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Artigos de Redes Wireless – Parte 19


6.2 – Institute of Eletrical and Eletronics Engineers (IEEE)

O IEEE é o criador de padrões para muitas coisas relacionadas a tecnologia nos Estados Unidos. O IEEE cria seus padrões dentro das leis criadas pelo FCC. O IEEE especifica muitos padrões da tecnologia tais como : Ethernet (IEEE 802.3), Criptografia com chave pública (IEEE 1363) e WLANs (IEEE 802.11).

Uma de suas missões é desenvolver padrões para operações em WLAN dentro das regras e regulamentações do FCC.

Os quatro padrões principais para WLANs que estão em uso ou na forma rascunho são: 802.11, 802.11b, 802.11a, 802.11g.

Para maiores informações acesse http://www.ieee.org

6.2.1 – IEEE 802.11

O padrão 802.11 foi o primeiro a descrever a operação das WLANs. Ele continha todas as tecnologias de transmissão disponíveis incluindo DSSS, FHSS e infravermelho (IR).

Este padrão descreve sistemas DSSS operando a 1Mbps e 2Mbps. Logo, um sistema que tenha uma taxa de dados de 1Mbps, 2Mbps e 11Mbps, pode ser compatível com um sistema 802.11. Por outro lado, um sistema proprietário que opere em outras taxas de dados, apesar da sua habilidade em operar em 1 e 2Mbps, não será compatível com um sistema 802.11.

O IEEE 802.11 é um dos dois padrões que descrevem a operação de sistemas FHSS operando em 1 e 2Mbps. Se um administrador WLAN se depara com um sistema FHSS, ele pode ser tanto compatível com 802.11, como compatível com sistemas Openair.

Existem muitos sistemas FHSS proprietários no mercado que estendem essa funcionalidade para operar em 3-10Mbps. Mas, do mesmo modo que sistemas DSSS, se um sistema FHSS operar em outras taxas que não sejam 1 e 2Mbps, ele não conseguirá se comunicar automaticamente com outros dispositivos compatíveis com  802.11.

Produtos compatíveis com 802.11 operam estritamente na banda 2.4GHz ISM, entre 2.4 e 2.4835GHz.

6.2.2 – IEEE 802.11b

Apesar do sucesso do padrão 802.11; que permitiu a operação de sistemas FHSS e DSSS; a tecnologia evoluiu rapidamente a ponto de superar o padrão criado. Logo após a aprovação e implementação do 802.11, WLANs estavam trocando dados a 11Mbps, porém sem um padrão definido para guiar a operação de tais dispositivos, facilitando portanto, o surgimento de problemas de interoperabilidade e implementação. Como os fabricantes ignoraram muitos dos problemas de implementação, coube ao IEEE criar um novo padrão que satisfizesse a operação de dispositivos WLAN que estavam no mercado.

O IEEE 802.11b referenciado como possuindo alta taxa de dados e wi-fi(wireless fidelity), especificava sistemas DSSS operando a 1,2,5.5 e 11Mbps. Este padrão não faz referência a qualquer sistema FHSS. Ele é compatível por padrão com sistemas 802.11, o que é muito importante na questão custo x beneficio, em casos em que é preciso fazer um upgrade gradativo do hardware 802.11 existente.

Essa característica de baixo custo juntamente com a alta taxa de dados, fez com que dispositivos 802.11b se tornassem muito populares.

A alta taxa de dados do 802.11b é resultado da substituição da técnica de codificação Barker Code pela CCK, juntamente com uma nova forma de modulação da informação; o QPSK. Isso permitiu enviar grande quantidade de informação no mesmo frame.

Produtos 802.11b operam somente na banda 2.4GHz ISM.

6.2.3 – IEEE 802.11a

O padrão 802.11a descreve a operação de dispositivos WLAN na banda de 5 GHz UNII. Nessa banda, taxas de dados da ordem de 6,9,12,18,24,36,48 e 54 Mbps podem ser alcançadas. A operação dos dispositivos nessa banda os torna automaticamente incompatíveis com os outros dispositivos da série 802.11, pelo simples fato de que sistemas operando na faixa de 5GHz não podem se comunicar com sistemas operando em 2.4GHz. Dispositivos usando tecnologia proprietária podem alcançar até mesmo taxas de 108Mbps numa técnica conhecida como dobro de taxa, mas essas taxas não estão especificadas no padrão, que prevê apenas taxas de 6, 12 e 24 Mbps. Um dispositivo WLAN deve pelo menos suportar tais taxas na banda UNII para ser compatível com o 802.11ª. A grande desvantagem do 802.11a é que por não ser compatível com os demais padrões anteriores a ele, o custo de upgrade de uma rede baseada no 802.11b por exemplo, era muito elevado já que não haveria possibilidades de ser feito de forma gradativa e de preservar o custo de investimento inicial. O 802.11ª teve uma pequena aceitação no mercado se comparado com o 802.11b, e tende a ser superado em popularidade pelo 802.11g.

