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REDES DE COMPUTADORES SEM FIO (WIRELESS) Programação para internet Aluna: Kelly Cristina Alves 30 periodo de informática CETF Wireless Introdução O desenvolvimento das telecomunicações juntamente e da informática aliada pessoas se mantere n or 1 orlo desenvolvimento das deu O crescimento das re tem como objetivo idade das ado cada vez o o com a informática s como: serviços celulares, redes sem io, transmissões de dados via satélite, etc.

Devido a esses desenvolvimentos somados a mobilidade dos computadores novos problemas também apareceram: nas redes de computadores, sistemas operacionais, sistemas de nformações e outros. Conceitos Importantes 1 Espectro Eletromagnético Quando os elétrons se movimentam, são geradas ondas eletromagnéticas que se propagam no ar. Essas ondas têm três características básicas, são elas: amplitude, frequência e fase. Amplitude: É a medida da altura da onda, voltagem positiva ou negativa, também definida como altura da crista da onda.

Freqüência: Número de cristas ou ciclos por segundo, medido em Hz, 1 ciclo corresponde a 1 Hz. Fase: É o angulo de inflexão da onda em um ponto específico no eletromagnéticas, pode-se definir varias zonas, existido a ossibilidade das zonas se sobreporem. O rádio, a microonda e o raio infravermelho podem ser utilizados para transmitirem informações deste quando, se possa modular a frequência, a amplitude ou a fase das ondas.

Pode- se observar que a luz ultravioleta, os raios X e o raio gama, possuem frequências mais altas, mas que não podem ser utilizados devido a dificuldade de se produzir e modular, e ainda não se propagarem através dos prédios e também serem perigosos para os seres vivos. Ondas de Rádio São produzidas freqüentemente por circuitos eletrônicos e podem percorrer longas distâncias e facilmente podem entrar m prédios, são utilizadas na comunicação, tanto em ambientes abertos e fechados de uma forma bem ampla.

Características de transmissão de dados através de rádio • Usadas normalmente nas faixas IJHF e VHF para que, com maior velocidade possa diminuir a interferência. • As ondas são onidirecionais, ou seja, as ondas percorrem todas as direções, isto significa que o emissor e o receptor não necessariamente deverão estar alinhados. • Devido às ondas de rádio percorrem longas distâncias, existe a possibilidade de ocorrer interferências entre os usuários por esta causa os governos exercem um rígido controle sobre os ransmissores de rádio. ?? Para que uma transmissão tenha êxito é necessário que se observe requisitos importantes como: potência de transmissão e mínima distorção da propagação do sinal. Infravermelho Principais características da transmissão de dados por infravermelho: • Ondas infravermelhas não atravessam objetos sólidos • Assumem comportamento pa 10 • Assumem comportamento parecido com o da luz, quando se desloca do rádio de onda longa e vai em direção à luz visível, perdendo as características de rádio. ?? Um sistema infravermelho num ambiente fechado, não interfere m outro, instalado em uma sala ao lado, por esse motivo não precisa de autorização do governo para operar. • Em ambientes abertos a comunicação infravermelha é inviável devido o sol enviar radiação infravermelha. Microondas As microondas têm como fonte de radiação os circuitos eletrônlcos. microondas: • As frequências de rádio das microondas são altas, e tem o comportamento de ondas de luz, por esse motivo seguem em linha reta, não podendo existir nenhum obstáculo na meio esta linha. ?? Precisam de antenas para realizar a transmissão recepção e modulação da rádio freqüência sendo que essas antenas deverão star numa distância entre 5 a 80 Km. • Vantagem em relação ao uso de cabos, a construção de duas torres é mais barata que a colocação de cabos para interligar grandes distâncias e é de manutenção mais prática também. Modulação A freqüência, amplitude ou fase pode ser variada, criando assim combinações, dentro de limites autorizados. Modulação é o nome desse processo de variação de um desses atributos.

