Introdução ao Wi-Fi (802.11 ou WiFi)

Maio 2015

Apresentação do WiFi (802.11)

A norma IEEE 802.11 (ISO/IEC 8802-11) é um padrão internacional que descreve as características de uma rede local sem fios (WLAN). O nome Wi-Fi (contracção de, Wireless Fidelity às vezes notada sem razão WiFi) corresponde inicialmente ao nome dado à certificação emitida pela Wifi Aliance, antigamente WECA (Wireless Ethernet Compatibility Aliance), o organismo encarregado de manter a interoperabilidade entre os materiais que respondem à norma 802.11. Por abuso de linguagem (e por razões de marketing) o nome da norma confunde-se hoje com o nome da certificação. Assim uma rede Wifi é realmente uma rede que responde à norma 802.11. Os materiais certificados pela Wifi aliance beneficiam da possibilidade de utilizar o logotipo seguinte:

Logo de la certification Wi-Fi


Graças ao Wi-Fi, é possível criar redes locais sem fios a elevado débito desde que o computador a conectar não estejaa demasiado distante em relação ao ponto de acesso. Na prática, o WiFi permite ligar computadores portáteis, computadores de escritório, assistentes pessoais (PDA) ou qualquer tipo de periféricoa uma ligação de elevado débito (11 Mbps ou superior) num raio de várias dezenas de metros no interior (geralmente entre 20 e 50 metros) ou de uma centena de metros em ambiente aberto.

Assim, os operadores começam a cobrir zonas com forte concentração de utilizadores (estações, aeroportos, hotéis, comboios,…) com redes sem fios. Estas zonas de acesso chamam-se “zonas wifi”.

Apresentação do WiFi (802.11)

A norma 802.11 estabelece as camadas baixas do modelo OSI para uma ligação sem fios que utiliza ondas electromagnéticas, ou seja:

  • a camada física (notada às vezes camada PHY), propondo três tipos de codificações da informação.
  • a camada ligação de dados, constituída por duas sub-camadas: o controlo da ligação lógica (Logical Link Controlo, ou LLC) e o controlo de acesso ao apoio (Media Access Control, ou MAC)



A camada física define a modulação das ondas radioeléctricas e as características da sinalização para a transmissão de dados, enquanto a camada ligação de dados define o interface entre o canal da máquina e a camada física, nomeadamente um método de acesso próximo do utilizado no padrão ethernet e as regras de comunicação entre as diferentes estações. A norma 802.11 propõe na realidade três camadas físicas, definindo modos de transmissão alternativos:


Camada Ligação de dados
(MAC)
802.2
802.11
Camada Física(
PHY)
DSSSFHSSInfra-vermelhos



É possível utilizar qualquer protocolo de elevado nível numa rede sem fios WiFi, assim como numa rede ethernet.

As diferentes normas WiFi

A norma IEEE 802.11 é na realidade a norma inicial que oferece débitos de 1 ou 2 Mbps. Foram feitas revisões à norma original a fim de optimizar o débito (é o caso das normas 802.11a, 802.11b e 802.11g, chamadas normas 802.11 físicas) ou precisar elementos a fim de assegurar uma melhor segurança ou uma melhor interoperabilidade. Eis um quadro que apresenta as diferentes revisões da norma 802.11 e o seu significado:


