

Figura a.14. Termos de uso ........................................................................................... .92

Figura a.15. Local de instalação .................................................................................... .92

Figura a.16. Fim da instalação ....................................................................................... 93

Figura a.17. Reinicialização da máquina para completar o processo de instalação. 94

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1. Valores do coeficiente “n” para alguns ambientes ................................... 10

Tabela 2.2. Perdas de penetração em obstáculos em 2,4 GHz ................................... 11

Tabela 2.3. Resumo das principais características IEEE 802.11 ................................ 12

Tabela 4.1. Consumo dos Recursos Computacionais ................................................. 71

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ACK (Acknowledgment – Reconhecimento)AP (Access Point – Ponto de Acesso)B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Networks - Rede Digital de Serviços Integrados de Banda Larga)CCK (Complementary Code Keying – Chaveamento de Código Complementar)CDMA (Code Division Multiple Access - Acesso Múltiplo por Divisão de Código)CLI (Command Line Interface – Interface da Linha de Comando)CNAME (Canonical Name - Nome canônico)CODEC (codificador/decodificador)CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance - Acesso Múltiplo com Detecção de Portadora com Evasão de Colisão)CTS (Clear to Send – Pronto para Transmitir)DCF (Distributed Coordination Function - Função de Coordenação Distribuída)DDD (Discagem Direta a Distância)DFWMAC (Distributed Foundation Wireless Media Access Control - Fundação Distribuída de Controle de Acesso à Mídia Sem Fios)DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – Protocolo de Configuração de Estações Dinâmico)DIFS (Distributed Inter Frame Space - Espaço Distribuído Entre Quadros)DNS (Domain Name System - Sistema de Nomes de Domínios)DoS (Denial of Service - Negação de Serviço)EDCA (Enhanced Distributed Channel Access - Acesso de Canal Distribuído Melhorado)EDCF (Enhanced Distributed Channel Function - Função de Canal Distribuída Melhorada)European COST 231 (European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research - Fórum da União Europeia para Cooperação em Pesquisas Científicas)ESSID (Extended Service Set ID – ID do Conjunto de Serviço Estendido)FCC (Federal Communication Commission - Comissão de Comunicação Federal)FM (Frequency Modulation - Modulação em Frequência)GPL (General Public License – Licença Pública Geral)GSM (Global System for Mobile Communications – Sistema Global para Comunicações Móveis)

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HCCA (HCF Controlled Channel Access - Acesso de Canal Controlado HCF)HCF (Hybrid Coordination Function - Função de Coordenação Híbrida)HTTP (Hypertext Transfer Protocol - Protocolo de Transferência de Hipertexto)IAX (Inter–Asterisk eXchange – Troca Entre Servidores Asterisk)IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Instituto de Engenheiros em Eletrônica e Eletricidade)IETF (Internet Engineering Task Force – Força-Tarefa para Engenharia da Internet)IMTS (Improved Mobile Telephone Service - Serviço de Telefonia Móvel Melhorado)IP (Internet Protocol – Protocolo Internet)ISDN (Integrated Services Digital Networks – Rede Digital de Serviços Integrados)ITU-R (International Telecommunication Union – União Internacional de Telecomunicações)IV (Initialization Vector - Vetor de Inicialização)MAC (Medium Access Control - Controle de Acesso ao Meio)MBR (Master Boot Record – Registro Mestre de Inicialização)MCU (Multipoint Control Unit – Unidades de Controle Multiponto)MGCP (Media Gateway Control Protocol – Protocolo de Sinalização de Mídia de Gateways)MIC (Message Integrity Code – Código de Checagem de Mensagem)MIMO (Multiple-Input Multiple-Output - Múltipla-Entrada Múltipla-Saída)MNB (Measuring Normalizing Blocks - Blocos Normalizados de Medição)MOS (Mean Opinion Score – Contagem Média de Opinião)NAT (Network Address Translation – Tradução de Endereço de Rede)NAV (Network Allocation Vector – Vetor de Alocação de Rede)OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – Modulação por Divisão Ortogonal de Frequência)PAMS (Perceptual Analysis Measurement System – Sistema de Medida da Análise da Percepção)PBX (Private Branch Exchange – Troca de Ramais Privados)PC (Personal Computer – Computador Pessoal)PCF (Point Coordination Function - Função de Coordenação Pontual)PESQ (Perceptual Evaluation Of Speech Quality – Avaliação Perceptual da Qualidade da Voz)PHY (Physical – Física)PRI (Primary Rate Interface Lines – Interface de Linhas de Taxa Primária)PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement - Medida de Qualidade Perceptual da Fala)PSTN (Public Switched Telephone Network - Rede de Telefonia Pública Comutada)QoS (Quality of Service – Qualidade de Serviço)RF (Radiofrequência)RM/OSI (Reference Model / Open Systems Inteconnection – Modelo de Referência /