As modulações mais conhecidas são a Modulação por Amplitude (AM) e a Modulação por Frequência(FM). A Modulação por Amplitude usa o sistema de chaveamento e amplitude ASK (Amplitude Shift Keying) e a Modulação por Frequência usa o sistema de chaveamento de frequência FSK ( Modulação por Freqüência usa o sistema de chaveamento de frequência FSK (Frequency Shift Keyng A modulação por amplitude é a mais utilizada nas transmissões comerciais e são bem sensíveis a ruídos, por esse motivo não recomendada para transmissão de dados. ? pela modulação que se caracteriza a forma de apresentação da informação que será enviada. Multiplexação A forma de se agregar várias informações para que a transmissão seja acelerada, se chama multiplexação. A FDM (Frequency Division Multiplexing) e a TDM (Time Division Multiplexing) são as técnicas de multiplexação sem fio que se destacam. Elas dividem a largura de banda em canais menores que serão disponibilizados aos usuários.

Os métodos de acesso de usuários TOMA (Time Division Multiplexing, Access), FDMA (Frequency Division Multiplexing Access) e o mais recente CDMA (Code Division Multiplexing Access) fazem uso dessas técnicas. O FDMA é uma arquitetura de faixa estreita, o TDMA de faixa estreita ou larga e o CDMA de faixa larga. 1 – O que são Muitos sistemas de comunicações utilizam meios físicos como ios de cobre (par trançado, cabo coaxial e fibra ótica) para realizar a transmissão de seus dados.

Wireless são redes que não utilizam fios para transmissão de dados e sim somente o ar, realizando isto através de raios infravermelho, rádio, microondas ou laser. 2 – Tipos de Redes Sem Fio Da mesma forma que as redes cabeadas, as redes sem fio podem ser de dois tipos: LAN e WAN. As redes sem fio do tipo WAN ou WWAN (Wireless Wide Area Network) baseia-se principalmente nas redes de telefonia celular. Esta foi desenvolvida a princípio para comunicação de vo principalmente nas redes de telefonia celular. Esta foi desenvolvida a principio para comunicação de voz e atualmente suporta também a transferência de dados.

Abaixo, descreveremos com mais detalhes as redes WI_AN. 2. 1 – Redes LAN sem fio – WI_AN. As redes sem fio do tipo LAN ou WI_AN (Wireless Local Area Network) refere-se a comunicação de equipamentos em áreas restritas (sala, edifícios), objetivando o compartilhamento de recursos computacionais. Podem ser usadas como ampliação de redes cabeadas para dispositivos portáteis (palmtops, laptops, notebooks) que estabelecem comunicação por propagação de ondas de rádio. O primeiro sistema a implantar a radiodifusão foi o ALOHA na década de 70 quando as linhas telefônicas disponíveis eram de baixa confiabilidade e de custo elevado.

Foi realizada a interligação de subredes de universidades a um centro de computação principal, instalando em cada estação um pequeno transmissor-receptor de rádio FM com transmissão a 9600 bps. Devido a limitações tais como largura de banda e tecnologia de transmissão, na época de instalação da rede ALOHA o uso redes sem fio não se difundiu. Contudo, o avanço da tecnologia de componentes eletrônicos e as comunicações pessoais sem io, propiciaram o aumento na pesquisa e desenvolvimento em redes sem fio, além disso, outro fator que muito influenciou foi o surgimento das primeiras redes comerciais no início da década de 90.

