Wireless Networks (Redes sem fios)
Condutores de sinais sem fios e os de cobre
O ar é o condutor físico para os sinais de dados
=============PRIMEIRA PARTE=============
Rede Wireless
Este tipo de rede (rede Wireless)
é mais conhecido por rede sem fios, ou seja, é uma rede que não utiliza fios
para se fazer às transmissões das informações – aqui o ar é o condutor físico.
E todas as transmissões pelo ar podem conter informações na forma de dados, informações
na forma de áudio (voz) e imagens.
Veja nesta imagem abaixo um
exemplo de uma rede wireless ponto-a-ponto, ou seja, que está interligando três
PCs e um Notebook. Neste exemplo o dispositivo central e principal é o AP (Access Point ou Ponto de acesso). Poderia
também ser o dispositivo Router (Roteador) que, atualmente, ele se encontra instalado
na maioria das redes domésticas, sem ela com fios ou sem fios.
E devido este dispositivo (o
roteador) ser novidade para milhares dos usuários leigos de computadores,
muitos deles me ligam perguntando se eu tenho o “Rateador” para vender! E o
fator mais interessante dos roteadores modernos é que praticamente qualquer
usuário pode configurá-lo para que o sinal recebido por ele – da Internet, por
exemplo – seja distribuído para outros dispositivos numa rede doméstica, tais
como; PCs, Notebooks, Netbooks, Celulares, etc.
Infra-estrutura das redes sem fios
Uma rede desse tipo, geralmente é
utilizada quando a infra-estrutura física da rede – como cabos, tomadas, etc.
–, na instalação é muito complexa. Ou seja, impossibilitando o uso de qualquer
outro meio físico de transmissão, como os cabos coaxiais, twinax, par trançado
e fibra óptica. Atualmente a rede sem fios virou moda entre os brasileiros.
E é nesses casos quando não podemos
quebrar pisos, furar paredes e o teto, por exemplo, que se instalam redes
Wireless. Uma rede do tipo Wireless utiliza, basicamente, um sistema para a
transferência de dados empregando-se tecnologias (ou sinalizações) tais como: raio
laser, sinais infravermelhos, microondas, via satélite e radiofreqüência.
Pela imagem acima (transmissão
pelo ar) pode-se ver que não foi preciso furar e muito menos quebrar a
parede para que ocorram transferências de dados numa pequena rede de
computadores e, ou então, numa grande rede, dependendo da tecnologia empregada.
Já nas transmissões via satélites,
quando essas transmissões estão ligadas às redes Wireless nestas são utilizadas
enormes antenas do tipo parabólicas. Veja um modelo exemplo na imagem abaixo, a
esquerda.
Em termos de funcionamento as
redes Wireless operam de forma muito similar às redes físicas para
computadores, redes estas que utilizam do cabeamento físico e de cobre (ou
alumínio), baseados nos cabos Coaxiais, Twinaxial e Par trançado. As redes do
tipo Wireless são divididas em três níveis básicos de operação, sendo os
seguintes, LN, LNE e CNM:
LN - Local Network – Rede de comunicações Local entre computadores.
LNE - Local Network Extended – Rede de comunicações local e estendida.
CNM - Computer Network Movable – Rede de comunicações com computadores
móveis, incluíndo-se os notebooks, netbooks, celulares, entre outros.
Algumas considerações gerais
Em redes Wireless, ou seja,
quando se vai implantar uma rede sem fios certa considerações deve ser levada
em conta, como essas descritas abaixo, por exemplo:
>Vasão na rede
Geralmente este termo é conhecido
por throughput (largura da banda de saída). Ou seja, determina os ciclos de
transferência na quantidade de dados que se pode transmitir por um determinado
meio de comunicação – em redes sem fios, por exemplo.
>Nós ou pontos de
interligações
Este termo refere-se ao suporte
dado pelas redes sem fios ao número – centenas, por exemplo – de nós ou
conexões, e por meio de uma única unidade (dispositivo). Como os dispositivos
Roam About (Cabletron), por exemplo, que suportam até 250 nós numa única rede. Veja
nesta imagem acima (a direita) um exemplo
de dispositivo Roaming Weriless ou Transmissor sem fios – observe as duas
antenas.
