Um dos primeiros trabalhos na faculdade
Autor: Jessé Teixeira Soares | Publicado: 2012-02-18T10:37:00-08:00



O que é Wi-Fi


Wi-Fi é um conjunto de especificações para redes locais sem fio (WLAN - Wireless
Local Area Network) baseada no padrão IEEE 802.11. O nome Wi-Fi é tido como uma abreviatura do termo
inglês "Wireless Fidelity", que significa Fidelidade Sem Fio, embora a Wi-Fi Alliance, entidade responsável principalmente pelo
licenciamento de produtos baseados na tecnologia, nunca tenha afirmado tal
conclusão. É comum encontrar o nome Wi-Fi escrito como WiFi, Wi-fi ou até mesmo
wifi. Todas essas denominações se referem à mesma tecnologia.




Com a tecnologia Wi-Fi, é possível implementar redes que conectam
computadores e outros dispositivos compatíveis (telefones celulares, consoles
de videogame, impressoras, etc) que estejam próximos geograficamente. Essas
redes não exigem o uso de cabos, já que efetuam a transmissão de dados através
de radiofreqüência. Esse esquema oferece várias vantagens: permite ao usuário
utilizar a rede em qualquer ponto dentro dos limites de alcance da transmissão
por não exigir que cada elemento conectado use um cabo, permite a inserção
rápida de outros computadores e dispositivos na rede, evita que paredes sejam
furadas ou adaptadas para a passagem de fios, entre outros.


A flexibilidade do Wi-Fi é tão grande, que se tornou viável a
implementação de redes que fazem uso dessa tecnologia nos mais variados
lugares, principalmente pelo fato das vantagens citadas no parágrafo anterior
resultarem em diminuição de custos. Assim sendo, é comum encontrar redes Wi-Fi
disponíveis em hotéis, aeroportos, rodoviárias, bares, restaurantes, shoppings,
escolas, universidades, escritórios, hospitais, etc, que oferecem acesso à
internet, muitas vezes de maneira gratuita. Para utilizar essas redes, basta ao
usuário ter algum laptop, smartphone ou qualquer dispositivo compatível com
Wi-Fi.





Um pouco da história do Wi-Fi






 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 
 
 
A idéia de se criar redes sem fio
não é nova. A indústria se preocupa com essa questão há tempos, mas a falta de
padronização de normas e especificações se mostrou como um empecilho, afinal,
vários grupos de pesquisa existentes trabalhavam com propostas diferentes. Por esta
razão, algumas empresas, como 3Com, Nokia, Lucent Technologies (atualmente Alcatel-Lucent) e Symbol Technologies (adquirida pela Motorola), se
uniram para criar um grupo para lidar com essa questão e, assim, nasceu em 1999
a Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), que passou a se
chamar Wi-Fi Alliance, em 2003.







A WECA passou a trabalhar com as especificações IEEE 802.11 que, na
verdade, não é muito diferente das especificações IEEE 802.3. Esta última é
conhecida pelo nome Ethernet e simplesmente consiste na grande maioria
das tradicionais redes com fio. Essencialmente, o que muda de um padrão para o
outro são suas características de conexão: um tipo funciona com cabos, o outro,
por radiofreqüência. A vantagem disso é que não é necessária a criação de
nenhum protocolo específico para a comunicação de redes sem fios baseada nessa
tecnologia. Além disso, é possível ter redes que utilizam ambos os padrões.





Com um caminho a seguir, a WECA ainda precisava lidar com outra questão:
um nome apropriado à tecnologia, que fosse de fácil pronúncia e que permitisse
rápida associação à sua proposta, isto é, às redes sem fio. Para isso, a WECA
contratou uma empresa especializada em marcas, a Interbrand, que acabou criando não só a denominação Wi-Fi
(provavelmente com base no tal termo "Wileress Fidelity"), como
também o logotipo da tecnologia. A idéia deu tão certo que a WECA decidiu por
mudar o seu nome em 2003 para Wi-Fi Alliance, conforme já informado.











