Wi-Fi e WiMAX I: As Tecnologias de Rede Sem Fio Esta série de tutoriais apresenta um estudo de algumas das tecnologias de transmissão de dados através desistemas de comunicação sem fio, wireless, utilizadas em redes. Nos sistemas wireless atuais observa-se umaalta qualidade de transmissão de dados aliada a comunicação através de distâncias cada vez maiores. Dentre essas tecnologias, o WiFi (Padrão IEEE 802.11) e o WiMax (Padrão IEEE 802.16) se destacam,apresentando características que são comparadas no decorrer deste trabalho, mostrando como elas coexisteme complementam-se de modo a prover soluções integradas para o acesso às redes de comunicação. Este tutorial parte I apresenta o padrão WiFi, definido pela recomendação IEEE 802.11, descrevendoinicialmente os conceitos de redes e a seguir as características principais da tecnologia WiFi. Esta série de tutoriais foi desenvolvida a partir do Trabalho de Graduação Interdisciplinar “Comparaçõesentre as Tecnologias WiFi e WiMax: Um Breve Estudo Exploratório” elaborado pelo Anderson e peloBruno, para ser apresentado à Faculdade de Computação e Informática, da Universidade PresbiterianaMackenzie, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação.

Anderson Porto da Silva Bacharel em Sistemas de Informação pela Universidade Presbiteriana Mackenzie. Atuou como Programador ASP e Javascript na Aborígine S.A., exercendo atividades de desenvolvimento depáginas interativas, com comunicação bancária. Email: and_porto@hotmail.com

Bruno Tarouco Álvares Soares

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Bacharel em Sistemas de Informação pela Universidade Presbiteriana Mackenzie (2008) e Técnico emInformática pelo Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial (SENAC, 2005). Atuou como Técnico de Informática na CODY Informática, exercendo atividades de instalação de hardwaree software em computadores e redes nos ambientes Windows e Linux e como Estagiário no Banco ABNAMRO Real AS, exercendo atividades de consolidação e auditorias de dados em aplicativos do tipo bancode dados e planilhas. Atuou também como Técnico de Telecomunicações Junior na Ericsson Serviços deTelecomunicações LTDA, exercendo atividades de operação e análise de problemas de sistemas detelecomunicações. Atualmente trabalha como Solution Integrator Junior na Ericsson Serviços de Telecomunicações LTDA,exercendo atividades de implantação e integração de sistemas de telecomunicações. Email: bruno_tas@yahoo.com.br

Categorias: Banda Larga, Redes de Dados Wireless

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 20 minutos Publicado em: 13/04/2009

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Wi-Fi e WiMAX I: Introdução Nos últimos anos, as redes de computadores tem se popularizado. Há basicamente dois tipos de redes: redescom fio, utilizando meios físicos de comunicação (cabos) e redes sem fio que utilizam o ar como meio decomunicação, onde trafegam sinais de rádio-freqüência e a transmissão e recepção ocorre através deantenas, sistema Wireless. Entre os possíveis sistemas de comunicação para redes wireless pode-se destacar o sistema WiFi (WirelessFidelity), e o sistema WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Com a popularização recente da tecnologia WiFi nas redes locais, os usuários finais tem acesso a conexão dea banda larga, visto que, o sistema permite que dispositivos se conectem à rede local (LAN – Local AreaNetwork) e à Internet a velocidades de até 54 Mbit/s (banda larga), livres de cabos e com portabilidade,porém sem mobilidade plena, ainda que restrita a 100 metros de cada ponto de acesso. O WiMax, por sua vez, integra infra-estruturas de redes que vão desde as redes de área local sem fio (LAN)até as redes metropolitanas (MAN – Metropolitan Area Network), estas sendo seu principal foco. Embora oWiMax não proporcione um novo mercado, o sistema permite a utilização da tecnologia wireless associada aredução de custos quando comparada com soluções já existentes, possibilitando o crescimento desse tipo demercado. Os custos são menores com o WiMax, pois o seu alcance (pode-se atingir até 50 km da antena deacesso) é muito superior quando comparado ao seu antecessor o WiFi. O presente trabalho de pesquisa exploratória apresenta uma descrição de duas empresas que já utilizam osistema de transmissão WiMax em cenários diferentes e também será visto um estudo feito na universidadePontifica em Campinas. Uma dessas empresas migrou de uma rede padrão (cabeada) para a rede sem fio,WiMax. A segunda empresa estudada migrou do WiFi para o WiMax, porém a solução adotada foi umaintegração entre os dois sistemas de transmissão de dados sem fio. Já a universidade, implementou em umcenário parecido com o segundo caso que será estudado, em um processo de integração das duas tecnologias,WiMax e WiFi.