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Interconexão de Sistemas Abertos)RR (Receiver Report - Relatório do Receptor)RSN (Robust Security Network – Segurança Robusta de Rede)RTCP (Real Time Control Protocol – Protocolo de Controle de Tempo Real)RTP (Real Time Protocol – Protocolo de Tempo Real)RTS (Request to Send – Solicitação para Transmitir)SCN (Swtiched Circuit Network – Rede de Circuito Comutado)SIFS (Short Inter Frame Space - Espaço Curto Entre Quadros)SIP (Session Initiation Protocol – Protocolo de Iniciação da Sessão)SPIT (Spam over Internet Telephony - Spam na Telefonia da Internet)SR (Sender Report - Relatório do Remetente)SRTP (Secure Realtime Transport Protocol – Protocolo de Transporte Seguro em Tempo Real)TDMA (Time Division Multiple Access - Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo)TKIP (Temporal Key Integrity Protocol - Protocolo de Integridade da Chave Temporária)UDP (User Datagram Protocol – Protocolo de Datagrama do Usuário)UHF (Ultra High Frequency – Frequência Extremamente Alta)VLANs (Virtual Local Area Network – Rede Local Virtual)VoIP (Voice over Internet Protocol – Voz sobre Protocolo Internet)WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance - Aliança de Compatibilidade Ethernet e Sem Fios)WEP (Wired Equivalent Privacy - Privacidade Equivalente à Cabeada)WFA (Wi-Fi Alliance – Aliança Wi-Fi)Wi-Fi (Wireless Fidelity – Fidelidade Sem Fio)WLAN (Wireless Local Area Network – Rede de Área Local Sem Fio)WPA (Wi-Fi Protected Access – Acesso Protegido Wi-Fi)WPA-PSK (WPA - Pre Shared Key – WPA - Chave Pré-compartilhada)

Lista de Abreviaturas e Siglas | xvii

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1. INTRODUÇÃO

Após a primeira metade da década de 90 o tráfego de voz em redes IP (Internet Protocol – Protocolo da Internet) deixa os laboratórios dos pesquisadores para ganhar o mercado. Esta revolução tecnológica ala-vancou um processo de desenvolvimento que não se restringiu apenas a esta “nova” tecnologia, mas foi capaz de estimular acessos cada vez mais velozes e qualidade crescente da rede de telecomunicações envolvida.

Além de se tornar um serviço agregado a uma infraestrutura de rede já estabelecida, a tecnologia VoIP se torna uma alternativa interessante frente aos custos crescentes da telefonia convencional.

Outra tecnologia “recente” ganha espaço a cada dia. Capaz de ex-pandir as redes cabeadas, as redes sem fio - também chamadas de redes wireless - trazem maior flexibilidade e escalabilidade. Ao final da pri-meira metade da década de 90, os primeiros produtos comerciais capa-zes de explorar tal tecnologia surgem no mercado.

O presente trabalho tem por objetivo principal experimentar estas duas “recentes” tecnologias em um ambiente de intranet com a utili-zação de telefones IP sem fio, também chamados de telefones WLAN-VoIP. São avaliadas diferentes possibilidades, em ambientes heterogêne-os e com porções de rede cabeadas e sem fio.