>Área de cobertura das redes
A área de cobertura das redes sem
fios irá depender diretamente da potência dos dispositivos utilizados na rede
e, principalmente, nas áreas consideradas sem obstáculos. Isto porque os
obstáculos podem obstruir a passagem das ondas (ou sinais) de rádio,
enfraquecendo assim, toda a potência do sinal enviado para a antena (ou
antenas) receptora.
Numa rede Wireless com dois
computadores, por exemplo, estes trocarão informações no modo de sinalização analógica,
já que a distância de 50 metros, por exemplo, não permite que se façam
transmissões e recepções no formato digital com dispositivos simples.
>Dispositivos sem fios
Utilizando-se dispositivos de boa
qualidade, a área de comunicação – contando com obstáculos leves, como as
divisórias de escritórios, por exemplo – gira em torno de 100 à 200 metros de
diâmetro. Consegue-se até vários quilômetros em áreas abertas quando se utiliza
dispositivos altamente potentes, ou seja, os de ótimas qualidades e caros
também.
>Estabilidade nas transmissões
Visando dar maior estabilidade nas
transmissões das informações e sem ruídos e, ainda proteger as informações que
trafegam por uma rede sem fios. Utiliza-se o método conhecido por WEP (Wireless
Equivalent Privacy ou algo como Privacidade de uma rede sem fio equivalente a
de uma rede cabeada).
>Total mobilidade na rede
As redes sem fios devem ser
dotadas de ótima “mobilidade”, ou seja, que as máquinas estações possam ser
transportadas de um lugar para outro – no mesmo local da rede –, e sem problemas,
mesmo passando de um ponto de conexão para outro. Como já citado, as
tecnologias mais comuns empregadas em redes sem fios são as seguintes:
Ondas de radiofreqüência, raios
infravermelhos, técnicas a laser, sinais de microondas de banda estreita e as
de difusão de espectro, e as faixas de altas freqüências utilizadas em antenas
parabólicas.
>Técnicas do CSMA-CD
Segundo o modelo OSI (Open System
Interconnection ou Sistema aberto de intercomunicações de dados), a segunda
camada denominada de DLL (Data Link Layer ou Camada Ligação de dados), é que se
encarrega de fazer com que todos os computadores pendurados na rede e
interconectados, possam enviar e receber mensagens. Para mais detalhes veja
esta imagem abaixo, onde se localiza a Camada 2 (a DLL).
No padrão Ethernet (aqui duas palavras distintas: Ether, dados trafegando
pelo espaço invisível; e NET, rede de dados) das redes cabeadas (com cabos
coaxiais, pares trançados ou fibras ópticas), por exemplo, utiliza-se o
protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access ou Acesso múltiplo com
sensor de mensagens / Collision Detection ou Detecção de colisões).
A principal função principal do
CD é a de monitorar todo o tráfego de dados na rede para que os mesmos sejam
transmitidos sem erros. Ou seja, caso ocorra algum erro, como as colisões de
dados na rede, e isto pode ocorrer e com certa freqüência quando o tráfego na
rede é intenso.
Veja um exemplo de colisões de
dados na rede na imagem abaixo, marcado com um circulo, numa transmissão
qualquer, os mesmos dados serão retransmitidos automaticamente.
>Protocolo CSMA-CA
Já em redes do tipo Wireless (Sem
fios), utiliza-se o protocolo CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access ou Acesso
múltiplo com sensor de mensagens/Collision Avoidance ou Evitar ou Anular
colisão). Aqui, a função do protocolo CA é a de monitorar a potência do sinal
que chega até ele, via antena ou antenas.
Assim, caso o sinal seja mais
intenso que o normal e de diferente freqüência elétrica daquele utilizado na
rede wireless (veja um exemplo nesta imagem acima, no computador da direita), é
interpretado como sendo uma colisão de dados. Neste caso, o CA que captou o
referido sinal anormal não autorizará a transmissão enquanto estiver ocorrendo
a perturbação na rede, evitando-se assim, que a rede fique supercongestionada
podendo pará-la por completo.