Objetivo Tecnologias de comunicação quando utilizam meios físicos de comunicação como pares telefônicos, fibra-ótica, ADSL e cable-modem estão disponíveis para construção de redes, porém, sua utilização não permitesuprir acesso com mobilidade. Essa é a motivação para a pesquisa de tecnologias alternativas de baixo custoque tenham potencial para atender esse tipo de demanda conhecida como comunicação wireless. As tecnologias atuais para a implantação de redes locais sem fio (Wireless Local Area Networks - WLANs)permitem a operação desse tipo de sistema em taxas de transmissão de dados relativamente altas quandocomparadas às outras redes sem fio, como por exemplo, Bluetooth. Essas altas taxas de transmissão têminteressado até operadoras de redes celulares, as quais começam a ver as redes IEEE 802.11 como umcomplemento às suas redes de acesso. Atualmente, a pesquisa de soluções de comunicação de baixo custopara redes de computadores é um dos tópicos mais importantes na área de telecomunicações. O objetivo deste trabalho é estudar redes de comunicação sem fio, especificamente os sistemas WiFi eWiMax, observando sua operação, apresentando ainda uma avaliação de desempenho desse tipo de sistemawireless através da pesquisa exploratória onde são apresentados alguns parâmetros de desempenho e aavaliação de sistemas práticos em funcionamento.

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Justificativa do Estudo O interesse pelo tema baseia-se na sua atualidade e na possibilidade de afetar o cotidiano das pessoas, quepossuem acesso à Internet rompendo as fronteiras territoriais e culturais, não limitando o acesso a paísessubdesenvolvidos ou cidades distantes de grandes metrópoles, além de trazer novas oportunidades detrabalho na área tecnológica. O tema WiMax representa a capacidade de conectar grandes áreas geográficas sem a necessidade deinvestimentos em infra-estrutura de alto custo, mobilidade e acesso a banda larga para um grande número deusuários, além de apresentar promessas para permitir a inclusão digital em todo mundo, principalmente nospaíses e nas áreas subdesenvolvidas.

Metodologia adotada A metodologia adotada na formulação deste estudo é apoiada em pesquisas realizadas em artigos e livrostécnicos, que abrangem o assunto de WiMax, utilizando essas informações técnicas e teóricas como basepara a realização do trabalho, além de pesquisas realizada nas empresas Casas Bahia Comercial Ltda e DiveoBroadband Networks Inc, auxiliando na elaboração da Pesquisa Exploratória.

Estrutura do Estudo Este tutorial parte I apresenta o padrão WiFi, definido pela recomendação IEEE 802.11, descrevendoinicialmente os conceitos de redes e a seguir as características principais da tecnologia WiFi. O tutorial parte II apresentará o padrão Wimax, definido pela recomendação IEEE 802.16, descrevendo osconceitos e as características principais da tecnologia, as recomendações desenvolvidas pelo IEEE e noçõesde propagação e segurança. O tutorial parte III apresentará as diferenças existentes entre as tecnologias WiFI e WiMax , e a seguir apesquisa exploratória de aplicações práticas dessas tecnologias, composta por uma descrição dos principaisparâmetros relacionados ao projeto de um sistema de rede wireless, incluindo ainda valores empíricosobtidos através de pesquisa junto a empresas que já utilizam esse tipo de solução.

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Wi-Fi e WiMAX I: Conceitos de Redes Uma rede de computadores é formada por um ou mais computadores conectados um ao outro por um meiode transmissão, sendo capaz de trocar informações e compartilhar recursos (TANENBAUM, 2003). As redesde computadores são constituídas por um grupo de módulos processadores (MP’s), onde qualquer dispositivoé capaz de notificar através do sistema de comunicação por troca de dados. O sistema de comunicação éconstituído de um arranjo topológico interligando vários módulos processadores através de enlace físico(Meios de Transmissão) e de um conjunto de regras para organizar a comunicação baseada em protocolos. O velho modelo de um único computador atendendo a todas as necessidades computacionais da organizaçãofoi substituído pelas chamadas redes de computadores, nas quais os trabalhos são realizados por um grandenúmero de computadores separados, mas interconectados (TANENBAUM 2003). O surgimento das redes permitiu a redução de custo em empresas, devido ao compartilhamento de recursoscaros (Disco rígido, impressoras), facilitou o compartilhamento de informações além de aumentar aeficiência ao utilizar um computador. Nos próximos itens, serão mostradas outras informações sobre o seufuncionamento e seus componentes.