A experimentação proposta é embasada em aspectos teóricos. Tais aspectos são suficientemente relevantes para que sejam explorados ime-diatamente antes de suas respectivas aplicações experimentais.

Desta forma, o trabalho é estruturado em uma parte teórica e uma parte prática. Na teórica são apresentados aspectos conceituais acerca da tecnologia de rede sem fio (Capítulo 2) e VoIP (Capítulo 3). Na prá-

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tica, encontra-se a implementação da infraestrutura proposta (Capítu-lo 4). A parte final do trabalho é definida pelas conclusões acerca da experimentação, testes realizados e pela sugestão de trabalhos futuros (Capítulo 5).

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C a p í t u l o 2

REDES SEM FIO

2.1. HISTÓRICO

Ao inventar o telégrafo em 1838, Samuel Morse instituiu um marco para os sistemas de comunicação que evoluíram para as redes de telefo-nia, rádio, televisão e computadores [1].

Neste sentido, as redes de comunicação sem fio estão sendo cada vez mais utilizadas em virtude de sua mobilidade e pelo fato de, em determinados ambientes, a rede cabeada não ser a opção mais adequa-da. Além de promover mobilidade, as redes sem fio imperam em locais onde os cabos não alcançam e com uma escalabilidade notável.

Os alicerces da tecnologia de rede sem fio são baseados na portabi-lidade e na praticidade. Essas duas características implicam em baixos custos de instalação e operação graças ao fato de permitirem maior faci-lidade de operação e menor tempo de implantação e manutenção, além de permitirem maior flexibilidade.

As redes sem fio chegam para estender a abrangência das redes cabeadas através de ondas de rádio. Mas para que esse complemento para redes cabeadas possa ser aceito, há a necessidade de uma padro-nização. Essa padronização possibilita a perfeita integração com as redes cabeadas, garantindo a conectividade entre as redes e, assim, torna-se uma ótima opção para a expansão de redes cabeadas sem a necessidade de intervenção drástica na infraestrutura já instalada. No decorrer do desenvolvimento deste trabalho, será analisado qual foi o padrão adotado.

Na evolução histórica dos sistemas de comunicação no mundo des-tacam-se, com ênfase nas transmissões sem fio:

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- Em 1880, Hertz faz suas demonstrações eletromagnéticas;

- Em 1887, Marconi percebe o alcance da descoberta de Hertz e realiza transmissões de seu barco para uma ilha a quase 29 quilômetros da costa;

- Em 1921, viaturas da polícia civil de Detroit utilizam o rádio para se comunicarem com o quartel central (sistema de rádio broadcasting). O sistema operava em uma frequência próxima a 2 MHz;

- Em 1940, novas frequências entre 30 MHz e 40 MHz foram dis-ponibilizadas. O aumento da disponibilidade de canais encorajou um substancial crescimento dos sistemas usados pela polícia. Pouco depois, outros usuários descobriram a necessidade desta forma de comunica-ção. Houve também o primeiro uso da tecnologia spread spectrum;

- Em 1945, os laboratórios Bell iniciam um programa experimental orientado para a telefonia móvel, na faixa de 150 MHz;

- Em 1949, com o surgimento da televisão, o FCC (Federal Communication Commission - Comissão de Comunicação Federal), resolve utilizar a faixa de 470 MHz a 890 MHz e criar 70 novos canais de 6 MHz cada para as emissoras de TV;

- Em 1955/1956, a evolução tecnológica permite a ampliação dos serviços;

- Em 1960, há melhorias nos receptores FM (Frequency Modulation - Modulação em Frequência) e o FCC reduz a largura dos canais: FM para 30 kHz e UHF (Ultra High Frequency – Frequência Extremamente Alta) para 25 kHz;

- Em 1967, ocorre a introdução do sistema experimental IMTS (Improved Mobile Telephone Service - Serviço de Telefonia Móvel Melhorado), que foi uma experiência bem-sucedida implementada em diversos centros metropolitanos. As principais características eram: transmissor de alta potência, operação Full-Duplex, comutação automática, operação entre 150 MHz e 450 MHz com canais de 30 kHz;

