Wireless - WLAN Introdução

Inicialmente as WLANs (Wireless Local Area Network) foram desenvolvidas para redes domésticas com a finalidade de prover conexão de rede sem fio para usuários da rede local (LAN).

Hoje os usuários de redes sem fio exigem a mesma acessibilidade, segurança, qualidade de serviço e alta disponibilidade que os usuários da rede cabeada. O uso de redes sem fio se tornou essencial tanto em ambientes domésticos como nos ambientes corporativos onde é preciso ter mobilidade e ao mesmo tempo acessibilidade de recursos da rede como informações de arquivos e email, utilização de  comunicações unificadas, acesso a sistemas de bancos de dados e aplicações.

Nesta introdução sobre WLANs, vamos conhecer as faixas de freqüência utilizadas, os padrões estabelecidos, como são realizados a alocação de banda e as características técnicas das redes Wi-Fi.

As WLANs provem conexão de rede por meio de ondas de rádio frequência (RF), as faixas de frequência de ondas de rádios utilizadas nestas redes são alocadas pela ITU-R (International Telecommunication Union) que classifica  as faixas de frequência de 900 MHz, 2,4 GHz e 5 GHz, como faixas de freqüência não licenciadas para comunicações.

A utilização dessas faixas de frequências e dos números de canais muda conforme a região. Para as Américas a frequência de alocação é administrada pela FCC (Federal Communications Commission) e na Europa pelo ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Estes padrões devem ser levados em conta na escolha dos equipamentos em uma WLAN, no Brasil o padrão utilizado é o FCC.

Entre outros padrões temos: TELEC (Japão), MOC (Israel Outdoor), além de padrões para China, Coréia, Singapura e Taiwan.

As redes locais sem fio tiveram como base o padrão o 802.11, regido pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), comitê que defini como as freqüências de rádio são utilizadas na camada física e na subcamada MAC de links sem fio.

Quatro padrões de redes locais foram estabelecidos:

  • IEEE 802.11b (11 Mbps com 2.4 GHz)
  • IEEE 802.11a (54 Mbps com 5.2 GHz)
  • IEEE 802.11g (54 Mbps com 2.4 GHz)
  • IEEE 802.11n (de 144 até 600Mbps com 2.4 e 5GHz)

Os padrões 802.11b e 802.11g são retrocompatíveis, porem não são compatíveis com o padrão 802.11a.
O padrão 802.11n é retrocompativel com os padrões 802.11b/g/a.

Quanto a alocação de banda para as WLANs, as normas abrangem 83,5MHz de largura de banda do espectro não licenciado para o ISM (Industrial Scientific and Medical) com a faixa de 2,4GHz  e de 300MHz de largura de banda para o U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure) com a faixa 5 GHz. Sendo assim temos:

  • ISM: 2.4GHz - 2.4835GHz   
  • U-NII: 5.150GHz - 5.250GHz (indoor), 5.250 GHz - 5.350 GHz (in/outdoor), e 5.725GHz - 5.825 GHz (outdoor point-to-point)

Como não há regras específicas para largura de bandas não licenciadas, o IEEE estabeleceu os padrões e apresentou um plano de alocação de banda por canais. Abaixo segue uma figura com a representação da alocação de largura de banda por canais do padrão IEEE 802.11b. Embora a banda possa ser usada "sem restrições", há um plano específico para a utilização do espectro. Veja que cada canal é de 20 MHz de largura de banda e que existem apenas 3 canais na faixa de 2,4 GHz que não se sobrepõe. Cada canal têm uma separação de frequência de apenas 5 MHz.

DSSS - 03 Canais sem sobreposição

DSSS - 06 Canais com metade em sobreposição

Do mesmo modo, na faixa dos 5 GHz, a alocação de banda por canais para o padrão IEEE 802.11a utiliza canais de 20 MHz de largura. As taxas de dados dos padrões de redes locais sem fio são afetadas pela tecnologia de modulação de cada padrão, o padrão 802.11a utiliza a tecnologia de modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) que possui taxas de dados mais rápidas ao invés das técnicas de modulação DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) mais simples e menos dispendiosa utilizada pelo padrão IEEE 802.11b. Abaixo segue uma figura com a representação da alocação de largura de banda por canais do padrão IEEE 802.11a.

Como melhores práticas para WLANs, recomenda-se que em ambientes com  múltiplos pontos de acesso, os canais não sejam sobrepostos. Se houver três pontos de acesso adjacentes, use os canais 01, 06 e 11 conforme indicado na figura abaixo:

DSSS - 03 Canais sem sobreposição

Em cada uma das celulas está sendo utilizado um ponto de acesso, cada um em um canal diferente, não havendo sobreposição.

Na segunda figura, os dois pontos de acesso mais à direita estão utilizando o canal 06 realizando uma sobreposição das celulas, o que pode gerar interferência entre os pontos de acesso.

DSSS - 02 Canais com sobreposição

Alguns pontos de acesso podem selecionar um canal automaticamente, baseando-se na utilização do canal adjacente. Alguns produtos realizam o monitoramento do espaço de rádio continuamente para ajustar as configurações de canal de maneira dinâmica de acordo com alterações no ambiente, um exemplo disto são os sistemas do fabricante Cisco que utilizam o protocolo LWAPP (Light Weight Access Point Protocol).

As características técnicas da familia IEEE 802.11 (Wi-Fi) estão resumidas na tabela abaixo:

*Valores com base no padrão FCC.

Sistemas WLAN têm se tornado cada vez mais popular e amplamente utilizado para uma variedade de aplicações de banda larga wireless, o crescimento dos "hotspots", ou pontos de acesso Wi-Fi, para acesso à Internet tem sido fenomenal. Muitas tecnologias sem fio avançadas, tais como SDR / CR (Software Defined Radio / Cognitive Radio), a tecnologia MIMO (Multiple-In - Multiple-Out), antenas, tecnologias e modulação mais sofisticadas e de acesso estão sendo adotadas.

Nos próximos artigos vamos falar sobre os tipos de topologias de redes wireless, tipos de equipamentos, configurações de equipamentos, meios de autenticação e criptografia,  técnicas de defesa e intrução em WLANs, gerenciamento de redes wireless e ferramentas de site survey.

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