Panorama atual das Redes de Acesso sem Fios para Computadores Ewaldo Luiz de Mattos Mehl Universidade Federal do Paraná Departamento de Engenharia Elétrica mehl@eletrica.ufpr.br Computação do Passado Computadores Isolados Conexão eventual com a Internet Carga de Arquivos por Dispositivos de Transporte: Disquete, Fita Magnética, CD-ROM Computação Atual Computadores conectados em rede Acesso permanente à Internet Carga de Arquivos pela rede ou pela Internet Necessidade da CONECTIVIDADE Estabelecimento de padrões Estrutura de rede: Roteadores, Switches, Hubs Rede com cabos especiais: Padrão UTP Cat.3: 10 Mb/s Cat.5e:100 Mb/s Cat.6: 1000 Mb/s = 1 Gb/s Cat.6A: 10 Gb/s Cat.7:? b/s = bits por segundo Necessidade da CONECTIVIDADE PAN (Personal Area Networks) Rede de Área Pessoal LAN (Local Area Network) - Rede de Área Local CAN (Campus Area Network) - Rede de Campus MAN (Metropolitan Area Network) - Rede de Área Metropolitana WAN (Wide Area Network) - Rede de Longa Distância 1
Motivação para a Conectividade sem Fios Mobilidade: equipamentos portáteis Notebooks - PDAs Conexão com a Internet durante deslocamentos Viagens Hotéis Congressos, Eventos Problemas Logísticos de redes cabeadas Passagem g de cabos em dutos Instalação de novos dutos ou canaletas Problemas arquitetônicos Restrições em edifícios históricos Dificuldade de expansão da rede Grupo de Trabalho IEEE 802.11 IEEE 802.11a 5 GHz 54 Mbps OFDM Ortogonal Frequency Division Multiplex IEEE 802.11b 2.4 GHz 11 Mbps DSSS Direct-Sequence Spread Sprectrum IEEE 802.11g 2.4 GHz 54 Mbps OFDM Ortogonal Frequency Division Multiplex Grupo de Trabalho IEEE 802.11 IEEE 802.11n 2.4 4GHz até 540 Mbps (teoricamente...) Aprovação forçada do draft em 2006 DSSS Direct-Sequence Spread Sprectrum MIMO Uso simultâneo de 3 transmissores e 3 receptores Equipamentos já disponíveis: até 300 Mbps 2
Grupo de Trabalho IEEE 802.11 IEEE 802.11n IEEE 802.11 Principais normas Sub-grupo Alcance & Taxa Freqüência típico Modulação Máxima (interno) Ano de Publicação da Norma 802.11a FHSS-OFDM 802.11b DSSS 802.11g OFDM 802.11n OFDM MIMO 5,1 Ghz 54 Mb/s 20 m 2002 2,4 Ghz 11 Mb/s 40 m 1999 2,4 Ghz 54 Mb/s 40 m 2002 2,4 Ghz 540 Mb/s 50 m Draft: 2006 Final: 2007-2008? Clientes Access Point 3
Access Point Placa PCI para computadores Placa PCMCIA para notebooks Transceiver com interface USB 4
Uso outdoor Antenas para longo alcance WiFi Vantagens Alta imunidade a ruídos Os rádios trabalham no sistema de espalhamento de freqüência (Spread Spectrum), que são praticamente imunes às interferências, garantindo a qualidade do sinal e a integridade das informações. Conexão Permanente Os equipamentos Wireless tem baixo consumo de energia elétrica e são projetados para ficarem permanentemente ligados. Com isto, a rede local e a conexão com a Internet está disponível 24 h. Escalabilidade Os Acessos Wireless podem ser configurados segundo diversas topologias de acordo com as necessidades da área de cobertura. As configurações podem ser facilmente adaptadas desde poucos usuários até centenas de equipamentos conectados simultaneamente. Segurança Os sistemas suportam encriptação (Wired Equivalente Privacy), com chave de até 256 bits e outros sistemas de restrição de acesso. A maioria dos Access Points permitem que o administrador liste os dispositivos autorizados a usarem a rede. WiFi Vantagens Mobilidade Sistemas de Acessos Wireless podem prover aos usuários acesso à Internet em tempo real em qualquer lugar, dentro da área de cobertura. Instalação rápida e simples da rede sem fios O equipamento Access Point geralmente já vem pré-configuradado de fábrica. Não há a necessidade de passar cabos especiais, nem furar paredes e instalar dutos ou canaletas. Flexibilidade A tecnologia sem fio permite que as redes cheguem aonde os cabos não podem ir. As redes podem ser re-configuradas com facilidade. A rede pode ser facilmente transportada para um outro imóvel, no caso de mudança de endereço. Baixo Custo de manutenção Após a