6.2.4 – IEEE 802.11g

Este padrão é o mais aceito atualmente no mercado e surgiu da necessidade de juntar o melhor dos dois mundos, as altas taxas do 802.11ª com a compatibilidade e o maoir custo x beneficio do 802.11b. Operando na banda de 2.4GHz ISM, o padrão 802.11g hoje se tornou a escolha de 10 entre 10 usuários que desejam adquirir dispositivos WLAN. Se você possuia uma rede 802.11b e gostaria de usufruir das altas taxas proporcionadas pelo padrão 802.11ª, era necessário fazer upgrade de toda a rede, devido a incompatibilidade do padrão 802.11ª com qualquer outro. Com o surgimento do padrão 802.11g, o custo do investimento passou a ser preservado já que o mesmo upgrade pode ser feito agora de forma gradativa e mais simples, devido a compatibilidade do 802.11g com os padrões anteriores a ele, com exceção do padrão 802.11ª. Porém existe um sério agravante nisso tudo. Só é possível usufruir das altas taxas se todos os dispositivos da rede forem 802.11g. Se a rede é mista (802.11b e 802.11g) a maior taxa possível de ser alcançada é 11Mbps, que é a maior taxa do 802.11b.

Para alcançar as altas taxas do padrão 802.11ª , o  802.11g usa uma tecnologia de modulação chamado OFDM. Estes dispositivos tem a capacidade de chavear para a modulação QPSK para se comunicar com dispositivos 802.11b.

6.3 – Outras Organizações

Enquanto o FCC e o IEEE são responsáveis pela criação de leis e padrões que regulamentam o uso das WLANs nos Estados Unidos, existem outras organizações nos Estados Unidos e em outros países que contribuem para o crescimento e educação no mercado Wireless LAN.

Wireless Ethernet Compatibity Alliance (WECA) – Responsável por certificar a interoperabilidade de produtos wi-fi (802.11) e promover wi-fi como um padrão global de WLANs através de vários segmentos do mercado. Quando um produto satisfaz os requirementos de interoperabilidade exigidos pela WECA, é garantido a esse produto uma certificação que permite ao vendedor usar o logo wi-fi. O logo wi-fi assegura ao usuário final que aquele produto que ele está adquirindo, pode operar com outro produto que também tenha o logo, independente de fabricante.

European Telecommunications Standards Institute (ETSI) – O ETSI tem as mesmas responsabilidades já vistas com o IEEE, com uma resalva, é voltado para a Europa. Os padrões estabelecidos pelo ETSI para a HiperLAN/2 por exemplo; competem diretamente com aquelas criadas pelo IEEE. Como não existe qualquer movimento no sentido de unificar os padrões, o IEEE tentará a interoperabilidade com o HiperLAN/2 com o novo padrão que deverá surgir, o 802.11h.

O HiperLAN original suportava taxas de até 24 Mbps, usando tecnologia DSSS. HiperLAN/1 usava as bandas inferior e central da UNII e a HiperLAN/2 usa todas as bandas UNII podendo chegar a taxas de 54Mbps. A HiperLAN/2 possui suporte para QoS, criptografia DES e 3DES.

Wireless LAN Association (WLANA) – Responsável por prover conhecimento a aqueles que procuram aprender mais sobre WLANs. Também é útil na procura de um produto ou serviço especifico. Maiores informações em http://www.wlana.org

6.4 – Tecnologias Concorrentes

Há diversas tecnologias que competem com a família de padrões 802.11. De acordo com a necessidade de mudança dos negócios e com o avanço das tecnologias, continuarão a surgir novas tecnologias para suportar as necessidades do mercado. Entre as tecnologias WLANs mais utilizadas hoje em dia, podemos citar:

» HomeRF

» Bluetooth

» Infravermelho

» OpenAir

6.4.1 – HomeRF

HomeRF opera na banda de 2.4GHz e usa a tecnologia de pulo da freqüência. A freqüência pula de 5 a 20 vezes mais rápido que os sistemas 802.11 usando FHSS.

O HomeRF 2.0 usa as novas regras para o pulo da freqüência aprovadas pelo FCC, que determina que :

» Máximo de 5MHz de largura para as freqüências de portadora

» Mínimo de 15 pulos em uma seqüência

» Máximo de 125mW para a potência de saída.

O fato de possuir uma baixa potência de saída faz com que o alcance desses dispositivos não ultrapassem 50m, o que restringe seu uso para ambientes domésticos.