Funcionamento do Wi-Fi





&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Como você já sabe, a
tecnologia é baseada no padrão IEEE 802.11, no entanto, isso não quer dizer que
todo produto que trabalhe com essas especificações seja também Wi-Fi. Para que
um determinado produto receba um selo com essa marca, é necessário que ele seja
avaliado e certificado pela Wi-Fi Alliance. Essa é uma forma de garantir ao
usuário que todos os produtos com o selo Wi-Fi Certified seguem normas de
funcionalidade que garantem a interoperabilidade entre si. Todavia, isso não
significa que dispositivos que não ostentam o selo não funcionam com dispositivos
que o tenham (mas, é preferível optar produtos certificados para diminuir o
risco de problemas). Assim sendo e considerando que toda a base do Wi-Fi está
no padrão 802.11, as próximas linhas darão explicações sobre este último como
se ambos fossem uma coisa só (e, para fins práticos, são mesmo!).





O padrão 802.11 estabelece normas para a criação e para o uso de redes
sem fio. A transmissão dessa rede é feita por sinais de radiofreqüência, que se
propagam pelo ar e podem cobrir áreas na casa das centenas de metros. Como
existem inúmeros serviços que podem utilizar sinais de rádio, é necessário que
cada um opere de acordo com as exigências estabelecidas pelo governo de cada
país. Essa é uma maneira de evitar problemas, especialmente interferências. Há,
no entanto, alguns segmentos de freqüência que podem ser usados sem necessidade
de aprovação direta de entidades apropriadas de cada governo: as faixas ISM (Industrial,
Scientific and Medical), que podem operar, entre outros, com os seguintes
intervalos: 902 MHz - 928 MHz; 2,4 GHz - 2,485 GHz e 5,15 GHz - 5,825 GHz
(dependendo do país, esses limites podem sofrer variações). Como você verá a
seguir, são justamente essas duas últimas faixas que o Wi-Fi utiliza, no
entanto, tal característica pode variar conforme a versão do padrão 802.11.





Sendo assim, vamos conhecer as versões mais importantes do 802.11, mas
antes, para facilitar a compreensão, é conveniente saber que, para uma rede
desse tipo ser estabelecida, é necessário que os dispositivos (também chamados
de STA - de "station") se conectem a aparelhos que fornecem o acesso.
Estes são genericamente denominados Access Point (AP). Quando um ou mais
STAs se conectam a um AP, tem-se, portanto, uma rede, que é denominada Basic
Service Set (BSS). Por questões de segurança e pela possibilidade de haver
mais de um BBS em um determinado local (por exemplo, duas redes sem fio criadas
por empresas diferentes em uma área de eventos), é importante que cada um
receba uma identificação denominada Service Set Identifier (SSID), um
conjunto de caracteres que, após definido, é inserido no cabeçalho de cada
pacote de dados da rede. Em outras palavras, o SSID nada mais é do que o nome
dado a cada rede sem fio.







Estações (STAs) e access point (AP) Wi-Fi 











802.11 (original)



A primeira versão do padrão 802.11 foi lançada em 1997, após 7 anos de
estudos, aproximadamente. Com o surgimento de novas versões (que serão
abordadas mais adiante), a versão original passou a ser conhecida como 802.11-1997
ou, ainda, como 802.11 legacy (neste texto, será chamada de "802.11
original"). Por se tratar de uma tecnologia de transmissão por
radiofreqüência, o IEEE (Institute of Electrical and
Electronic Engineers) determinou que o padrão operasse no intervalo de
freqüências entre 2,4 GHz e 2,4835 GHz, uma das já citadas faixas ISM. Sua taxa
de transmissão de dados é de 1 Mbps ou 2 Mbps e é possível usar as técnicas de
transmissão Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Frequency
Hopping Spread Spectrum (FHSS). Ambas as técnicas permitem transmissões
utilizando vários canais dentro de uma freqüência, no entanto, a DSSS cria
vários segmentos da informações transmitidas e as envia simultaneamente aos
canais. A técnica FHSS, por sua vez, utiliza um esquema de salto de freqüência,
onde a informação transmitida utiliza um determinada freqüência em um certo
período e, no outro, utiliza outra freqüência. Essa característica faz com que
o FHSS tenha velocidade de transmissão de dados um pouco menor, por outro lado,
torna a transmissão menos suscetível à interferências, uma vez que a freqüência
utilizada muda constantemente. O DSSS acaba sendo mais rápido, mas tem maiores
chances de sofrer interferência, uma vez que faz uso de todos os canais ao
mesmo tempo.