>Máquinas Notebooks/Netbooks
Quando se conecta máquinas
Notebooks (veja um modelo exemplo na primeira imagem acima) numa rede wireless,
os dispositivos conhecidos por PC Cards (Personal Computer Card ou Cartões para
computador personalizados), nesses dispositivos encontram-se as respectivas
antenas de transmissão e recepção de sinais que trafegam por toda a rede.
Portanto, deve-se tomar cuidado
na hora de manusear os PCs Cards, pois eles – além de operarem como placas
adaptadoras – também possuem uma antena integrada nos mesmos. Outro detalhe é
que cada PC card (placas de redes) possui o seu próprio e único endereço MAC
(Medium Access Controller ou Controlador de acesso aos meios de transmissão na
rede).
MAC refere-se ao endereço físico
que se utiliza em dispositivos para redes de computadores (switches, placas de
rede, por exemplo), para o controle dos meios de acessos em comunicações de
dados entre PCs e dispositivos conectados na rede. O endereço MAC (no formato
hexadecimal, gravado num chip com memória ROM ou Flash ROM que fica embutido no
próprio dispositivo) é composto por 12 dígitos com largura de 48 bits (6
bytes). Um exemplo de endereço MAC é: 00:0E:A6:AD:0A:44.
No Windows XP, por exemplo,
descobre-se o endereço MAC da placa de rede indo em “Iniciar/Programas/Acessórios/Prompt
de comando” e digitar ipconfig/all e teclar (Enter).
Desses 12 dígitos os seis
primeiros (00:14:2A:, 24 bits (3 bytes) especifica o fabricante do respectivo
dispositivo (uma placa de rede, por exemplo). Já os outros seis dígitos
(1A:33:5F, também 24 bits (3 bytes), que também é definido pelo fabricante do
dispositivo, especifica o endereço físico do próprio dispositivo, no caso, a
placa de rede.
Observar que cada dispositivo
possui o seu próprio endereço MAC e único, ou seja, nenhum outro dispositivo no
mundo pode ter o mesmo endereço MAC para que não ocorram detecções de
computadores clones nas redes, e as transmissões sejam anuladas.
Central Access Point – Ponto de acesso
Também numa rede wireless, que só
conta com duas máquinas, não há necessidade de ter o dispositivo conhecido em
redes wireless por AP (Access Point ou Ponto de acesso central – veja exemplo
na primeira imagem acima). Este dispositivo é um tipo de hub wireless bem mais
versátil e inteligente que os hubs normais.
Agora, quando a rede conta com
três ou mais máquinas será preciso dispor deste dispositivo, para que haja
comunicação entre elas. Ou então – em pequenas redes domésticas e pequenos
escritórios – um roteador pode resolver o problema de comunicação entre as
máquinas.
Neste caso, o AP será o centro de
comunicação da rede, como exemplifica e, geralmente, os APs operam na faixa de
freqüência de rádio entre 2,4 e 2,5 GHz/ps e com taxas de transmissões na
velocidade aproximada de 11 Mbps (Megabits por segundo – inicialmente), em
áreas sem obstáculos pesados. APs modernos operam com velocidade muito superior
11 Mbps.
Cada dispositivo AP
suporta um determinado número de PCs portáteis. Um exemplo é o AP da 3Com
que suporta até 63 PCs pendurados nele, ou seja, se comunicando com ele (um
exemplo na imagem abaixo, esquerda). Também depende da qualidade de cada AP a
sua faixa de alcance na transmissão dos sinais que, no caso do AP da 3Com, o
alcance é de aproximadamente 300 metros, sem obstáculos pesados pela frente e
que a área de comunicação esteja livre de interferências eletromagnéticas.
Como todos os dispositivos
físicos que operam em redes, sejam elas cabeadas ou não. Os dispositivos aqui
comentados – no caso os Aps –, também possuem os seus respectivos endereços
Ethernet MAC Address, e o AP da 3Com opera com 48 bits para o MAC Address.
Características técnicas
Veja abaixo algumas das muitas
características técnicas – algumas positivas já outras negativas – desses meios
de comunicações de ondas eletromagnéticas pelo ar, que transmitem sinais de voz,
dados e de imagens.
