Este documento apresenta os conceitos básicos das redes sem fio Wi-Fi, incluindo: o que é uma rede sem fio; as características como taxa de transferência, alcance e frequências de operação; os tipos de equipamentos como pontos de acesso e clientes; e a evolução dos padrões IEEE 802.11.

1. redes sem fio
Projeto Um Computador por Aluno
2 Ministério da Educação

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Cartilhas Projeto UCA: Redes sem fio
Copyright © 2010, Escola Superior de Redes RNP
Autor
Equipe do Laboratório de Pesquisas
MídiaCom, vinculado ao Departamento
de Engenharia de Telecomunicações
e ao Instituto de Computação da
Universidade Federal Fluminense (UFF)
Produção Editorial
Versão
1.0.1
Esta obra é distribuída sob a licença
Creative Commons: Atribuição e Uso Não-Comercial 2.5 Brasil

3. Redes sem fio
Esta cartilha apresenta os conceitos básicos
da tecnologia Wi-Fi, o principal padrão de
comunicação em redes sem fio para notebooks
e outros dispositivos móveis ou fixos.
O que é uma rede sem fio?
Uma rede sem fio Wi-Fi é uma tecnologia que permite a
comunicação entre equipamentos sem a necessidade de
utilizar cabos. Os equipamentos enviam e recebem si-
nais através do ar, utilizando uma faixa de frequência não
licenciada e, portanto, não necessitam de permissão para
seu uso. A rede sem fio permite uma maior mobilidade
e redução de custo em relação às redes tradicionais,
porque sua instalação é mais simples e rápida.
Figura 1
Selo da Anatel
Para que os equipamentos possam se comunicar entre si,
devem usar os mesmos padrões de comunicação. A rede
sem fio Wi-Fi está baseada no padrão IEEE 802.11, cria-
do pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos
Antenas

4. (IEEE), que define o conjunto de regras para a comuni-
cação sem fio de diferentes tipos de equipamentos.
Com o objetivo de garantir a interoperabilidade dos
Capacidade de diversos tipos de equipamentos e fabricantes existentes, foi
comunicação criado um consórcio chamado Aliança Wi-Fi. Este consórcio
entre diferentes avalia, certifica e concede o selo Certificado Wi-Fi® para
equipamentos os equipamentos que aderem ao padrão IEEE 802.11.
No Brasil, a Anatel é a agência reguladora responsável
pela certificação dos equipamentos sem fio. A certificação
garante a aquisição e o uso de produtos de telecomuni-
Wi-Fi® é marca cações que respeitam padrões mínimos de qualidade e
registrada do Wi-Fi de segurança, além das funcionalidades técnicas regu-
Alliance lamentadas pela agência. Os equipamentos certificados
www.wi-fi.org possuem um selo conforme mostra a figura 1.
Características das redes sem fio
Taxa de transferência
(velocidade de transmissão)
A taxa de transferência expressa a velocidade em milhões
de bits por segundo (Mbps) com que um dispositivo de
comunicação transmite os dados em uma rede.
Em uma rede sem fio, a taxa de transmissão varia de
acordo com a qualidade da comunicação entre os dis-
positivos. A presença de obstáculos, interferências de
outros equipamentos e distâncias maiores reduz a qua-
lidade da comunicação. A ausência desses elementos
possibilita maior velocidade na transmissão dos dados.
Alcance
Alcance ou área de cobertura do sinal de uma rede sem fio
é a distância máxima com que um equipamento é capaz
de trocar informações com uma rede sem fio. O alcance de
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5. uma rede sem fio pode chegar até 300m em ambientes
abertos e sem obstáculos. Já em ambientes fechados —
com paredes, portas e até mesmo pessoas entre os equipa-
mentos — em geral o alcance fica em torno de 50m.
Frequências de operação
Frequência é a taxa com que a onda eletromagnética se
Forma de alterna, usualmente medida em Hertz. Enquanto as esta-
propagação de ções de rádio e TV necessitam de autorização para uso das
energia capaz frequências em suas transmissões, as redes sem fio utili-
de conduzir zam frequências que não necessitam de autorização para
informação pelo o seu uso — frequências de 2,4 GHz e 5 GHz. Por não
espaço livre necessitarem de licenciamento, estas frequências também
são utilizadas por outros equipamentos, como forno de mi-
Unidade de croondas, telefones sem fio e dispositivos Bluetooth.
medida que
significa repetições Os dispositivos que operam em 2,4 GHz são mais difun-
por segundo didos do que aqueles que operam em 5 GHz. Por conta
de sua popularidade, estes dispositivos sofrem maior in-
Padrão de terferência, prejudicando a qualidade da comunicação
comunicação para e a eficiência da rede. Por sua vez, os dispositivos ope-
redes pessoais sem rando em 5 GHz, por sua menor popularidade, estão
fio de curto alcance menos sujeitos a interferência. A interferência dificulta
a comunicação entre os dispositivos de uma rede sem
fio, pois, quando um sinal desejado e outro indeseja-
do (interferente) são recebidos simultaneamente por um
dispositivo, este pode ser incapaz de distinguir (isolar) o
sinal original, provocando a perda da mensagem.
Canais de operação
Um equipamento de rede sem fio é configurado para
operar em um determinado canal, o que significa que os
dispositivos que operam nesta rede devem “sintonizar”
este canal de forma análoga a uma rádio FM.
No Brasil, a faixa de frequência de 2,4 GHz está dividida
em 11 canais, numerados de 1 a 11. Cada canal tem
Redes sem fio 3