802.11b



Em 1999, foi lançado uma atualização do padrão 802.11 que recebeu o nome
802.11b. A principal característica dessa versão é a possibilidade de
estabelecer conexões nas seguintes velocidades de transmissão: 1 Mbps, 2 Mbps,
5,5 Mbps e 11 Mbps. O intervalo de freqüências é o mesmo utilizado pelo 802.11
original (entre 2,4 GHz e 2,4835 GHz), mas a técnica de transmissão se limita
ao DSSS, uma vez que o FHSS acaba não atendendo às normas estabelecidas pela Federal Communications Commission (FCC) quando opera em
transmissões com taxas superiores a 2 Mbps. Para trabalhar de maneira efetiva
com as velocidades de 5.5 Mbps e 11 Mbps, o 802.11b também utiliza uma técnica
chamada Complementary Code Keying (CCK).



A área de cobertura de uma transmissão 802.11b pode chegar,
teoricamente, a 400 metros em ambientes abertos e pode atingir uma faixa de 50
metros em lugares fechados (tais como escritórios e residências). É importante
frisar, no entanto, que o alcance da transmissão pode sofrer influência de uma
série de fatores, tais como de objetos que causam interferência ou impedem a
propagação da transmissão a partir do ponto em que está localizado.



É interessante notar que, para manter a transmissão o mais funcional
possível, o padrão 802.11b (e os padrões sucessores) pode fazer com que a taxa
de transmissão de dados diminua até chegar ao seu limite (1 Mbps) à medida em
que uma estação fica mais longe do ponto de acesso. O contrário também existe:
quanto mais perto do ponto de acesso, maior a velocidade de transmissão.



O padrão 802.11b foi o primeiro a ser adotado em larga escala, sendo,
portanto, um dos responsáveis pela popularização das redes Wi-Fi.



802.11a



O padrão 802.11a foi disponibilizado no final do ano de 1999,
quase que na mesma época que a versão 802.11b. Sua principal característica é a
possibilidade de operar com taxas de transmissão de dados no seguintes valores:
6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps e 54 Mbps. O
alcance geográfico de sua transmissão é de cerca de 50 metros. No entanto, a
sua freqüência de operação é diferente do padrão 802.11 original: 5 GHz. Por um
lado, o uso dessa freqüência é conveniente por apresentar menos possibilidades
de interferência, afinal, essa valor é pouco usado. Por outro, pode trazer
determinados problemas, já que muitos países não possuem regulamento para essa
freqüência. Além disso, essa característica pode fazer com que haja
dificuldades de comunicação com dispositivos que operam nos padrões 802.11
original e 802.11b.



Um detalhe importante, é que ao invés de utilizar DSSS ou FHSS, o padrão
802.11a faz uso de uma técnica conhecida como Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM). Nela, a informação a ser transmitida é dividida em
vários pequenos conjuntos de dados que são transmitidos simultaneamente em
diferentes freqüências. Essas freqüências são utlizadas de uma forma que impede
que uma interfira na outra, fazendo com que a técnica OFDM funcione de maneira
bastante satisfatória.



Apesar de oferecer taxas de transmissão maiores, o padrão 802.11a não
chegou a ser tão popular quanto o padrão 802.11b.



802.11g



O padrão 802.11g foi disponibilizado em 2003 e é tido como o
sucessor natural da versão 802.11b, uma vez que é totalmente compatível com
este. Isso significa que um dispositivo que opera com 802.11g pode
"conversar" com outro que trabalha com 802.11b sem qualquer problema,
exceto o fato de que a taxa de transmissão de dados é, naturalmente, limitava
ao máximo suportado por este último.