>Transmissões por “Raios
Laser”
Redes de computadores utilizando
a tecnologia do raio laser, neste caso a sinalização do laser são
unidirecional. Este sistema funciona de modo parecido com a do infravermelho,
ou seja, o LED fotoemissor do equipamento transmissor de sinais deverá estar em
linha direta (imagem acima, a direita) e com o LED fotodetector do equipamento
receptor, para que se possam realizar as transmissões dos sinais. É neste tipo
de transmissão em rede que se deve observar com mais atenção se não há qualquer
tipo de obstáculo entre os dispositivos envolvidos nas transmissões.
Raios laser podem atingir uma
distância de até 500 metros aproximadamente, quando o equipamento transmissor e
o receptor estiverem instalados na parte mais alta dos edifícios. Os maiores
obstáculos que interferem numa comunicação utilizando o laser são: a chuva e a
neblina.
>Transmissões por “Ondas de
Rádio”
Fazer comunicações via sinais de
radiofreqüência é muito fácil, pois esses sinais atingem todas as direções e,
ainda, alcançam longas distâncias que penetram em qualquer lugar com a maior
facilidade.
Quando os sinais de RF
(Rádio Freqüência) operam nas faixas abaixo de 1 GHz, com 550 MHz, por
exemplo. Esses sinais são conhecidos por sinais onidirecionais, ou seja,
partindo-se da antena transmissora espalham-se por todas as direções (ou áreas),
principalmente quando não há obstáculos pela frente que impeçam a propagação
desses sinais.
Contudo, devido a sua
característica onidirecional, este meio de comunicação nem sempre facilita uma
realização de modo perfeito. Pois, caso haja outros aparelhos utilizando a
mesma freqüência utilizada pela rede Wireless e, ou então, se esta rede estiver
próxima de locais de muitas interferências eletromagnéticas, como por exemplo:
Estações de rádio, TVs,
Aeroportos, torres de alta tensão, indústrias operando com motores de alta
potência, etc., poderá ocorrer inúmeros problemas nas comunicações. Áreas onde
há intensa presença de aviões sobrevoando, as causas das interferências são os
aviões.
Um outro grande problema, que
também interfere de forma direta e indiretamente nas comunicações via ondas de
radiofreqüência, diz respeito as freqüências baixas, caso essas ondas encontrem
muitos obstáculos pelo caminho e a distância à ser percorrida seja muito longa
– mesmo atravessando obstáculos com muita facilidade –, essas ondas chegarão ao
destino (a antena receptora), mas, muito fracas, isto quando as tempestades com
raios não piorarem a situação.
Quando se utiliza onda de alta
freqüência – devido a sua alta velocidade e eficiência –, elas tendem na
maioria das vezes percorrer o percurso em linha reta e, com isso, havendo
obstáculos pesados no caminho, essas ondas colidem-se com esses obstáculos e
desviam-se do seu destino ou chegam instáveis. Lembrando ainda que as chuvas,
principalmente as tempestades com ventos fortes e as descargas atmosféricas (raios), quebram o ritmo dos ciclos
dessas ondas quando operando em alta freqüência.
>Transmissões por Microondas
Quando se emprega sinais de microondas
em redes sem fios, também conhecida por modo de transmissão de sinais de
microondas de banda base. Os dados transmitidos por uma rede sem fios, trafegam
em portadoras de faixas bem próximas de uma faixa de freqüência de rádio
específica, para somente transmitir as informações necessárias.
Com esta técnica pode-se
conseguir taxas de no máximo 5 Mbps, mas desde que não haja obstáculos pesados
pelo caminho, como prédios por exemplo.
Empregando-se as técnicas
conhecidas por “espelhamento espectral”, pode-se conseguir taxas de
transmissões de dados numa rede sem fios, entre na velocidade de 250 Kbps
(mínima) e até 100 Mbps (ou mais). Utilizando-se faixas de
freqüência acima de 100 MHz, as microondas viajam em linha reta, sendo
facilmente capturadas pelo aparelho receptor, que deve estar alinhado com o
aparelho transmissor.