Protocolo TCP/IP O TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) é a junção de dois protocolos, que através deum conjunto de regras para comunicação eficiente entre dois ou mais computadores, permite a troca dedados pela rede de forma segura. Possui quatro camadas (figura 1) que gerenciam desde a parte física daplaca até o protocolo de aplicação, ou seja, é um conjunto de protocolos que são responsáveis pelofuncionamento da rede mundial.

Figura 1: Protocolo TCP/IP – Camadas. Camada de aplicação Na camada de aplicação, ao contrário do modelo OSI (Open System Interconnection), não existe um padrãoexato para determinar a estrutura de uma aplicação, deste modo cada aplicação possui seu próprio padrão,correspondente a um RFC (Request For Comments). O RFC é um mecanismo criado para suportar aplicações distribuídas baseadas em um modelo cliente-servidor. A aplicação cliente faz uma chamada de procedimento remoto onde o RPC, de forma automática,obtém os valores dos argumentos da chamada, monta a mensagem correspondente, a envia ao servidor eaguarda a resposta, armazenando os valores retornados nos argumentos definidos na chamada (MANSUR2008).

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Deste modo, o RFC é semelhante às chamadas de funções locais encontradas em aplicações, contudo, essasfunções são executadas remotamente. Camada de transporte A camada de transporte tem a finalidade de fornecer uma comunicação segura entre dois processos, estandoem uma mesma rede ou não, garantindo a entrega dos dados sem que haja erros em seqüência ou duplicação. Nesta camada são especificados dois tipos de protocolos, o UDP (User Datagram Protocol) que não éorientado a conexão e não oferece garantia na entrega dos dados ao destinatário e o TCP (TransmissionControl Protocol) que possui uma confiabilidade na transferência de seus dados, por possuir um mecanismode recuperação de dados perdidos, fora de seqüência ou danificados. (MANSUR 2008). Camada de Internet A camada de Internet é semelhante à camada de rede do modelo OSI, onde são especificados váriosprotocolos, como o IP (Internet Protocol). O IP tem como função, transferir do host origem ao host destinoblocos de dados denominados datagramas, rotear, fragmentar e renomear datagramas IP e passar dados dacamada de interface com a rede à camada de transporte. A operação no modo datagrama é uma comunicação não confiável, não sendo usado nenhumreconhecimento fim-a-fim ou entre nós intermediários, nem qualquer tipo de controle de fluxo. Nenhummecanismo de controle de erro de dados é utilizado, apenas um controle de verificação do cabeçalho, paragarantir que os gateways encaminhem as mensagens corretamente (Mansur 2008). Camada de Interface com a Rede A Camada de interface com a rede, segundo o modelo TCP/IP, compreende as funções das camadas Físicas(Physical) e Enlace de dados (Data Link) do modelo OSI, sendo elas envio dos dados para o meio detransmissão de forma segura e garantida fim-a-fim. Nesta camada, não existe um padrão para a sub-rede deacesso, permitindo a conexão de qualquer tipo de rede como Ethernet, Token Ring, FDDI (FiberDistributed Data Interface - Interface de Dados Distribuídos na Fibra), X.25, Frame Relay e ATM(Assynchronous Transfer Mode - Modo de Transferência Assíncrona). As principais funções da camada de acesso à rede são: o encapsulamento de datagramas IP em frames paratransmissão e a tradução de endereços IP em endereços físicos de rede. Estas duas funções apresentamimplementações específicas para cada tipo de rede. (SPECIALSKI 2000, p. 41).

DNS – Domain Name System O DNS é um recurso utilizado em redes TCP/IP, que mascara o endereço IP do site e traduz o nome dodomínio em um endereço IP, isso facilita a memorização de sites, permitindo que o usuário acesse a internetsem precisar memorizar endereço IP do site que deseja. A informação do domínio de cada site é armazenada em um conjunto de banco de dados em servidores dediversas partes do mundo, que são utilizados para a consulta do IP de cada domínio e se o servidorconsultado não tiver a informação solicitada, ele se comunica com outros servidores que possam ter essa

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informação. Na figura 2, é demonstrada a hierarquia de domínios e seus sub-domínios.

Figura 2: Sistema DNS.

Fonte: GONÇALVES, 2008.