Nome da normaNomeDescrição
802.11aWifi5A norma 802.11a (baptizado WiFi 5) permite obter um elevado débito (54 Mbps teórico, 30 Mbps real). A norma 802.11a especifica 8 canais rádios na banda de frequência dos 5 GHz.
802.11bWifiA norma 802.11b é actualmente a norma mais usada. Propõe um débito teórico de 11 Mbps (6 Mbps real) com um alcance que pode ir até 300 metros num espaço aberto. O intervalo de frequência utilizado é a banda dos 2.4 GHz, com 3 canais rádios disponíveis.
802.11cPontage 802.11 vers 802.1dA norma 802.11c não tem interesse para o grande público. Trata-se unicamente de uma modificação da norma 802.1d a fim de poder estabelecer uma ponte com as tramas 802.11 (nível ligação de dados).
802.11dInternationalizaçãoA norma 802.11d é um suplemento à norma 802.11 cujo objectivo é permitir uma utilização internacional das redes locais 802.11. Consiste em permitir aos diferentes equipamentos trocar informações nos intervalos de frequência e as potências autorizadas no país de origem do material.
802.11eMelhorias na qualidade do serviçoA norma 802.11e visa dar possibilidades em matéria de qualidade de serviço a nível da camada ligação de dados. Assim, esta norma tem como objectivo definir as necessidades dos diferentes pacotes em termos de banda concorrida e prazo de transmissão, de maneira a permitir, nomeadamente, uma melhor transmissão da voz e de vídeo.
802.11fItinerância (roaming)A norma 802.11f é uma recomendação para vendedores de ponto de acesso para uma melhor interoperabilidade dos produtos. Propõe o protocolo Inter-Access point roaming protocol que permite a um utilizador itinerante mudar de ponto de acesso de maneira transparente aquando de uma deslocação, independentemente das marcas dos pontos de acesso presentes na infra-estrutura rede. Esta possibilidade chama-se itinerância (ou roaming, em inglês)
802.11g A norma 802.11g oferece um elevado débito (54 Mbps teórico, 30 Mbps real) na banda de frequência dos 2.4 GHz. A norma 802.11g tem uma compatibilidade ascendente com a norma 802.11b, o que significa que materiais conformes à norma 802.11g podem funcionar em 802.11b
802.11h A norma 802.11h visa aproximar a norma 802.11 do padrão Europeu (HiperLAN 2, doù le h de 802.11h) e ficar em conformidade com o regulamento europeu em matéria de frequência e economia de energia.
802.11i A norma 802.11h tem como objectivo melhorar a segurança das transmissões (gestão e distribuição das chaves, codificação e autenticação). Esta norma baseia-se no AES (Advanced Encryption Standard) e propõe uma codificação das comunicações para as transmissões que utilizam as tecnologias 802.11a, 802.11b e 802.11g.
802.11Ir A norma 802.11r foi elaborada de maneira a utilizar sinais infravermelhos. Esta norma está agora tecnicamente ultrapassada.
802.11j A norma 802.11j é para o regulamento japonês o que o 802.11h é para o regulamento europeu.



É interessante notar a existência de uma norma baptizada “802.11b+”. Trata-se de uma norma proprietário que propõe melhorias em termos de débitos. Por outro lado, esta norma sofre de lacunas em termos de garantia de interoperabilidade na medida em que não se trata de um padrão IEEE.

Alcances e débitos

As normas 802.11a, 802.11b e 802.11g, chamadas “normas físicas” correspondem a revisões do padrão 802.11 e propõem modos de funcionamento, permitindo obter diferentes débitos em função do alcance.


PadrãoBanda de frequênciaDébitoAlcance
WiFi a (802.11a)5 GHz54 Mbit/s10 m
WiFi B (802.11b)2.4 GHz11 Mbit/s100 m
WiFi G (802.11b)2.4 GHz54 Mbit/s100 m


802.11a

A norma 802.11a permite obter um débito teórico de 54 Mbps, ou seja, cinco vezes mais do que o 802.11b, para um alcance de cerca de trinta de metros apenas. A norma 802.11a apoia-se numa codificação do tipo Ortogonal Frequency Divisão Multiplexing (OFDM) na banda de frequência 5 GHz e utiliza 8 canais que não se sobrepõem.

Assim, os equipamentos 802.11a não são por conseguinte compatíveis com os equipamentos 802.11b. Existem contudo materiais que integram microplaquetas 802.11a e 802.11b, fala-se então de materiais “dual band”.


Débito teórico
(no interior)
Alcance
54 Mbits/s10 m
48 Mbits/s17 m
36 Mbits/s25 m
24 Mbits/s30 m
12 Mbits/s50 m
6 Mbits/s70 m

802.11b

A norma 802.11b permite obter um débito teórico de 11 Mbps, para um alcance de cerca cinquenta metros em interior e até 200 metros no exterior (e mesmo além, com antenas direccionais).


Débito teórico Alcance
(em interior)
Alcance
(fora)
11 Mbits/s50 m200 m
5,5 Mbits/s75 m300 m
2 Mbits/s100 m400 m
1 Mbit/s150 m500 m

802.11g

A norma 802.11g permite obter um débito teórico de 54 Mbps para alcances equivalentes às da norma 802.11b. Por outro lado, na medida em que a norma 802.11g utiliza a banda de frequência 2,4GHZ com uma codificação OFDM, esta norma é compatível com os materiais 802.11b, com excepção de certos materiais antigos.


Débito téoricoAlcance
(em interior)
Alcance
(fora)
54 Mbits/s27 m75 m
48 Mbits/s29 m100 m
36 Mbits/s30 m120 m
24 Mbit/s42 m140 m
18 Mbit/s55 m180 m
12 Mbit/s64 m250 m
9 Mbit/s75 m350 m
6 Mbit/s90 m400 m
Para uma leitura offline, é possível baixar gratuitamente este artigo no formato PDF:
Introducao-ao-wi-fi-802-11-ou-wifi.pdf

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