Redes sem fio Introdução

Redes sem fioIntrodução

Prof. César [email protected]

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mailto:[email protected]

Introdução às Redes sem fioTecnologia Wi-FiDispositivos 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 oprimeiro sistema de Telégrafo sem fios através de ondas de rádio

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

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• 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)

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• 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

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• 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)

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• 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

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• 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

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• 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.

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• 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 atuaçãopodem receber ou enviar dados.

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• 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

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• Introdução às redes sem fio• De acordo com sua área de alcance, as redes sem fios são organizadas em

quatro grandes grupos:

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• 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.

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• 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.

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• 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

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• 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

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• 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.

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• 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

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• 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 AlcanceWiFi a (802.11a) 5 GHz 54 Mbps 10 mWiFi B (802.11b) 2.4 GHz 11 Mbps 100 mWiFi G (802.11b) 2.4 GHz 54 Mbps 100 mWiFi N (802.11n) 2,4GHz 300Mbps 250 m

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• 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

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• 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.

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• 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

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• 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 situadas na mesma zona• É preciso configurar as placas de ambas as máquinas para trabalhar neste modoTem um alcance menor do que se comparado ao modo infra-estrutura,pois as antenas das placas wireless tem menor potência que os APs.

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• Ad-hoc:• É indicado para pequenas redes: domésticas, reuniões inesperadas, treinos militares, etc• Recomenda-se interconectar no máximo 5 dispositivos.

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• 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

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• 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 nomeque será comum a todos os dispositivos deste conjunto.• Para que um dispositivo de uma BSS comunique-se com o de outraBSS, ambos: APs e Dispositivos devem estar configurado com omesmo SSID

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• 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.

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• 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

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

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• Dispositivos Wi-Fi• Os 3 dispositivos são:

• Interface Wireless (placa de rede)• Access Point (AP) (Dispensável no caso do modelo ad-hoc)• Antenas

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• 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)

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• Placa de barramento PCI (desktop)• Apresentam um conector SMA (fêmea)• Neste conector são instaladas as antenas, normalmente do tipo omnidirecional (para

todas as direções)

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• 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.

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• Cartão PCMCIA• Interface de expansão de notebooks• Esse tipo de interface caiu em desuso, porém pode ser encontrado em notebooks

antigos

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• 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

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