Com a fabricação de redes de forma diversificada, de acordo com cada fabricante, em 1991 a IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc) é solicitada a elaboração de um padrão para redes sem fio locais e metropolit Engineers, Inc) é solicitada a elaboração de um padrão para redes sem fio locais e metropolitanas, configurando-se o grupo 802. 11. Devido a atrasos, apenas em 1997 foi publicada a especificação ue padronizava a conectividade sem fio entre equpamentos em uma área local e que permitia utilização de equipamentos de diferentes fabricantes. 2. 1. 1 -O padrao IEEE 802. 1 O padrão IEEE 802. 11 define a padronização relativa às camadas ffsicas (PHY) e a de controle de acesso ao meio (MAC) para redes sem fio. Uma rede baseada nesse padrão é composta pelos seguintes componentes: • BSS (Basic Service Set) – corresponde a uma célula de comunicação wireless. • STA (Stations) – estações de trabalho que se comunica entre si dentro da ass. • AP (Access Point) — responsável por coordenar a comunicação ntre as STA dentro da BSS. • ESS (Estended Service Set) – são células BSS próximas que se interceptam e que os AP estão ligados a uma mesma rede tradicional.

Com isso, um STA pode se deslocar de um BSS para outro, mantendo a conexão com a rede – Roaming. Podem operar de dois modos diferentes: Infrastructure mode (Redes de Infra-estrutura) e Ad- Hoc mode- 2. 1. 1 . 1 – Redes Infra-Estruturada Tem como característica possuir dois tipos de elementos: As Estações Móveis (EM)e os Pontos de Acesso (PA) . Os pontos de acesso são responsáveis pela conexão das estações móveis om a rede fixa, cada ponto de acesso tem o controle de uma determinada área de cobertura (BSA- Basic Set Área).

O PA realiza tarefas importantes de coordenação das estações móveis em sua área, tais como: • Aceita ou não uma nova estação na rede; • Colhem estatísticas, para PAGF 10 tais como: • Colhem estatísticas, para realizar gerenciamento do canal e desta forma decidir quando uma estação pode ou não ser controlada por outro ponto de acesso. Quando se configurar o ponto de acesso, será necessário especificar sua densidade. Dentro de três valores: 1. Baixa densidade 2. Média densidade 3. Alta densidade Baixa densidade É utilizado para realizar o máximo de cobertura com o minimo de PA’s.

Média densidade Ê utilizado para realizar uma boa cobertura e throughput, overlaping entre PA ‘s de uns 20%. Alta densidade É utilizado para realizar o máximo de througput, com um overlaping entre os PA’s de uns 50% e uso de múltiplos canais. 2. 1. 1. 2 – Redes Ad Hoc As redes Ad Hoc têm como caracteristica não possuir nenhuma infra – estrutura para apoiar a comunicação. Os diversos equipamentos móveis ficam localizados numa pequena área onde estabelecem comunicação ponto – a – ponto por certo eríodo de tempo. Esse modo não é recomendado pelo padrão. . 1. 1. 3 – carnada Física Existem três padrões para camada física: • FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) – Espelhamento Espectral por Saltos em Frequência; • DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) – Espelhamento Espectral por Frequência Direta;e • IR (Infrared). As especificações FHSS e DSSS são por rádio frequência e operam na freqüência de 2,4 GHz, faixa de aplicações de espelhamento de espectro, denominada banda ISM (Industrial Scientific and Medical) cujo uso é liberado sem necessidade de licenciamento.

Para o DSSS, é necessário as prevista pelo FCC FCC necessário seguir as normas prevista pelo FCC FCC (Federal Communicatlons Commssion) dos Estados Unidos. 2. 1. 1. 4 – Subcamada MAC (Media Access Control) O padrão IEEE 802. 11 define o protocolo DFWMAC ( Distributed Foundation Wireless Media Access Control). Este suporta dois métodos de acesso: um, distribuído básico, obrigatório; e um de acesso centralizado, opcional. Os dois métodos são usados para dar suporte ? transmissão de tráfego assíncrono ou com retardo limitado. O método de acesso básico é denominado CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access

Collision Avoidance). Todas as estações e pontos de acesso devem usar, obrigatonamente, esse método nas configuraçõs ad hoc e com infra-estrutura. Esse método pode ser implementado de duas formas: na primeira, as estações que objetivam transmitir escutam o meio, em tempos aleatórios, verificando se o mesmo está livre para realizar a transmissão. Na segunda forma, denominada Virtual Carrier Sense, a estação que deseja transmitir reserva o canal por um tempo através de um pacote RTS (Request to Send) que é confirmado através de um pacote CTS (Clear toc Send), reservando o meio para a estação solicitante.