Modelo OSI O Modelo OSI (Open System Interconnection) foi desenvolvido pela instituição ISO (InternationalOrganization for Standardization), responsável por definir um padrão de conexão para os computadores. Para promover a padronização e obter interconectividade entre máquinas de diferentes sistemasoperacionais, a Organização Internacional de Padronização a ISO (International Organization forStandardization) aprovou, no início dos anos 80, um modelo de referência para aceitar a comunicação entremáquinas heterogêneas, denominado OSI. Esse modelo serve de base para qualquer tipo de rede, seja decurta, média ou de longa distância. Este modelo é dividido em camadas hierárquicas. São sete camadas ao todo (Tabela 01), e a hierarquia érespeitada de forma que cada camada utiliza as funções da própria camada ou da camada anterior paratornar o processo de transporte de informação transparente para o usuário.

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Tabela 1: As sete camadas do modelo OSI.

Camada(Layer)

Função

7Aplicação

(Application)Camada que fornece aos usuários acesso ao ambiente OSI eprovê sistemas distribuídos de informação.

6Apresentação(Presentation)

Camada responsável por prover independência aos processos deaplicação das diferenças na representação dos dados.

5Sessão

(Session)

Camada que provê a estrutura de controle para a comunicaçãoentre as aplicações. Estabelece, gerencia e termina conexões(sessões) entre aplicações.

4Transporte(Transport)

Camada responsável pela transferência de dados entre doispontos de forma transparente e confiável com funções comocontrole de fluxo e correção de erro fim a fim.

3Rede

(Network)

Camada que fornece para as camadas superiores independênciadas tecnologias de transmissão e comutação usadas para conectaros sistemas. Responsável por estabelecer, manter e terminarconexões.

2Enlace de

dados(Data Link)

Camada responsável pela transmissão confiável de informaçãoatravés do enlace físico. Envia blocos de dados (frames) com onecessário controle de erro e de fluxo.

1Física

(Physical)

Camada responsável pela transmissão de uma seqüência de bitsem um meio físico. Trata das características mecânicas, elétricas,funcionais e procedurais para acessar o meio físico.

Fonte: TELECO, 2008. Durante o seu projeto de criação, o padrão IEEE 802.16d foi desenvolvido para aceitar qualquer tipo detopologia, ponto a ponto, multi ponto ou Mesh. Com isso, no momento da implantação de uma rede WiMax,tornou-se algo extremamente importante a definição da topologia utilizada, pois pode modificar toda a formade envio de transmissão de dados. Na figura 3 é demonstrada uma comparação entre a Modelo TCP/IP e o Modelo OSI.

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Figura 3: Camadas do Modelo TCP/IP em comparação com o Modelo OSI.

Fonte: SPECIALSKI, 2000.

Topologias de Rede Topologia de rede refere-se ao meio de conexão dos dispositivos de rede e as formas como os enlaces físicose os nós de uma comutação estão organizados. Alguns tipos de topologia de rede serão mostrados nospróximos itens. Ponto a Ponto Na topologia ponto a ponto são utilizadas duas antenas de rádio interligando dois pontos. Atendeisoladamente a um único usuário interligado, por exemplo, a matriz e a filial de uma empresa. Essa topologiaé normalmente de alta capacidade e velocidade, requer linha de visada direta, conectividade de Backbone("espinha dorsal", é uma rede principal por onde passam os dados dos clientes da internet) e Backhaul.(OLIVEIRA 2004). A figura 4 ilustra uma rede ponto a ponto em funcionamento.

Figura 4: Topologia ponto a ponto. Ponto Multiponto Na topologia Ponto Multiponto, a rede permite o alcance de vários assinantes, limitando o número de

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roteadores, switches e outros equipamentos que são necessários para o funcionamento de uma rede cabeada.Nessa topologia, vários usuários são atendidos simultaneamente a partir de um ponto base que é posicionadoestrategicamente. A figura 5 ilustra uma rede multiponto em funcionamento.

Figura 5: Topologia multiponto. São formadas células que podem utilizar antenas do tipo onidirecional (360º) ou setorial. O ângulo deabrangência da antena setorial pode ser de 30º, 60º, 90º ou 120º dependendo da área de cobertura. Estascélulas podem ser configuradas para trabalhar com várias antenas posicionadas seqüencialmenteformando-se setores consecutivos proporcionando uma grande área de cobertura do sinal. (OLIVEIRA2004). Mesh Topologia Mesh apesar de semelhante em alguns aspectos mostra um grande diferencial, em relação àtopologia multiponto. Enquanto o tráfego ocorre entre a estação base e os assinantes e vice-versa, natopologia Mesh o tráfego pode ser distribuído por outros assinantes. (OLIVEIRA 2004).

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A figura 6 ilustra bem o funcionamento dessa rede.