6. uma largura de 22 MHz, separados um do outro por
apenas 5 MHz. A implicação prática é que os canais
vizinhos interferem uns nos outros. Os canais 1, 6 e 11,
por estarem suficientemente separados, não interferem
entre si, e por isso são chamados de canais ortogonais,
conforme ilustra a figura 2.
A escolha apropriada do canal de operação do ponto de
acesso, ou seja, a procura de um com menos tráfego
(ou ruído), é uma prática recomendada para a redução
da interferência.
Figura 2
Canais de
operação de uma
rede sem fio Wi-Fi
Canal Frequência (MHz)
1 2412
2 2417
3 2422
4 2427
5 2432
6 2437
7 2442
8 2447
9 2452
10 2457
11 2462
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7. Padrão IEEE 802.11
À medida que a tecnologia de redes sem fio Wi-Fi evo-
luía, o padrão IEEE 802.11 foi expandido de forma a
melhorar aspectos da rede, como a taxa de transmissão
e a segurança. Estas melhorias foram incorporadas sob
a forma de “emendas”, designadas por letras acrescenta-
das ao nome do padrão, como o IEEE 802.11g. A seguir,
algumas dessas emendas são explicadas sucintamente.
802.11b
O padrão 802.11b foi o primeiro padrão IEEE 802.11
a se popularizar. Ele opera na faixa entre 2,4 e 2,4835
GHz e tem a possibilidade de estabelecer conexões nas
seguintes velocidades de transmissão: 1 Mbps, 2 Mbps,
5,5 Mbps e 11 Mbps.
802.11a
O padrão 802.11a foi lançado no mesmo ano que o
802.11b (1999) e, apesar de oferecer taxas mais altas, não
alcançou a mesma popularidade. As taxas adicionais ofere-
cidas pela emenda “a” são: 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18
Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps e 54 Mbps.
As frequências utilizadas por este padrão estão entre
5,725 e 5,875 GHz. Nesta faixa de frequência mais
alta, o sinal é mais suscetível a perdas de propagação,
diminuindo seu alcance em comparação com a faixa
utilizada pelo IEEE 802.11b. Em contrapartida, o uso
desta frequência pode ser conveniente por estar menos
sujeita a interferência de outros dispositivos.
802.11g
O padrão 802.11g pode ser considerado o sucessor do
padrão 802.11b, pois opera na mesma faixa de frequên-
cia. Dispositivos que implementam o 802.11g costumam
Redes sem fio 5

