Wi-Fi - Guia rápido
WiFi significa Wireless Fidelidade. WiFiIt é baseado na família de padrões IEEE 802.11 e é principalmente uma tecnologia de rede local (LAN) projetada para fornecer cobertura de banda larga interna.
Os sistemas WiFi atuais suportam um pico de taxa de dados da camada física de 54 Mbps e geralmente fornecem cobertura interna a uma distância de 100 pés.
O WiFi se tornou o padrão de fato para conectividade de banda larga de última milha em residências, escritórios e locais de hotspots públicos. Normalmente, os sistemas podem fornecer uma faixa de cobertura de apenas cerca de 1.000 pés do ponto de acesso.
O WiFi oferece taxas de pico de dados notavelmente mais altas do que os sistemas 3G, principalmente porque opera em uma largura de banda maior de 20 MHz, mas os sistemas WiFiWiFi não são projetados para suportar mobilidade de alta velocidade.
Uma vantagem significativa do WiFi em relação ao WiMAX e 3G é sua ampla disponibilidade de dispositivos terminais. A grande maioria dos laptops vendidos hoje tem uma interface WiFi integrada. As interfaces WiFi agora também estão sendo integradas em uma variedade de dispositivos, incluindo assistentes de dados pessoais (PDAs), telefones sem fio, telefones celulares, câmeras e reprodutores de mídia.
WiFi é Half Duplex
Todas as redes WiFi são sistemas TDD baseados em contenção, onde o ponto de acesso e as estações móveis competem pelo uso do mesmo canal. Por causa da operação de mídia compartilhada, todas as redes WiFi são half duplex.
Existem fornecedores de equipamentos que comercializam configurações de malha WiFi, mas essas implementações incorporam tecnologias que não estão definidas nos padrões.
Largura de banda do canal
Os padrões WiFi definem uma largura de banda de canal fixo de 25 MHz para 802.11be 20 MHz para redes 802.11a ou g.
Sinais de rádio
Os sinais de rádio são as chaves que tornam possível a rede sem fio. Esses sinais de rádio transmitidos por antenas WiFi são captados por receptores WiFi, como computadores e telefones celulares equipados com cartões WiFi. Sempre que um computador recebe qualquer um dos sinais dentro do alcance de uma rede WiFi, que geralmente é de 300 a 500 pés para antenas, o cartão WiFi lê os sinais e, portanto, cria uma conexão de internet entre o usuário e a rede sem o uso de um cordão.
Os pontos de acesso, constituídos por antenas e roteadores, são a principal fonte de transmissão e recepção de ondas de rádio. As antenas funcionam com mais força e têm uma transmissão de rádio mais longa com um raio de 300-500 pés, que são usadas em áreas públicas, enquanto o roteador mais fraco, porém eficaz, é mais adequado para casas com uma transmissão de rádio de 100-150 pés.
Cartões WiFi
Você pode pensar nos cartões WiFi como cabos invisíveis que conectam seu computador à antena para uma conexão direta com a internet.
Cartões WiFi podem ser external ou internal. Se um cartão WiFi não estiver instalado em seu computador, você pode comprar um anexo de antena USB e conectá-lo externamente à sua porta USB ou ter um cartão de expansão equipado com antena instalado diretamente no computador (conforme mostrado na figura acima ) Para laptops, essa placa será uma placa PCMCIA que você insere no slot PCMCIA do laptop.
Pontos de acesso WiFi
Um ponto de acesso WiFi é criado instalando um ponto de acesso a uma conexão de Internet. O ponto de acesso transmite um sinal sem fio a uma curta distância. Normalmente cobre cerca de 300 pés. Quando um dispositivo habilitado para WiFi, como um Pocket PC, encontra um ponto de acesso, o dispositivo pode se conectar a essa rede sem fio.
A maioria dos pontos de acesso está localizada em locais de fácil acesso ao público, como aeroportos, cafés, hotéis, livrarias e ambientes de campus. 802.11b é a especificação mais comum para pontos de acesso em todo o mundo. O padrão 802.11g é compatível com versões anteriores .11b, mas .11a usa uma faixa de frequência diferente e requer hardware separado, como um adaptador a, a / g ou a / b / g. As maiores redes WiFi públicas são fornecidas por provedores de serviços de Internet privados (ISPs); eles cobram uma taxa dos usuários que desejam acessar a internet.
Os pontos de acesso estão se desenvolvendo cada vez mais em todo o mundo. Na verdade, a T-Mobile USA controla mais de 4.100 pontos de acesso localizados em locais públicos, como Starbucks, Borders, Kinko's e os clubes de companhias aéreas da Delta, United e US Airways. Até mesmo restaurantes selecionados do McDonald's agora oferecem acesso WiFi por hotspots.