Figura 6: Topologia mesh. Com esta grande capacidade de comunicação entre os próprios assinantes, são criadas rotas alternativasevitando assim o congestionamento durante a troca de dados, tornando o desempenho muito superior emrelação a outras topologias.

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Wi-Fi e WiMAX I: Histórico As redes passaram por um longo processo de evolução antes de chegar aos padrões utilizados atualmente. Asprimeiras redes de computadores foram criadas ainda durante a década de 60, como uma forma de transferirinformações de um computador a outro. Eram utilizados cartões perfurados para o transporte externo dedados que continham poucas dezenas de caracteres (figura 7). Apesar de ser um modo lento para atransmissão de dados, este recurso era de grande utilidade na época.

Figura 7: Cartão utilizado para transmissão de dados na década de 60.

Fonte: OLIVEIRA, 2008. Em 1969 foi criada a ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), desenvolvida pelaempresa ARPA (Advanced Research and Projects Agency) que mais tarde, originaria a Internet utilizadaatualmente. Em meados de 1969 com apenas 4 nós, denominados SRI (Stanford Research Institute), UCLA(University of California at Los Angeles), UCSB (University of California, Santa Barbara) e UTAH(University of Utah), localizados respectivamente, o Instituto de pesquisa de Stanford, na Universidade daCalifornia, na Universidade de Santa Barbara e na Universidade de Utah, nos Estados Unidos da América.Esta rede tinha sido criada com o propósito de efetuar alguns testes, contudo cresceu rapidamente,interligando 30 instituições, dentre elas instituições militares, universidades e empresas de grande porte. A empresa BBN Technologies entregou a Interface de Processamento de Mensagens (IMP – InterfaceMessage Processor) em um computador Honeywell DDP 516, que foi conectado em UCLA, tornando-se oprimeiro dos quatro locais a se conectarem na ARPANET. Alguns dias depois, após SRI adicionar umsegundo IMP, ocorreu a primeira comunicação entre dois computadores, com transmissões a 50 kbit/sutilizando linhas telefônicas adaptadas para transmissão de dados (figura 8).

O computador da UCLA, que era um SDS Sigma 7(SDS – X7) operava com um sistema operacionalSigma Experimental;O do Stanford Research Institute era o computador SDS-940, que operava com o sistema operacionalGenie;Um IBM 360/75 que rodava no sistema operacional OS/MVT (Multiprogramming with a Variablenumber of Tasks) no centro de Matemática Interativa Culler-Fried da Universidade da Califórnia;

Um computador DEC PDP-10 com sistema operacional Tenex na Universidade de Utah (STRICKLAND2008).

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Figura 8: Mapa lógico da rede Arpanet em 1969. A rede Arpanet era considerada tecnicamente confiável, já que as mensagens eram roteadas entre os nós eproblemas na transmissão eram rapidamente detectados, de modo que fossem roteadas utilizando outrasrotas para chegar ao seu destino sem problemas. Em 1973, dentro do laboratório de desenvolvimento da XEROX, ocorreu o primeiro teste de transmissão dedados utilizando o padrão Ethernet, através de cabos coaxiais, transmitia dados a 2.94 Mbit/s e permitia quese efetuasse uma conexão de até 256 estações de trabalho. Na figura 9, é apresentada a primeira estação detrabalho conectada em rede (Xerox Alto).

Figura 9: Xerox Alto 1973, primeira estação de trabalho conectada em rede.

Fonte: PC-WORLD, 2008. No ano seguinte, em 1974 surgiu o protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)que viria a ser utilizado até os dias de hoje. O seu surgimento está relacionado ao grande crescimento da redeARPANET, de modo que seu protocolo de comutação de pacotes NCP (Network Control Protocol) veio ase tornar inadequado para os níveis de dados que seriam transmitidos.