- Em 1980, o FCC atribui frequências para o uso comercial. Nesse período, predominam as aplicações limitadas usando Narrowband;

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- Em 1989, o FCC, órgão americano responsável pela regulamenta-ção do uso do espectro de frequências, autorizou o uso de três faixas de frequência: 900 MHz, 2,4 GHz e 5 GHz. Nesse mesmo período, produ-tos usando 900 MHz são produzidos;

- Em 1990, o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Instituto de Engenheiros em Eletrônica e Eletricidade) instituiu um comitê para a definição de um padrão para a conectividade sem fio;

- Em 1997, produtos usando 2,4 GHz são produzidos e começam a roubar a cena. Nesse ano, é aprovado o padrão IEEE 802.11;

- Em 1999, foram ratificados os padrões IEEE 802.11b e 802.11a, que usam as frequências de 2,4 GHz e 5 GHz, e são capazes de atingir taxas no-minais de transmissão de 11 Mbps e 54 Mbps, respectivamente. O padrão 802.11b, apesar de atingir taxas de transmissão menores, ganhou fatias maiores do mercado do que o padrão 802.11a; as razões para isso foram basicamente duas: primeiro, as interfaces 802.11b eram mais baratas do que as 802.11a e, segundo, as implementações do 802.11b foram lançadas no mercado antes das implementações do 802.11a. Além disso, nesse ano foi criada a WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance - Aliança de Compatibilidade da Ethernet Sem Fio), que se organizou com o objetivo de garantir a interoperabilidade entre os dispositivos de diferentes fabri-cantes. Vários produtos baseados no 802.11b começam a ser produzidos;

- Em 2000, surgiram os primeiros hot spots, que são áreas públicas onde é possível acessar a Internet por meio das redes IEEE 802.11. A WECA lançou o selo Wi-Fi (Wireless Fidelity – Fidelidade Sem Fio) para testar a adesão dos fabricantes dos produtos às especificações; mais tarde, o termo Wi-Fi tornou-se um sinônimo de uso abrangente das tecnologias IEEE 802.11. Nesse período, também se dá a revolução voz e dados na na telefonia celular;

- Em 2001, a companhia americana de cafeterias Starbucks imple-mentou hot spots em sua rede de lojas. Nesse período, os pesquisadores Scott Fluhrer, Itsik Mantin e Adi Shamir demonstraram que o protocolo de segurança WEP (Wired Equivalent Privacy - Privacidade Equivalente à Cabeada) é inseguro;

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- Em 2002, a WECA passou a se chamar WFA (Wi-Fi Alliance – Aliança Wi-Fi) e lançou o protocolo WPA (Wi-Fi Protected Access – Acesso Protegido Wi-Fi) em substituição ao protocolo WEP;

- Em 2003, o comitê de padronização da IEEE aprovou o padrão IEEE 802.11g que, assim como o 802.11b, trabalha na frequência de 2,4 GHz, mas alcança até 54 Mbps de taxa nominal de transmissão. Apro-vou também, sob a sigla IEEE 802.11f, a recomendação de práticas para a implementação de handoff;

- Em 2004, a especificação 802.11i aumentou consideravelmente a segurança, definindo melhores procedimentos para a autenticação, au-torização e criptografia. Nesse momento, os serviços de 3ª geração se tornam disponíveis para o público;

- Em 2005, foi aprovada a especificação 802.11e, agregando QoS (Quality of Service – Qualidade de Serviço) às redes IEEE 802.11. Foram lançados comercialmente os primeiros pontos de acesso trazendo pré-implementações da especificação IEEE 802.11e;

- Em 2006, surgiram as pré-implementações do padrão 802.11n, que usa múltiplas antenas para transmissão e recepção, MIMO (Multiple-Input Multiple-Output - Múltipla-Entrada Múltipla-Saída), atingindo taxa nominal de transmissão de até 600 Mbps [2,3,4].