instalação, praticamente não existe necessidade de manutenção nos equipamentos que compõe a rede. WiFi Desvantagens Custo de implantação Os computadores modernos já vem de fábrica equipados com conector para rede cabeada (conector RJ-45), mas ainda não é usual virem equipados com placas Wireless; geralmente é necessário comprar e instalar uma placa no microcomputador. Já no caso de laptops, atualmente já se tornou praticamente obrigatório que sejam vendidos com placas WiFi embutidas. Soluções proprietárias Devido ao lento procedimento de padronização, muitas empresas se adiantaram em apresentar soluções proprietárias, oferecendo funções padronizadas e características adicionais. Porém, estas características adicionais funcionam apenas quando adaptadores do mesmo fabricante são utilizados em todos os nós da rede. Restrições Todos os produtos sem fio para ser usados no Brasil precisam respeitar os regulamentos da ANATEL. Um grande empecilho é a falta de Homologação dos equipamentos por parte dos fornecedores, o que restringe a escolha a poucos fornecedores. Poucos Acess Points são homologados; antenas são também poucas as homologadas pela ANATEL. 5
WiFi Desvantagens Problemas de Propagação As ondas eletromagnéticas na freqüência de 2,4 GHz encontram dificuldades para se propagar através de paredes grossas de alvenaria, lajes de concreto armado, bem quando existem grades e portões metálicos no local. Problemas de Invasão As redes WiFi não são consideradas perfeitamente seguras e muitas empresas relutam em adotá-las por causa deste aspecto. Anunciou-se há algum tempo que a criptografia de 64 bits pode ser quebrada por um programa chacker em cerca de 15 dias e a de 128 bits em 30 dias. Também tem sido anunciado que a proteção por cadastro do MAC-address pode ser burlada por um hacker com equipamento especial e bons conhecimentos de informática. No entanto é necessário estudar com atenção o aspecto de segurança em redes wireless, porquê: a) É interessante para diversas empresas propagar que as redes wireless são inseguras, para poderem vender suas soluções de segurança. b) A segurança de redes cabeadas freqüentemente é negligenciada e não se faz muito alarde quanto a isto. Grupo de Trabalho IEEE 802.16 Ênfase em MAN Metropolitan Area Network Participação de grandes empresas Intel, Motorola, Nokia, Fujitsu... Alcance previsto de 50 km: real = 20 km Freqüências: 3,5 GHz / 5 GHz Taxa de transmissão de 70 Mbps (ou maior...): Quando? Tecnologia ainda em fase de padronização Equipamentos WiMAX já disponíveis: - Custo ainda muito elevado - Taxas de transmissão ainda baixas (6 Mbps a 10 Mbps) Ameaça do 4G (Long Term Evolution LTE) Equipamentos WiMAX já disponíveis Convivência WiMAX & WiFi WiFi & xdsl RADIOENLACES 6
Evolução do WiMAX WiMAX móvel Samsung & KT WiBro (Coréia do Sul 2006): lançamento comercial pela KT de um sistema de acesso móvel em banda larga pré IEEE 802.16e downspeed = 10 Mbit/s upspeed 100 kbit/s a 300 kbit/s Demonstração em veículos até 120 km/h. Play Video Questões quanto ao WiMAX (?) A participação de grandes empresas é uma garantia de sucesso ao WiMAX? Não! Há uma Guerra WiFi x WiMAX? Não! Preço ainda elevado dos equipamentos WiMAX. WiMAX móvel por enquanto é só WiBro (=Samsung). Redes telefônicas sem fios baseadas em IP irão tornar obsoleto o modelo de tarifação do telefone celular atual! WiMAX 4G LTE? Uma revolução MAIOR do que foi a INTERNET? Impacto na Internet Atualmente: Conectar a Internet = Ligar o computador a um CABO 540 Mb/s no ar (IEEE 802.11n): Porquê ter os dados no computador? Porquê ter muita memória? Transmissão de áudio e de vídeo (YouTube Joost) Oportunidade para novos dispositivos Oportunidade para novos negócios Oportunidade para promover a Inclusão Digital 7
Impacto na Automação Atualmente: Protocolos proprietários Cabeamento exclusivo Tendência já presente: Automação via rede baseada em IP O controle remoto sem fios, via IP Acessibilidade sem fios à automação - Residências - Indústrias - Comércio 8