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Com a criação da rede, o acesso às informações dos supercomputadores era disponibilizado a todos,reduzindo os custos para as empresas e otimizando a sua utilização. Em 1980, era difícil manter e distribuir uma lista de todos os Hosts (máquina ou computador) conectados,deste modo foi criado o DNS (Domain Name System) que atribui nomes a domínios, ou seja, converte umendereço de um site em endereço IP. Com a popularização do acesso a internet em 1990 tornou-se evidente as vantagens de se oferecer uma redelocal para conectar seus computadores a internet, já que baratearia o custo além de permitir que outrasfuncionalidades fossem utilizadas, como o compartilhamento de dispositivos como a impressora, porexemplo. Em 1999, através da união de empresas como a Nokia, Lucent Technologies, 3com e Symbol Technologies,surgiu um grupo de pesquisas denominado WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), com aintenção de desenvolver redes sem fio sem que essas mesmas empresas desenvolvessem suas tecnologias empadrões diferentes. Em 2003 o nome desse grupo de pesquisas foi modificado para WiFi Alliance. Através das especificações IEEE 802.11, que é semelhante a IEEE 802.3 conhecida pelo nome de Ethernete utilizada na maioria das redes com fio, a WECA começou a trabalhar através dela e desenvolver atecnologia WiFi, já que esse padrão opera por radio freqüência, desse modo não é necessária a criação deprotocolo específico para que ocorra a comunicação das redes sem fio. Após o início do desenvolvimento para essa nova tecnologia, o grupo responsável pelo sistema WECAcontratou uma empresa especializada em marcas, a Interbrand, para a criação de um nome e um logotipopara as redes sem fios. Deste modo, surgiu o nome WiFi que tem como base o termo “Wireless Fidelity”.Apenas em 2003, a WECA decidiu renomear essa tecnologia para WiFi Alliance. Em 2001, foi criado um consórcio sob a iniciativa da Intel e da Avarion, para que houvesse a convergência ea interoperabilidade em dois padrões de redes que antes eram independentes: o 802.16 do IEEE (Institute ofElectrical and Electronics Engineers), dos EUA e o HiperMAN, proposto na Europa pelo ETSI (EuropeanTelecommunications Standards Institute), assim surgindo o termo WiMax (Worldwide Interoperability forMicrowave Access).

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Wi-Fi e WiMAX I: Características do Wi-Fi Uma Wireless LAN (WLAN) é uma rede local sem fio padronizada pelo IEEE 802.11. É conhecida tambémpelo nome de WiFi, abreviatura de ‘wireless fidelity’ (fidelidade sem fios) e marca registrada pertencente àWireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). (TELECO 2008). O funcionamento desse tipo de rede é bem parecido com as redes cabeadas, utilizam o TCP/IP comprotocolo de transmissão e também possuem um conjunto de parâmetros adicionais. A configuração da rede wireless é feita em duas etapas. Primeiro é preciso configurar o ESSID (ExtendedService Set ID) e o canal, e depois configurar a chave de acesso WEP (Wired Equivalent Privacy) ou WPA(WiFi Protected Access). Quando uma rede WiFi é configurada, é necessário criar o ESSID, que é um nome que é atribuído à rede, emdeterminados locais que possuam diversas redes WiFi, deste modo ao se conectar a rede desejada não ocorreuma troca de dados com a rede incorreta. Existe também o canal, que possui a mesma finalidade do ESSID. Como o sinal de acesso é aberto, quem estiver no raio de alcance conseguirá acessar sem problemas a suarede. Por esse motivo, quando se configura uma rede com essa característica, deve-se utilizar o serviço decriptografia de dados, deste modo, mesmo que outros usuários consigam captar o sinal, não conseguirãoconectar-se à rede sem a chave de decriptografia. Há três tipos de criptografia, o WEP de 64 bits, o WEP de128 bits e o WPA. O WEP é um método de criptografia que codifica o pacote de dados antes do mesmo ser enviado para arede. Durante o processo, uma chave fixa é utilizada, e a mesma deve estar configurada no ponto de acesso.Essa chave de acesso é concatenada com um vetor de inicialização, que é utilizado para prolongar a vida útilda chave informada, deste modo, caso haja algum problema durante a troca de dados o usuário será alertado. O WPA é um ambiente de aplicação e uma pilha de protocolos que especificam e descrevem como acomunicação é feita.

Padrões IEEE O padrão IEEE surgiu em 1997, que veio para padronizar as conexões e regulamentar o uso de freqüênciaspara transmissão de dados. A sigla IEEE significa Institute of Electrical and Electronics Engineers. Esseinstituto instaurou um comitê para padronizar a conectividade sem fio em 1990, além de ser considerada amaior organização profissional do mundo de engenheiros eletrotécnicos e eletrônicos. Nos itens a seguir, são apresentados alguns dos principais padrões de WiFi utilizados atualmente. Padrão 802.11b Esse padrão foi o primeiro padrão para comunicação wireless utilizado em grande escala, e com ele foipossível a comunicação e interação com dispositivos de diversos fabricantes. Nas redes de padrão 802.11b, utiliza-se uma freqüência de banda de 2,4 GHz, permitindo assim atransmissão de 11 Mbit/s a um alcance de 100 metros. Contudo essa velocidade pode ser alteradadependendo do número de obstáculos presentes na transmissão. (LIMA 2008).