Uma grande vantagem do HomeRF é a segurança em relação ao 802.11 usando WEP, devido a 2 fatores:

» O vetor de inicialização é de 32 bits enquanto que o do 802.11 é de 24 bits.

» Possibilidade de escolha de como esse vetor será escolhido durante a criptografia, o que não é possível com o 802.11.

A falta desse fator nas redes 802.11 as deixam muito mais vulneráveis a ataques devido a implementações fracas.

6.4.2 – Bluetooth

Bluetooth é mais uma tecnologia de pulo de freqüência que opera na banda 2.4GHz ISM. A taxa de pulo de um dispositivo Bluetooth é de 1600 pulos por segundo e possui um overhead maior se comparados aos dispositivos FHSS do padrão 802.11.

A alta taxa de pulos dá a tecnologia uma grande resistência a ruídos espúrios de banda estreita. Sistemas Bluetooth não são projetados para altos throughput, mas ao invés para usos simples, baixa potência e curtas distâncias (WPANs). O padrão 802.15 para WPANs inclue especificações para o bluetooth.

A grande desvantagem do bluetooth é o fato de interferir com outras redes que operam em 2.4GHz. A alta taxa de pulo sobre toda a banda utilizável de 2.4GHz,  faz com que o sinal bluetooth apareça para os outros sistemas como um ruído ou interferência em todas as bandas. Esse tipo de interferência afeta o sinal original por toda a faixa de freqüências utilizáveis. Dispositivos bluetooth, afetam severamente dispositivos 802.11, mas curiosamente o mesmo não ocorre com dispositivos 802.11 interferindo com dispositivos bluetooth.

Dispositivos bluetooth operam em 3 classes de potência: 1mW, 2.5mW e 100mW. Atualmente há poucas implementações dos dispositivos da classe 3. Já dispositivos da classe 2 possuem um alcance máximo de 10 metros. Se é necessário um alcance maior, antenas direcionais podem ser usadas.

6.4.3 – Infravermelho (IR)

Infravermelho é uma tecnologia baseada a emissão de luz e não de espelhamento de espectro que usa radiação RF. Taxas de 4 Mbps podem ser alcançadas embora o throughput nominal seja de 115Kbps, o que é bom para troca de dados entre dispositivos handhelds. A grande vantagem dessa tecnologia é que ela não interfere com tecnologias de espelhamento de espectro, o que as torna complementares e possibilita o uso das duas em conjunto, porém outras fontes de IR pode interferir em transmissões IR. Seu uso é muito comum em calculadoras, impressoras, conectividade prédio a prédio, redes localizadas em uma única sala e dispositivos handhelds.

6.4.3.1 – Segurança

A segurança de dispositivos IR é excelente por duas razões:

» IR não pode atravessar paredes

» Baixa potência (máximo de 2mW)

Essas duas razões dificultam e muito o trabalho de um hacker que para ter acesso a informação que está sendo transmitida deve interceptar diretamente o feixe.

Simples redes localizadas em salas que necessitam de conectividade wireless deveriam se beneficiar da segurança proporcionada pelo IR.

Laptops e PDAs usam o IR para transferir dados a distâncias muito curtas em uma conexão ponto a ponto.

6.4.3.2 – Estabilidade

O infravermelho não sofre qualquer tipo de interferência de sinais eletromagnéticos, o que prova a estabilidade de um sistema IR. Dispositivos broadcast IR estão disponíveis, e podem ser montados em tetos. Um dispositivo broadcast IR (que é análogo a uma antena RF), irá transmitir o sinal em todas as direções, de forma que esse sinal possa ser interceptado pelos clientes IR próximos. Por razões de potência, IR é implementado indoor. Transmissores IR ponto a ponto podem ser usados outdoors e podem atingir uma distância máxima de 1km, porém essa distância pode sofrer uma redução drástica devido a luz solar. A luz solar tem aproximadamente 60% de luz infravermelho, o que impacta drasticamente um sinal IR. Por causa disso, em dias ensolarados é bom assegurar que os dispositivos (handhelds ou PDAs) que estarão se comunicando por infravermelho estejam a salvo da luz solar, para uma boa transferência de dados.

6.4.4 - OpenAir

OPenAir foi um padrão criado pelo já extinto Wireless LAN Interoperability Fórum (WLIF) para ser uma alternativa ao 802.11, porém não existe qualquer compatibilidade entre os dois padrões. Duas velocidades foram especificadas: 800kbps e 1.6Mbps.

Era voltado para dispositivos FHSS operando nessas duas velocidades.

Há linhas de produtos disponíveis no mercado, mas não há novos produtos sendo fabricados.

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