Em ambas as formas, a transmissão é considerada com sucesso após a confirmação ACK (Acknowledgement) da estação receptora. 3 – Taxa de transferência e confiabilidade • Padrão 802. 11 b pode suporta taxas de transmissão de dados nas faixas de 1, 2, 5. 5, 11, 22 Mbps • Quanto maior a taxa de transferência melhor o throughtput de dados. • Quanto menor a taxa de transferência, maior será a confiabilidade e maior a distância de cobertura. • Taxas de transferência Automáticas e Fixas.

Taxas de transferência Automáticas e Fixas. 4 – Como os dados são transmitidos As redes sem fio transmitem e recebem dados sobre o ar em canais de frequência de rádio ou infravermelho, minimizando a necessidade de ligações físicas por cabo. um equipamento transmite de cada vez e são definidas regras do mecanismo de acesso ao meio e através destas define-se quem irá acessar o meio físico. 5 – Vantagens • Elimina a necessidade de passar cabos por tetos e paredes; • Menor necessidade de manutenção, fácil expansão e robustez.

Esses fatores diminuem o tempo para recuperação dos investimentos realizados na implantação; • Proporciona à rede atingir locais onde não seria possível lcançar através de cabeamento; • Diversas tecnologias de configurações facilmente alteradas. • Vários equipamentos podem trabalhar ao mesmo tempo e na mesma faixa de freqüência transmitindo simultaneamente; • Permite o uso em ambientes internos e externos; • Mobilidade, permitindo que os usuários estejam conectados ? rede em qualquer lugar dentro da organização; • nstalação rápida e fácil, pois não há necessidade de passar cabos por paredes e tetos. – Desvantagens • Alta taxa de erros conjugada a uma vazão limitada; • as características do meio podem variar muito no tempo nfluenciando na propagação do sinal; • Largura de banda limita devidas limitações técnicas e a imposição de órgãos regulamentadores; • O meio é de dominio público, com isso, está propicio a interferências e problemas de segurança; • Alto consumo de energia dos equipamentos portáteis; • Riscos para a saúde causada p consumo de energia dos equipamentos portáteis; • Riscos para a saúde causada pela radiação electromagnética em alta frequência. – Segurança São previstos dois métodos de segurança: autenticação e criptografia. Na autenticação cada estação terá acesso à rede pós autorizada. Na criptografia, denominado WEP (Wired Equivalent Privacy), ocorre criptografia dos quadros MAC através de algoritmos RC4PRNG da companhia RSA Data Security. – Aplicações: • Locais que impossibilitam a distribuição por cabos; • Ambientes internos • Ampliação de redes cabeadas; • Interligação de prédios na mesma localidade metropolitana; • Ambientes de escritórios sujeito mudanças constantes de layout; • Interligação de campus; 8 – Pontos a Considerar 1. Não foi criada para substituir as redes que utiliza cabos, mas sim complementá-las. 2. Oferece conectividade em áreas onde a conexão por cabeamento é difícil ou até mesmo impossível. 3.

Proporciona maior flexibilidade para realização de expansões, mudanças e alterações no Layout 4. Possibilita que equipamentos e aplicações móveis possam operar como redes cabeadas. 5. Solução para aplicações que exijam Mobilidade e Flexibilidade simultaneamente Bibliografia: – Mariano, Antônio – System Engineer Manager, Brasil. Wireless networks – o padrão IEEE 802. 11 b para redes sem fio. www. enterasys. com/br/products/whitepapers. 2 – Redes sem fio na Universidade de Aveiro. wvwv. wireless. ua. pt/