O QUE É Wi-Fi - HISTÓRIA DO Wi-Fi, Trabalhos de Sistemas de Informação

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 (^) Por muito tempo, só foi possível interconectar computadores através de cabos. Embora esse tipo de conexão seja bastante popular, conta com algumas limitações, por exemplo: só é possível movimentar o computador até o limite de alcance do cabo; ambientes com muitos computadores podem exigir adaptações na estrutura do prédio para a passagem dos fios; em uma casa, pode ser necessário fazer furos na parede para que os cabos alcancem outros cômodos; e a manipulação constante ou incorreta pode fazer com que o conector do cabo se danifique. Atualmente, é possível evitar esses e outros problemas com o uso da tecnologia Wi-Fi (ou simplesmente WiFi ), que permite a interconexão de computadores através de redes sem fio ( wireless ). A implementação desse tipo de rede está se tornando cada vez mais comum, não só nos ambientes domésticos e empresariais, mas também em locais públicos (bares, lanchonetes, shoppings, livrarias, aeroportos, etc) e em instituições acadêmicas.

INTRODUÇÃO

 (^) 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.

O QUE É 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. Assim como acontece com outros consórcios de padronização de tecnologias, o número de empresas que se associam à Wi-Fi Alliance aumenta constantemente. No momento em que esse artigo era escrito, o grupo contava com a participação de mais de 300 empresas e entidades. 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.

HISTÓRIA DO Wi-Fi

 (^) Ao chegar neste ponto do texto, é natural que você esteja querendo saber como o Wi-Fi funciona. 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.

FUNCIONAMENTO DO Wi-F i

 (^) 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.

FUNCIONAMENTO DO 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.

FUNCIONAMENTO DO Wi-Fi

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, 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.

FUNCIONAMENTO DO Wi-Fi

FUNCIONAMENTO DO 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.

FUNCIONAMENTO DO Wi-Fi

FUNCIONAMENTO DO Wi-Fi

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.

FUNCIONAMENTO DO Wi-Fi

 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.

FUNCIONAMENTO DO Wi-Fi

Configuração da encriptação em um roteador wireless 3Com - Note que é possível escolher o tempo de renovação da chave no modo WPA