Quando se faz comunicações via
microondas a grandes distâncias servindo-se de repetidoras, deve-se calcular
esta distância baseando-se na altura da torre, ou seja, numa distância de 50 km
(entre o transmissor e o receptor e, ou entre repetidoras, por exemplo).
Quando a distância for de 50
km, a altura da torre deverá ser de 40 metros; 100 Km de distância, a
altura da torre deverá ser de 100 metros; 150 km de distância, a altura da
torre deverá ser de 120 metros, aproximadamente.
Redes de computadores Wireless
operando com baixa faixa de freqüência, as microondas não atravessam os
obstáculos pesados, como prédios, por exemplo. Portanto, deve-se instalar antenas
que transmitam e recebem os sinais com altura acima dos edifícios.
Num sistema de transmissão por
meio das microondas, a sinalização dos sinais opera no modo direcional (veja esta imagem acima) e necessita de
antenas parabólicas, que operam sob altas ondas de radiofreqüência, na faixa
entre 1 à 30 GHz (de 1 bilhão à 30 bilhões de ciclos por
segundo). Sejam transmissões estas para uma curta distância, longas distâncias
e, ou até por via satélite.
Como a sinalização digital não
suporta essas altas freqüências das ondas em grandes distâncias. Não é
recomendado fazer transmissões de dados utilizando a tecnologia digital, pois
os sinais chegariam distorcidos ao seu destino, e não seriam captados pelo
dispositivo receptor.
>Transmissão via Infravermelho
A tecnologia conhecida por IR
(*infra-red ou Infravermelho) não
está sendo muito empregada nas redes de computadores do tipo sem fios
(wireless), pois os sinais operam com baixas freqüências (em MHz), quando
comparados com os sinais das microondas, que operam sob altas freqüências (em
GHz). Além de exigirem tecnologias extras para se implantar este tipo de rede,
a faixa de freqüência dos sinais infravermelhos está um pouco abaixo da
freqüência da luz visível, e para que não sofras interferências eletromagnéticas
externas.
Os sinais infravermelhos
empregados nas redes de computadores, as transmissões devem utilizar sinais
intenso e fortemente direcionado – em linha de visão desobstruída, ou seja, sem
qualquer tipo de obstáculo. Podem-se fazer as transmissões utilizando a
radiação em todas as direções, ou seja, por reflexão, sendo que os sinais
infravermelhos serão espalhados por todas as direções até atingir os
dispositivos receptores.
Configuração de LAN to LAN
Também em redes sem fios,
empregam-se vários tipos de configurações, mas que sejam compatíveis com os
também vários tipos de aplicações. As mais empregadas ainda continuam sendo a LAN
to LAN (Local Area Network to Local Area Network ou Rede de comunicação de
dados numa área local para outra rede de comunicação de dados numa mesma área
local).
O tipo de rede utilizada em redes
sem fios, e a mais comum de todos também, é o “peer to peer”, isto é, do tipo
ponto-a-ponto (veja um exemplo de uma rede ponto-a-ponto com dois computadores
nesta imagem abaixo). Ou seja, um ponto consegue visualizar (enxergar) o outro
ponto numa mesma área local.
Se você possui uma TV equipada
com controle remoto, você já está usufruindo a tecnologia das ondas
infravermelhas. Além do uso desta tecnologia pelos controles
remotos de TVs, drives de CDROM, entre outros dispositivos. Essas ondas
também estão presentes nos microcomputadores, sendo que o Windows 98 foi o
primeiro sistema operacional a dar suporte a esta tecnologia, que visa dar
suporte a muitos dispositivos modernos para que funcionem sem fio, inclusive
teclados e mouses sem fio.
Já no caso do Windows 95, será
preciso atualizá-lo para que o mesmo reconheça dispositivos que operam com
infravermelho.
À distância suportada pelas ondas
infravermelhas entre o LED do dispositivo transmissor e o LED do dispositivo
receptor, gira em torno de 20 à 30 metros. As taxas nas transmissões podem
atingir algo em torno de 10 Mbps.
Outro detalhe importante que se
deve observar é que o LED transmissor deve estar sempre direcionado para o LED
do receptor, para que se possa enviar e receber dados via ondas infravermelhas.
Por: Jkbyte