2.2. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES SEM FIO

Uma rede sem fio é uma rede que usa ondas de RF (Radiofrequência) para fazer uma conexão com a Internet ou entre redes, ou até mesmo simplesmente para interligar dispositivos em uma rede. Durante o desenvolvimento deste trabalho, as redes sem fio serão referidas também como redes wireless ou mesmo WLAN (Wireless Local Area Network – Rede de Área Local Sem Fio).

As redes sem fio se diferenciam em dois tipos. O primeiro tipo de rede sem fio baseia-se na comunicação de cada dispositivo móvel com os demais por um equipamento centralizador, denominado AP (Access

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Point – Ponto de Acesso) ou estação base. Nessa configuração de rede, cada um dos dispositivos móveis comunica-se somente com o AP que faz o roteamento das informações. Toda a comunicação entre os dispo-sitivos necessariamente passa por um AP e todos os dispositivos devem estar ao alcance de um AP. Esses APs podem ou não estar conectados a outros APs e a outras redes, seja por meio de cabos, seja pela própria interface sem fio. Esse tipo de rede sem fio é denominada rede infraes-truturada, ou do tipo infra-estrutura.

Nessa configuração de redes, infraestruturada, é possível alcançar melhores níveis de segurança dado o controle maior que se pode ter do AP centralizado. Sendo o AP uma estrutura central, torna-se mais simples estabelecer controles sobre as informações e as ações dos nós da rede sem fio.

O segundo tipo de rede sem fio é constituído por um conjunto de dispositivos móveis capazes de se comunicar diretamente um com o ou-tro, sem a necessidade de APs, bastando apenas que os dispositivos este-jam ao alcance mútuo. Quando um dispositivo de destino das informa-ções não se encontra diretamente ao alcance do dispositivo de origem, ele pode usar seus dispositivos vizinhos para alcançá-lo, ou seja, cada dispositivo é capaz de rotear informações na rede fazendo uma comuni-cação por múltiplos saltos até que seja alcançado o nó destinatário. Esse tipo de rede sem fio é denominado de rede ad-hoc.

2.3. PROPAGAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

A transmissão de dados em redes sem fio é feita por RF, ou seja, o meio de transmissão é o ar. Tal afirmação é suficiente para indicarmos o quão importante são os testes de campo para aferirmos os efeitos do ambiente sobre os dados transmitidos numa rede wireless.

Tais verificações e testes de campo para mensurar os efeitos do am-biente sobre a rede sem fio chamam-se Site Survey. O Site Survey é um procedimento indispensável para detectar e superar problemas de de-sempenho na implantação de uma nova infraestrutura ou ampliação de uma rede.

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O Site Survey é altamente recomendável para que um projeto seja elaborado adequadamente e é precursor da implementação de uma infraestrutura de rede bem-sucedida. Pode ter como objetivos desde a avaliação dos resultados obtidos com as melhorias da infraestrutura da rede até a identificação e a solução de problemas de implementação.

Durante a verificação (inspeção), devem ser levantadas todas as con-dições técnicas do local da instalação, que inclui verificar a existência ou não de obstáculos que possam dificultar o lançamento do cabeamento ou o posicionamento das antenas, facilidade de pontos de energia, ater-ramento, ventilação, segurança, entre outros.

Nas redes wireless, a inspeção deve contemplar a análise de possíveis interferências de RF, níveis e condições de propagação do sinal, servin-do como fonte adicional de informação para o projeto de localização dos APs.

Podemos afirmar que existem duas modalidades de Site Survey para as redes wireless:

- Site Survey Indoor;- Site Survey Outdoor.

O Site Survey Indoor é realizado para identificar a localização e o número das estações base necessárias (cobertura e tráfego previsto). Os equipamentos utilizados são basicamente um notebook ou handheld com adaptador de rede sem fio e um AP.

O Site Survey Outdoor é realizado para, além de identificar e locali-zar os pontos de rede, verificar se existe visada direta com os APs remo-tos ou se há algum tipo de obstáculo, além de servir como ferramenta de coleta de outras informações relevantes ao projeto.