8. também ser “retro-compatíveis”, isto é, implementam
também o 802.11b, sendo muitas vezes especificados
como dispositivos 802.11b/g. Sua principal vantagem é
a possibilidade de operar com taxas de transmissão de
até 54 Mbps, como o IEEE 802.11a, e ao mesmo tempo
ter o alcance do IEEE 802.11b.
802.11n
O desenvolvimento do padrão 802.11n foi iniciado em
2004, com previsão de publicação em 2010. Este pa-
drão pode operar nas faixas de 2,4 GHz e 5 GHz, o que
o torna compatível com os padrões anteriores.
Sua principal característica é o aumento considerável
das taxas de transferência de dados através da combi-
nação de várias vias de transmissão (múltiplas antenas).
Uma das configurações mais comuns é o uso de ponto
de acesso com três antenas e estações com a mesma
quantidade de receptores.
O padrão 802.11n pode operar com taxas de transmis-
são de dados de até 300 Mbps. Existem no mercado
equipamentos que oferecem capacidades baseadas nas
versões preliminares do padrão, chamados “pré-n”.
Tipos de equipamentos
Pontos de acesso
O ponto central de qualquer rede sem fio é o ponto de
acesso (access point ou AP), também chamado de ro-
teador sem fio (figura 3). O ponto de acesso conecta to-
dos os equipamentos sem fio à rede tradicional cabeada,
onde está a conexão com a Internet.
Existe um número máximo de clientes que podem se
conectar ao mesmo tempo ao mesmo ponto de acesso.
6 Projeto Um Computador por Aluno

9. Devido ao compartilhamento das frequências, quanto
maior for o número de clientes conectados a um mes-
mo ponto de acesso, menor será a velocidade de acesso
à rede. Para que um dispositivo possa utilizar a infra-
estrutura de uma rede sem fio, ele deve primeiramente
se “associar” a um ponto de acesso. Cada conjunto for-
mado por um ponto de acesso e seus clientes constitui
uma rede que é identificada por um SSID (Service Set
Identifier). O usuário deverá selecionar o nome da rede
(SSID) a qual deseja se conectar, para iniciar o processo
automático de associação.
Figura 3
Ponto de acesso
Para aumentar a segurança da rede e evitar o uso não
Para saber mais, leia autorizado, é comum o emprego de senhas de segu-
a cartilha Segurança rança configuradas no ponto de acesso. O usuário deve
conhecer esta senha e informá-la para ter acesso à rede.
Uma vez associado, o cliente terá acesso aos serviços
oferecidos pela rede, como o acesso à Internet.
Clientes
Os clientes da rede sem fio são os computadores de
mesa, portáteis (notebooks), agendas eletrônicas (PDA),
telefones celulares (tipo smartphones) e até consoles de
videogame (figura 4).
Redes sem fio 7

10. Figura 4
Exemplos
de clientes
Para conectarem-se a uma rede sem fio, os equipamentos
precisam ter uma interface Wi-Fi. Atualmente, a maioria
dos notebooks já possui uma interface Wi-Fi integrada.
Computadores de mesa e modelos antigos de notebook
necessitam da instalação de uma placa de rede Wi-Fi.
Placa PCI Wi-Fi
A placa PCI Wi-Fi (figura 5) é instalada na parte inter-
na docomputador de mesa, o que requer mão de obra
especializada.
Figura 5
Placa PCI Wi-Fi
8 Projeto Um Computador por Aluno

11. Adaptador USB Wi-Fi
Como o próprio nome indica, o adaptador USB Wi-Fi
(figura 6) utiliza uma porta USB do computador. A vantagem
desse tipo de dispositivo está no fato de não ser necessário
abrir o computador para instalá-lo, e de ser possível remo-
vê-lo facilmente para conectá-lo em outro computador.
Figura 6
Adaptador USB
Wi-Fi
Cartão PCMCIA
PCMCIA é um formato tradicional de cartão encontrado
em notebooks antigos, tendo sido substituído pelo padrão
PC Express.
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12. 10 Projeto Um Computador por Aluno

13. Redes sem fio 11

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15. Projeto Um Computador
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sem fio >>

16. Projeto UCA
Redes sem fio
Esta cartilha apresenta os concei-
tos básicos da tecnologia Wi-Fi, o
principal padrão de comunicação
em redes sem fio para notebooks
e outros dispositivos móveis ou
fixos.