Wireless LAN (WLAN) Este tutorial apresenta alguns aspectos da arquitetura e protocolos de comunicação das Redes Locais sem fio, ou Wireless Local Area Networks (WLAN's), que são baseados no padrão IEEE 802.11. Amaury Budri Brampton Telecom, PhD em Engenharia de Telecomunicações (Unicamp). Caio Bonilha Fundador da empresa de consultoria Brampton Telecom, é engenheiro de Telecomunicações com mais de 20 anos de atuação no ramo e passagens na CRT, CPqD, Alcatel e Celtec. Email: caiobonilha@uol.com.br Categoria: Redes de Dados Wireless Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 13/01/2003 1
WLAN: Introdução Uma WLAN é uma rede local sem fio, implementada como extensão ou alternativa para redes convencionais. Além de redes locais, esta tecnologia pode ser utilizada para redes de acesso à Internet, que nestes casos são denominadas redes WI-FI (Wireless Fidelity). As WLANs utilizam sinais de RF ou infravermelho para a transmissão de dados, minimizando a necessidade de cabos de conexão dos usuários à rede. Desta forma, uma WLAN combina comunicação de dados com mobilidade dos usuários dentro da área de cobertura da rede, que pode atingir algumas centenas de metros. As tecnologias de redes sem fio mais conhecidas atualmente são IEEE 802.11, Bluetooth e HomeRF. O padrão IEEE 802.11 foi especialmente desenvolvido para aplicações de WLANs, enquanto que as tecnologias Bluetooth e HomeRF são utilizadas em redes pessoais WPANs (Wireless Personal Area Networks). Esses dois tipos de rede sem fio têm algumas características comuns mas diferem em aspectos fundamentais como taxa de dados, área de cobertura e aplicação. As WLANs possibilitam altas taxas de dados a distâncias de dezenas a algumas centenas de metros, oferecendo todas as funcionalidades de uma rede convencional. O padrão IEEE 802.11, por exemplo, transmite dados a taxas até 11 Mbit/s, cobrindo uma distância nominal de 100 metros. Por sua vez, as WPANs transmitem a taxas de dados mais baixas e cobrem distâncias menores. A tecnologia Bluetooth, por exemplo, permite taxas de transmissão de até 1 Mbit/s e atinge uma distância nominal até 10 metros. As WPANs são utilizadas para substituir os cabos de conexão entre equipamentos pessoais portáteis (telefones celulares, pagers, laptops) e também permitir acesso à Internet. Este tutorial apresenta apenas a arquitetura e protocolos da rede WLAN IEE 802.11. Este padrão define as especificações das camadas físicas e de acesso ao meio (MAC). 2
Wireless Lan (WLAN): Características Aplicações As WLANs têm sido usadas em campus de instituições de ensino, prédios comerciais, resorts, aeroportos, condomínios residenciais, medicina móvel no atendimento aos pacientes, transações comerciais e bancárias. Além disso, as WLANs também são empregadas onde não é possível atravessar cabos, como por exemplo, em construções antigas ou tombadas pelo patrimônio histórico. Benefícios Segurança Baixo custo Rapidez de instalação O padrão IEEE 802.11 fornece o serviço de segurança dos dados através de dois métodos: autenticação e criptografia. Autenticação é o serviço que verifica se uma estação está autorizada a se comunicar com outra estação em uma dada área de cobertura. No Infrastructure mode, a autenticação é feita entre um AP (Access Point) e cada estação. O método de criptografia é conhecido como WEP (Wireless Equivalent Privacy), que se destina a fornecer às redes sem fio o mesmo nível de segurança das redes convencionais. Freqüências Utilizadas Dependendo da tecnologia utilizada, a transmissão de sinais RF em redes WLANs pode ser realizada em duas categorias de bandas de freqüência: ISM As Bandas ISM (Instrumentation, Scientific & Medical), compreendem três segmentos do espectro (902 a 928 MHz, 2.400 a 2.483,5 MHz e 5.725 a 5.850 MHz) reservados para uso sem a necessidade de licença. U-NII Unlicensed National Information Infrastructure: Esta banda foi criada pelo FCC nos Estados Unidos, sem exigência de licença, para acesso à Internet, e compreende o segmento de freqüências entre 5.150 e 5.825 MHz. 3
Wireless Lan (WLAN): Arquitetura da Rede WLAN IEEE 802.11 Topologia Geral A topologia de uma rede WLAN IEEE 802.11 é composta pelos seguintes elementos: BSS - Basic Service Set STA - Wireless LAN Stations AP - Access Point DS - Distribution System ESS - Extended Service Set Corresponde a uma célula de comunicação da rede sem fio. São os diversos clientes da rede. É o nó que coordena a comunicação entre as STAs dentro da BSS. Funciona como uma ponte de comunicação entre a rede sem fio e a rede convencional. Corresponde ao backbone da WLAN, realizando a comunicação entre os APs. Conjunto de células BSS cujos APs estão conectados a uma mesma rede convencional. Nestas condições uma STA pode se movimentar de uma célula BSS para outra permanecendo conectada à rede. Este processo é denominado de Roaming. 4
Configurações As redes WLANs podem ser configuradas de dois modos diferentes: Ad-hoc mode Independent Basic Service Set (IBSS) A comunicação entre as estações de trabalho é estabelecida diretamente, sem a necessidade de um AP e de uma rede física para conectar as estações. Infrastructure mode Infrastructure Basic Service Set A rede possui pontos de acessos (AP) fixos que conectam a rede sem fio à rede convencional e estabelecem a comunicação entre os diversos clientes. 5
Wireless Lan (WLAN): Padrões O IEEE desenvolveu uma série de padrões para redes de transmissão de dados sem fio. O padrão IEEE 802.11 foi o primeiro a ser desenvolvido e permite taxas de transmissão brutas de 1 até 2Mbit/s nas bandas ISM. O padrão evoluiu da seguinte forma: IEEE 802.11a: permite atingir taxas de transmissão de até 54 Mbit/s na banda de 5 GHz, utilizando a técnica OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). IEEE 802.11b (WiFi): permite taxas de transmissão brutas de até 11 Mbit/s nas bandas ISM. IEEE 802.11g: permite alcançar velocidades de transmissão de até 54 Mbit/s e exigirá uma regulamentação específica para seu funcionamento sem licença, pois pode se tornar um meio de competição poderoso com outras mídias de banda larga. IEEE 802.16: permite velocidades de até 54 Mbit/s na banda U-NII. Esta recomendação também exige o atendimento a uma regulamentação específica que limita a potência das estações transmissoras, mas não exige o uso de espalhamento de espectro. Desde o padrão inicial 802.11, têm-se desenvolvido diversos task groups, identificados pela letra a até i. Os grupos a, b e c já concluíram seu trabalho e os resultados complementam os padrões originais. 6
Wireless Lan (WLAN): Teste seu entendimento 1. Assinale a alternativa incorreta. Wireless LAN é o mesmo que rede local sem fio. As WI-FI são WLAN utilizadas para redes de acesso a Internet. Wireless LAN é uma solução de rede local de alto custo. 2. Qual dos seguintes elementos não faz parte da topologia da WLAN. BSS STA BTS DS 3. Qual padrão é conhecido como WiFi? IEEE802.11a IEEE802.11b IEEE802.11g IEEE802.16 7