Em resumo, o principal objetivo de um Site Survey é assegurar que o número, localização e configuração dos pontos de rede forneçam as funcionalidades requeridas e propiciem um desempenho compatível com o investimento proposto no projeto. Não existe uma fórmula es-pecífica para realizar um Site Survey. A melhor receita é a prática, pois cada caso apresenta uma situação única e as soluções adotadas em um

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projeto de infraestrutura dificilmente serão as ideais para outro. Os procedimentos envolvidos na metodologia visam dimensionar ade-quadamente o local para a instalação dos equipamentos e cabos (redes estruturadas) ou de APs (redes wireless), permitindo que todas as es-tações possam ter qualidade nas conexões e obtenham total acesso às aplicações disponíveis na rede.

Juntamente com o Site Survey existem outros recursos que permi-tem predizer o comportamento da rede em determinado ambiente. En-tre esses recursos, podem ser citados os estudos acerca dos modelos de propagação. Esses modelos podem ser obtidos de duas formas: empírica ou deterministicamente. Na maior parte das vezes, o modelo utilizado na elaboração de um projeto (pequeno) é o modelo empírico, justamen-te por se aproximar mais da realidade imediatista do mercado e por não tratar de ambientes muito complexos em sua modelagem.

Os modelos determinísticos, ou teóricos, são baseados em soluções de equações de onda e usam formulações da teoria eletromagnética para realizar seus cálculos. Devido ao uso da teoria eletromagnética, os modelos teóricos são bem confiáveis e podem ser usados em diversos ambientes, mas sua implementação é mais difícil e exige mais recursos computacionais. Um exemplo de modelo teórico é Modelo de Traçados de Raios (Ray Tracing), que serve de base para todos os outros modelos teóricos, e basicamente simula as reflexões e as difrações do sinal em obstáculos.

Já os modelos empíricos são obtidos através de medições nos diver-sos tipos de ambientes, tendo assim a possibilidade de adequação do modelo com o ambiente real.

Com as medições, observou-se que, em muitos ambientes, ocorre uma atenuação do sinal em relação à distância elevada a um expoen-te “n”, ou seja, Pt x d-n, o que foi chamado de gradiente de potência-distância.

O coeficiente “n” indica as perdas ocorridas através de fenômenos, tais como a reflexão e a difração no trajeto. Alguns valores de “n” podem ser vistos na Tabela 2.1.

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Tabela 2.1. Valores do coeficiente “n” para alguns ambientes [5].

Expoente “n” em alguns ambientes

Espaço livre 2

Área urbana 2,7 a 3,5

Indoor em corredores 1,6 a 1,8

Indoor pouco obstruído 2,2 a 2,7

Indoor com obstrução média 2,8 a 3,5

Ambientes abertos semilivres 3 a 4

Indoor com muita obstrução 4 a 6

Os principais modelos empíricos serão citados a seguir com algu-mas de suas características. Entretanto, serão ocultados alguns detalhes matemáticos, pois se fugiria do escopo proposto ao nos aprofundarmos demasiadamente em tais detalhes. Seguem os modelos:

- Modelo One Slope: é um modelo muito simples, pois depende uni-camente da distância entre o transmissor e o receptor, e do gradiente;

- Modelo Multi-Wall (ou múltiplas paredes): este modelo prevê que a perda no trajeto é dada pela soma da perda no espaço livre com as perdas provocadas pelas paredes e pisos do caminho. Esse modelo é um pouco mais trabalhoso, pois exige a caracterização dos obstáculos do caminho;

- Modelo ITU-R (International Telecommunication Union – União Internacional de Telecomunicações), Recomendação P.1238: este mode-lo é bem semelhante ao Multi-Wall no que se refere aos pisos, entretanto ele não exige muitas informações quanto ao lugar em que será feita a instalação;

- Modelo Chan e Razaqpur: este modelo é mais usado para ambien-tes internos e baseia-se principalmente na propagação do sinal entre as paredes e desconsiderando os pisos;