Qualquer notebook com sem fio integrado, um adaptador sem fio conectado à placa-mãe pelo fabricante ou um adaptador sem fio, como uma placa PCMCIA, pode acessar uma rede sem fio. Além disso, todos os Pocket PCs ou unidades Palm com Compact Flash, suporte para E / S SD ou WiFi integrado podem acessar hotspots.
Alguns pontos de acesso exigem a chave WEP para se conectar, que é considerada privada e segura. Quanto às conexões abertas, qualquer pessoa com um cartão WiFi pode ter acesso a esse hotspot. Portanto, para ter acesso à Internet em WEP, o usuário deve inserir o código-chave WEP.
O padrão 802.11 é definido por meio de várias especificações de WLANs. Ele define uma interface remota entre um cliente sem fio e uma estação base ou entre dois clientes sem fio.
There are several specifications in the 802.11 family −
802.11 - Isso se refere a LANs sem fio e fornece transmissão de 1 ou 2 Mbps na banda de 2,4 GHz usando espectro de difusão de salto de frequência (FHSS) ou espectro de difusão de sequência direta (DSSS).
802.11a- Esta é uma extensão para 802.11 que pertence a LANs sem fio e chega a 54 Mbps na banda de 5 GHz. 802.11a emprega o esquema de codificação de multiplexação por divisão ortogonal de frequência (OFDM) em oposição a FHSS ou DSSS.
802.11b- O Wi-Fi de alta taxa 802.11 é uma extensão do 802.11 que pertence a LANs sem fio e produz uma conexão tão rápida quanto a transmissão de 11 Mbps (com um fallback para 5,5, 2 e 1 Mbps, dependendo da força do sinal) na banda de 2,4 GHz . A especificação 802.11b usa apenas DSSS. Observe que 802.11b foi, na verdade, uma emenda ao padrão 802.11 original adicionado em 1999 para permitir que a funcionalidade sem fio fosse análoga às conexões Ethernet com fio.
802.11g - Isso se aplica a LANs sem fio e fornece mais de 20 Mbps na banda de 2,4 GHz.
Aqui está a comparação técnica entre os três principais padrões WiFi.
| Característica | WiFi (802.11b) | WiFi (802.11a / g) |
|---|---|---|
| PrimaryApplication | Rede sem fio | Rede sem fio |
| Frequency Band | ISM de 2,4 GHz | 2,4 GHz ISM (g) 5 GHz U-NII (a) |
| Channel Bandwidth | 25 MHz | 20 MHz |
| Half/Full Duplex | Metade | Metade |
| Radio Technology | Sequência Direta Espalhe Espectro |
OFDM (64 canais) |
| Bandwidth | <= 0,44 bps / Hz | ≤ = 2,7 bps / Hz |
| Efficiency | ||
| Modulation | QPSK | BPSK, QPSK, 16-, 64-QAM |
| FEC | Nenhum | Código Convolucional |
| Encryption | Opcional- RC4m (AES em 802.11i) | Opcional- RC4 (AES em 802.11i) |
| Mobility | Em desenvolvimento | Em desenvolvimento |
| Mesh | Vendedor proprietário | Vendedor proprietário |
| Access Protocol | CSMA / CA | CSMA / CA |
As LANs sem fio IEEE 802.11 usam um protocolo de controle de acesso à mídia denominado Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA). Embora o nome seja semelhante ao Carrier Sense Multiple Access com Collision Detection (CSMA / CD) da Ethernet, o conceito operacional é totalmente diferente.
Os sistemas WiFi são as configurações de mídia compartilhada half duplex, onde todas as estações transmitem e recebem no mesmo canal de rádio. O problema fundamental de um sistema de rádio é que uma estação não pode ouvir enquanto está enviando e, portanto, é impossível detectar uma colisão. Por causa disso, os desenvolvedores das especificações 802.11 criaram um mecanismo de prevenção de colisões chamado deDistributed Control Function (DCF).
De acordo com o DCF, uma estação WiFi transmitirá apenas quando o canal estiver livre. Todas as transmissões são confirmadas, portanto, se uma estação não receber uma confirmação, ela assumirá que ocorreu uma colisão e tentará novamente após um intervalo de espera aleatório.
A incidência de colisões aumentará à medida que o tráfego aumenta ou em situações em que as estações móveis não conseguem ouvir umas às outras.