O principal atrativo do padrão 802.11g é poder operar com taxas de
transmissão de até 54 Mbps, assim como acontece com o padrão 802.11a. No
entanto, ao contrário dessa versão, o 802.11g opera com freqüências na faixa de
2,4 GHz e possui praticamente o mesmo poder de cobertura do seu antecessor, o
padrão 802.11b. A técnica de transmissão utilizada nessa versão também é o
OFDM, todavia, quando é feita comunicação com um dispositivo 802.11b, a técnica
de transmissão passa a ser o DSSS.



Roteador wireless da 3Com: suporte aos padrões
802.11b e 802.11g, e a conexões Ethernet







802.11n





No momento em que este artigo era disponibilizado no InfoWester, o
padrão 802.11g era o mais utilizado para redes Wi-Fi, no entanto, já era
possível encontrar vários equipamentos que trabalham também com o padrão 802.11n,
cujo desenvolvimento se iniciou em 2004 (e não havia sido totalmente concluído
até o fechamento deste artigo). Sim, esse é o padrão sucessor do 802.11g, tal
como este foi do 802.11b.



O 802.11n tem como principal característica o uso de um esquema chamado Multiple-Input
Multiple-Output (MIMO), capaz de aumentar consideravelmente as taxas de
transferência de dados através da combinação de várias vias de transmissão.
Assim sendo, é possível, por exemplo, usar dois, três ou quatro emissores e
receptores para o funcionamento da rede. Uma das configurações mais comuns
neste caso é o uso de APs que utilizam três antenas (três vias de transmissão)
e STAs com a mesma quantidade de receptores. Somando essa característica de
combinação com o aprimoramento de suas especificações, o padrão 802.11n é capaz
de fazer transmissões na faixa de 300 Mbps e, teoricamente, pode atingir taxas
de até 600 Mbps.



Em relação à sua freqüência, o padrão 802.11n pode trabalhar com as
faixas de 2,4 GHz e 5 GHz, o que o torna compatível com os padrões anteriores,
inclusive com o 802.11a (pelo menos, teoricamente). Sua técnica de transmissão
padrão é o OFDM, mas com determinadas alterações, devido ao uso do esquema
MIMO, sendo, por isso, muitas vezes chamado de MIMO-OFDM. Alguns estudos
apontam que sua área de cobertura pode passar de 400 metros.



Outros padrões 802.11



O padrão IEEE 802.11 teve (e terá) outras versões além das mencionadas
anteriormente, que não se tornaram populares por diversos motivos. Um deles é o
padrão 802.11d, que é aplicado apenas em alguns países onde, por algum
motivo, não é possível utilizar alguns dos outros padrões estabelecidos. Outro
exemplo é o padrão 802.11e, cujo foco principal é o QoS (Quality of
Service) das transmissões, isto é, a qualidade do serviço. Isso torna esse
padrão interessante para aplicações que são severamente prejudicadas por ruídos
(interferências), tais como as comunicações por VoIP.



Há também o padrão 802.11f, que trabalha com um esquema conhecido
como handoff. Em poucas palavras, esse esquema faz com que um
determinado dispositivo se desconecte de um AP (lembrando, um Access Point -
ponto de acesso) de sinal fraco e se conecte em outro, de sinal mais forte,
dentro da mesma rede. O problema é que alguns fatores podem fazer com que esse
procedimento não ocorra da maneira devida, causando transtornos ao usuário. As
especificações 802.11f (também conhecido como Inter-Access Point Protocol)
fazem com que haja melhor interoperabilidade entre os APs para diminuir esses
problemas.



Também merece destaque o padrão 802.11h. Na verdade, este nada
mais é do que uma versão do 802.11a que conta com recursos de alteração de
freqüência e controle do sinal devido ao fato da freqüência de 5 GHz (usada
pelo 802.11a) ser aplicada em diversos sistemas na Europa. Há ainda o 802.11i,
que será explicado no tópico a seguir (você verá o porquê).



Há vários outras especificações, mas a não ser por motivos específicos,
é conveniente trabalhar com as versões mais populares, preferencialmente com a
mais recente.



Placa Wi-Fi PCI posteriormente conectada em um PC




Tabela de frequências e
potência