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O distanciamento do ponto de acesso faz com que o sinal diminua até que se perca definitivamente e atravésde alguns softwares específicos, é possível medir a qualidade do sinal. Padrão 802.11b+ Esse padrão é uma evolução do padrão 802.11b. Com ele é possível se conectar a uma rede a 22 Mbit/s, odobro do tradicional 802.11b, porém para que isso seja efetivamente possível, as duas placas wireless devemser 802.11b+ e estarem bem próximas do ponto de acesso. Caso ocorra a mistura de dispositivos, como porexemplo, 802.11b e 802.11b+, a velocidade de acesso será 11 Mbit/s respeitando assim o dispositivo maislento. Padrão 802.11a Apesar do nome, esse padrão começou a ser desenvolvido primeiro que o padrão 802.11b, porém ficoupronto depois. Com ele é possível trabalhar a uma velocidade teórica de 54 Mbit/s e com uma freqüência de5 GHZ. Também é capaz de compartilhar dados com os padrões 802.11b e 802.11b+ lembrando que avelocidade será sempre considerada à do dispositivo mais lento. Padrão 802.11g Esse padrão é a evolução dos padrões anteriores, ele junta o melhor do 802.11b (alcance do sinal) e do802.11a (taxa de transmissão). Com ele é possível chegar aos 54 Mbit/s. Porém como os outros padrões casoalguém se conecte a rede WiFi com uma placa que não seja 802.11g a rede inteira começará a trabalhar auma velocidade de 11 Mbit/s. Um ponto importante é que o 802.11g não consegui trabalhar com placas tipo802.11a. Há também as placas dual-band, que transmitem simultaneamente dois canais diferentes, isso faz com que ataxa de transferência seja dobrada. Lembrando que mais uma vez, apesar da velocidade muito superior àsoutras, o nível máximo de transferência só será atingido caso todas as placas sejam também dual-band. A tabela 2 apresenta um breve resumo e uma comparação das especificações IEEE 802.11 citadas a cima.

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Tabela 2: Interface de rádio do IEEE802.11.

Características IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11g

Homologação Julho de 1997Setembro de

1999Setembro de

1999Julho de 2003

AplicaçaoRede de dados

sem fioAcesso bandalarga (LAN)

Rede de dadossem fio

Acesso bandalarga (LAN)

Taxa Máxima deTransmissão

2 Mbit/s 54 Mbit/s 11 Mbit/s 54 Mbit/s

Alcance 100m 50m 100m 100m

Taxas de Fallback 1 Mbit/s

48 Mbit/s36 Mbit/s24 Mbit/s18 Mbit/s12 Mbit/s9 Mbit/s6 Mbit/s

5,5 Mbit/s2 Mbit/s1 Mbit/s

48 Mbit/s36 Mbit/s24 Mbit/s18 Mbit/s12 Mbit/s9 Mbit/s6 Mbit/s

Número de Canais79 (FHSS)

3 ou 6 (DSSS)12 3 3

Freqüência 2,4 GHz 5 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz

Modulação FHSS ou DSSS OFDM DSSS OFDM ou DSSS

Compatibilidade802.11

(somente)802.11ª

(somente)802.11g 802.11b

Fonte: LIMA, 2008.

Meios de transmissão As redes wireless (sem fio) fazem as trocas de informações através de ondas de rádio ou infravermelho.Essas ondas são emitidas através de um ponto de acesso (antena wireless), e tem um alcance entre 15 a 100metros. Dependendo de seu alcance, podem ser classificadas em redes pessoais (WPAN), redes locais(WLAN), redes metropolitanas (WMAN). WPAN Uma WPAN (Wireless Personal Area Network) pode ser definida como um conjunto de dispositivos de umapessoa dispostos, ao redor desta, como uma bolha, que podem se mover e se conectar entre si. Estesdispositivos podem estar sob o controle de um indivíduo ou sob o controle de dispositivos de outras pessoas.(SILVA 2006). O meio de transmissão WPAN tem como principal finalidade, conectar dispositivos em pequenas áreas, sema utilização de cabos, como por exemplo, telefones celulares, laptops, impressoras e headsets. Este meio detransmissão possui a capacidade de cobrir pequenas áreas, se tornando limitada se comparada a outrastecnologias sem fio e seu padrão é descrito no IEEE 802.15, tendo como extensões o Bluetooth, Ultra Wide