Existem planos para incorporar recursos de qualidade de serviço (QoS) na tecnologia WiFi com a adoção do padrão IEEE 802.11e. O padrão 802.11e incluirá dois modos de operação, qualquer um dos quais pode ser usado para melhorar o serviço de voz -
- WiFi Multimedia Extensions (WME) - Obrigatório
- WiFi Scheduled Multimedia (WSM) - Opcional
Extensões de multimídia WiFi (WME)
As extensões de multimídia WiFi usam um protocolo chamado Enhanced Multimedia Distributed Control Access (EDCA), que é uma extensão de uma versão aprimorada da Função de Controle Distribuído (DCF) definida no 802.11 MAC original.
A parte aprimorada é que o EDCA definirá oito níveis de prioridade de acesso ao canal sem fio compartilhado. Como o DCF original, o acesso EDCA é um protocolo baseado em contenção que emprega um conjunto de intervalos de espera e temporizadores de back-off projetados para evitar colisões. No entanto, com DCF, todas as estações usam os mesmos valores e, portanto, têm a mesma prioridade para transmissão no canal.
Com o EDCA, cada uma das diferentes prioridades de acesso é atribuída a um intervalo diferente de intervalos de espera e contadores de retirada. As transmissões com maior prioridade de acesso são atribuídas a intervalos mais curtos. O padrão também inclui um modo de bursting de pacote que permite que um ponto de acesso ou uma estação móvel reserve o canal e envie de 3 a 5 pacotes em uma sequência.
WiFi Scheduled Multimedia (WSM)
Os serviços de atraso verdadeiramente consistentes podem ser fornecidos com o WiFi Scheduled Multimedia (WSM) opcional. WSM opera como o pouco usado Point Control Function (PCF) definido com o 802.11 MAC original.
No WSM, o ponto de acesso transmite periodicamente uma mensagem de controle que força todas as estações a tratar o canal como ocupado e não tentar transmitir. Durante esse período, o ponto de acesso pesquisa cada estação definida para serviço sensível ao tempo.
Para usar a opção WSM, os dispositivos precisam enviar um perfil de tráfego descrevendo os requisitos de largura de banda, latência e jitter. Se o ponto de acesso não tiver recursos suficientes para atender ao perfil de tráfego, ele retornará um sinal de ocupado .
A segurança tem sido uma das principais deficiências do WiFi, embora sistemas de criptografia melhores estejam se tornando disponíveis. A criptografia é opcional em WiFi e três técnicas diferentes foram definidas. Essas técnicas são fornecidas aqui -
Privacidade equivalente com fio (WEP)
Uma criptografia de 40 ou 104 bits baseada em RC4 com uma chave estática.
Acesso protegido por WiFi (WPA)
Este é um novo padrão da WiFi Alliance que usa a chave WEP de 40 ou 104 bits, mas altera a chave em cada pacote. Essa funcionalidade de alteração de chave é chamada de Protocolo de Integridade de Chave Temporal (TKIP).
IEEE 802.11i / WPA2
O IEEE finalizou o padrão 802.11i, que se baseia em uma técnica de criptografia muito mais robusta, chamada de Padrão de Criptografia Avançada. A WiFi Alliance designa os produtos que estão em conformidade com o padrão 802.11i como WPA2.
No entanto, a implementação de 802.11i requer uma atualização de hardware.
O quadro ficou um tanto confuso à medida que os provedores de serviços começaram a usar o WiFi para fornecer serviços para os quais não foi originalmente projetado. Os dois principais exemplos disso são os ISPs sem fio e as redes Mesh em toda a cidade.
ISPs sem fio (WISPs)
Um negócio que cresceu fora do WiFi foi o Wireless ISP (WISP). Esta é uma ideia de vender um serviço de acesso à Internet usando a tecnologia LAN sem fio e uma conexão de Internet compartilhada em um local público designado como um ponto de acesso.
Do ponto de vista técnico, o acesso ao serviço é limitado com base no alcance de transmissão da tecnologia WLAN. Você precisa estar no ponto de acesso (ou seja, dentro de 100 m do ponto de acesso) para usá-lo. Do ponto de vista comercial, os usuários assinam o serviço de uma operadora específica por uma taxa mensal ou acessam o serviço sob demanda a uma taxa por hora. Embora a base de tarifa mensal seja mais econômica, existem poucos arranjos de acesso entre operadoras, portanto, você deve estar em um ponto de acesso operado por sua operadora para acessar seu serviço.
Redes de malha em toda a cidade
Para atender ao alcance limitado, fornecedores como Mesh Networks e Tropos Networks desenvolveram recursos de rede mesh usando a tecnologia de rádio WiFi.
A ideia de uma rede mesh de rádio é que as mensagens possam ser retransmitidas por meio de vários pontos de acesso a uma estação de controle de rede central. Essas redes podem oferecer suporte à mobilidade, pois as conexões são transferidas de um ponto de acesso para outro conforme a estação móvel se move.
Alguns municípios estão usando redes de malha WiFi para oferecer suporte a aplicativos de segurança pública (ou seja, terminais em viaturas policiais) e para fornecer acesso à Internet para a comunidade (ou seja, o hot spot em toda a cidade).
Os sistemas WiFi usam duas técnicas primárias de transmissão de rádio.
802.11b (<=11 Mbps) - O link de rádio 802.11b usa uma técnica de espectro de difusão de sequência direta chamada complementary coded keying(CCK). O fluxo de bits é processado com uma codificação especial e, em seguida, modulado usando Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
802.11a and g (<=54 Mbps)- Os sistemas 802.11ae g usam multiplexação por divisão de freqüência ortogonal de 64 canais (OFDM). Em um sistema de modulação OFDM, a banda de rádio disponível é dividida em vários subcanais e alguns dos bits são enviados em cada um. O transmissor codifica os fluxos de bits nas 64 subportadoras usando Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) ou um dos dois níveis de Quadrature Amplitude Modulation (16 ou 64-QAM). Algumas das informações transmitidas são redundantes, de modo que o receptor não precisa receber todas as subportadoras para reconstruir as informações.
As especificações 802.11 originais também incluíam uma opção de frequência hopping spread spectrum (ESF), mas isso está em grande parte abandonado.
Modulação Adaptativa
O WiFi usa modulação adaptativa e vários níveis de correção de erros para a frente para otimizar a taxa de transmissão e o desempenho de erros.
Conforme um sinal de rádio perde energia ou encontra interferência, a taxa de erro aumenta. A modulação adaptativa significa que o transmissor mudará automaticamente para uma técnica de modulação mais robusta, embora menos eficiente, nessas condições adversas.
Existem alguns problemas que são considerados a causa por trás da adoção lenta da tecnologia WiFi -
Security Problems- As preocupações com a segurança impediram a adoção do WiFi no mundo corporativo. Hackers e consultores de segurança demonstraram como pode ser fácil quebrar a atual tecnologia de segurança conhecida como privacidade equivalente com fio (WEP) usada na maioria das conexões sem fio. Um hacker pode invadir uma rede WiFi usando materiais e software disponíveis.
Compatibility and Interoperability- Um dos maiores problemas do WiFi é sua compatibilidade e interoperabilidade. Por exemplo, produtos 802.11a não são compatíveis com produtos 802.11b. Devido às diferentes frequências de operação, os pontos de acesso 802.11a não ajudariam um cliente 802.11b. Devido à falta de padronização, harmonização e certificação, diferentes fornecedores lançam produtos que não funcionam entre si.
Billing Issues- Os fornecedores de WiFi também estão procurando maneiras de resolver o problema de integração de back-end e faturamento, que tem dificultado o lançamento de hotspots WiFi comerciais. Algumas das ideias em consideração para faturamento WiFi, como por dia, por hora e taxas de conexão mensais ilimitadas.
WiFi é uma tecnologia de rede sem fio universal que utiliza frequências de rádio para transferir dados. O WiFi permite conexões de alta velocidade à Internet sem o uso de cabos.
O termo WiFi é uma contração de "fidelidade sem fio" e comumente usado para se referir à tecnologia de rede sem fio. A WiFi Alliance reivindica direitos em seu uso como marca de certificação para equipamentos certificados pelos padrões 802.11x.
WiFi é uma liberdade - sem fios. Ele permite que você se conecte à Internet de qualquer lugar - um café, um quarto de hotel ou uma sala de conferências no trabalho. Além do mais - é quase 10 vezes mais rápido do que uma conexão dial-up regular. As redes WiFi operam nas bandas de rádio 2.4 não licenciadas, com uma taxa de dados de 11 Mbps (802.11b) ou 54 Mbps (802.11a), respectivamente.
Para acessar o WiFi, você precisa de dispositivos habilitados para WiFi (laptops ou PDAs). Esses dispositivos podem enviar e receber dados sem fio em qualquer local equipado com acesso sem fio.
O que vem a seguir?
Agora, o foco em wireless está mudando para área ampla, ou seja, WiMax. WiMax, abreviação de Worldwide Interoperability for Microwave Access, é definido nos padrões IEEE 802.16. Ele foi projetado para fornecer um serviço de acesso de banda larga sem fio (BWA) em área metropolitana e está sendo promovido pelo WiMax Forum.
O WiMAX é bastante semelhante ao WiFi, mas em uma escala muito maior e em velocidades mais rápidas. Uma versão nômade manteria os dispositivos habilitados para WiMAX conectados em uma grande área, assim como os telefones celulares de hoje.
Para obter mais detalhes sobre WiMAX, você pode consultar nosso Tutorial de WiMAX .