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Band (UWB) e Zigbee. WLAN WLAN (Wireless Local Area Network) ou Wireless Lan são redes locais que conectam suas estaçõesatravés de radiofreqüência ou ondas infravermelhas. Suas estações se comunicam por meio de antenassituadas em placas wireless, transmitindo e recebendo dados sob formas de sinais de rádio (SOUSA, 2000).As WLANs são uma alternativa flexível às redes físicas, sendo possível a utilização da conexão necessária,sem desconectar ou reinstalar cabos de conexão, além de ser geralmente utilizada em aeroportos,universidades, casa, edifícios. Utiliza o IEEE 802.11 como padrão de transmissão e a sua freqüência operaem 2.4 GHz (HOT 2003). WMAN Segundo SOUSA (2000, p.421), o WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) é uma rede que pode sermontada dentro de uma cidade, permitindo a comunicação de computadores móveis entre si, operando emfreqüências como 902/928 MHz, 15, 18 e 23ghz. O WMAN é referenciado pelo padrão IEEE 802.16, que foi criado para substituir o padrão IEEE 802.11b noque diz respeito à transmissão de dados a longa distância. Os testes iniciais utilizando o padrão 802.11b eantenas de alta potência não funcionaram como o esperado, pois, eram necessários vários repetidores na suaextensão para conseguir atingir longas distâncias. O novo padrão 802.16 utiliza um espectro variável, criando faixas de freqüência entre 10 e 60 GHz, com umpadrão alternativo que utiliza freqüências entre 2 e 11 GHz. Isto permite atingir altas taxas de transferência adistâncias de vários quilômetros.

Recepção de sinal Wi-Fi Para se conectar a uma rede wireless, é preciso estar ao alcance do sinal de acesso da rede. Há diversos tipose modelos de placas disponíveis, variando apenas no tipo de antena (interna ou externa) disponibilizada.Algumas placas disponíveis no mercado. Placa Wi-Fi PC Card Essa placa, apresenta em 2 versões nas figuras 10 e 11, é adquirida separadamente e conectada ao desktopou notebook.

Figura 10: Placa Wi-Fi PC Card.

Fonte: MORIMOTO, 2008.

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Figura 11: Placa Wi-Fi PC Card com duas saídas para antenas externas.

Fonte: MORIMOTO, 2008. Placa no formato SD Placa comprada separadamente para ser utilizada em palmtops (figura 12).

Figura 12: Placa no formato SD.

Fonte: MORIMOTO, 2008. Placa USB com antena externa e antena interna Esse tipo de placa se conecta através da porta USB. Há uma grande diferença entre as placas que possuemantena externa (Figura 13) e antena interna (Figura 14), o sinal da antena externa é melhor captado, pois nãohá nenhum obstáculo.

Figura 13: Placa USB com antena externa.

Fonte: MORIMOTO, 2008.

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Figura 14: Placa USB com antena interna.

Fonte: MORIMOTO, 2008.

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Wi-Fi e WiMAX I: Considerações Finais Esta série de tutoriais tem por objetivo apresentar um estudo de algumas das tecnologias de transmissão dedados através de sistemas de comunicação sem fio, wireless, utilizadas em redes, quais sejam: o WiFi(Padrão IEEE 802.11) e o WiMax (Padrão IEEE 802.16). Este tutorial parte I procurou apresentar o padrão WiFi, definido pela recomendação IEEE 802.11,descrevendo inicialmente os conceitos de redes e a seguir as características principais da tecnologia WiFi. O tutorial parte II apresentará o padrão Wimax, definido pela recomendação IEEE 802.16, descrevendo osconceitos e as características principais da tecnologia, as recomendações desenvolvidas pelo IEEE e noçõesde propagação e segurança. O tutorial parte III apresentará as diferenças existentes entre as tecnologias WiFI e WiMax , e a seguir apesquisa exploratória de aplicações práticas dessas tecnologias, composta por uma descrição dos principaisparâmetros relacionados ao projeto de um sistema de rede wireless, incluindo ainda valores empíricosobtidos através de pesquisa junto a empresas que já utilizam esse tipo de solução.

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Wi-Fi e WiMAX I: Teste seu Entendimento 1. Quais são as camadas que compõem a estrutura do protocolo TCP/IP?

Aplicação.

Transporte.

Internet.

Interface com a Rede.

Todas as anteriores.

2. No contexto deste tutorial, qual das alternativas abaixo não representa um tipo de topologia deredes?

Mesh.

Ring.

Multiponto.

Ponto a Ponto.

3. Quais são os padrões de interface de rádio do IEEE utilizados para a tecnologia Wi-Fi?

802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g.

802.2, 802.2a, 802.2b, 802.2g.

802.11, 802.11a, 802.11b, 802.16g.

802.11, 802.11a+, 802.11b, 802.11g.

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