WLANs ou redes locais sem fio são hoje uma tendência do mundo moderno de eliminar as interligações através de fios entre computadores e diversos outros equipamentos periféricos. Não só as indústrias e os grandes escritórios estão adotando essa solução como até mesmo a encontramos em residências. Veja nesse artigo o que são as WLANs e como funcionam.
Durante muito tempo escritórios, residências e indústrias tinham os seus computadores ligados através de redes locais ou local area networks (LAN). Com a interligação de diversos computadores é possível compartilhar dados e também o uso de certos periféricos como as impressoras.
No entanto, uma tendência crescente do mundo atual é eliminar a necessidade de fios na interligação de quaisquer dispositivos ou equipamentos eletrônicos, ou seja o mundo tende para o “sem fio”, ou “wireless”.
No caso das redes locais isso também está ocorrendo, com a eliminação de ligações físicas entre diversos dispositivos comuns como a impressora e o computador, o teclado ou o mouse com o computador, caso em que os fios são eliminados, conforme mostra a figura 1.
Com a utilização de transmissores e receptores especialmente projetados para uma comunicação eficiente de dados a curta distância, as WLANs, ou redes sem fio, começam a tomar conta de diversos tipos de aplicativos.
As vantagens das WLANs não se limitam apenas a eliminação dos fios incômodos e caros. Com elas é possível dotar os equipamentos de mobilidade, pois eles podem se comunicar a partir de diversos locais, inclusive em movimento.
O outro ponto importante a ser considerado na utilização das WLANs está na eventual dificuldade que se encontra em passar cabos em construções antigas que não têm os dutos para essa finalidade. Com as WLANs não se necessita de cabos.
Além disso, temos a velocidade de instalação e simplicidade, já que não são necessárias conexões físicas, mas o simples encaixe dos dispositivos de interfaceamento nas entradas e saídas apropriadas dos equipamentos.
Um outro benefício muito importante que encontramos nas WLAN é a escalabilidade. Os sistemas instalados sempre suportam com facilidade atualizações que ocorram nos periféricos e computadores que devam se comunicar.
Como Funciona
A ideia básica de uma WLAN é fazer com que computadores e periféricos, sempre que possível se comuniquem através de sinais de rádio, ou seja, sem o uso dos fios. Na figura 2 mostramos uma configuração típica do meio físico de uma WLAN.
As WLAN usam adaptadores que nada mais são do que transmissores/receptores de sinais de rádio. Esses adaptadores podem ser ligados às portas dos PCs, colocados internamente através do encaixe de placas nos barramentos ou ainda usando cartões PCI ( ou iSA) nos computadores desktops, por exemplo, ou outros equipamentos portáteis que devam fazer parte da rede.
Os adaptadores são denominados “pontos de acesso”. Esses adaptadores recebem, amplificam e transmitem dados através da rede e para o equipamento remoto sem fio.
Um ponto de acesso pode se comunicar com diversos dispositivos ao mesmo tempo, servindo, portanto, de um centro de distribuição e recebimento de dados. Existem pontos de acesso simples que suportam, por exemplo, apenas um usuário, comunicando-se a curta distância como no caso de um mouse sem fio em que o alcance é da ordem de dezenas de centímetros apenas.
No entanto, existem pontos de acesso de maior capacidade, com maior alcance, suportando a operação simultânea de diversos usuários. Esses pontos podem fazer a cobertura de um prédio inteiro, por exemplo.
Na figura 3 temos alguns exemplos de pontos de acesso (access point) comerciais usados em WLAN. Observe que em alguns deles podemos ter uma ou duas antenas.
Meio Físico
Denominamos meio físico o tipo de tecnologia usada na comunicação dos dados. No nosso exemplo básico falamos das ondas de rádio (RF), no entanto, esse meio não é único, se bem que seja o mais comum.
Na verdade, há uma separação dos meios em três modalidades segundo normas lançadas nos Estados Unidos em 1985: infravermelho, ondas de rádio comuns e microondas.
Para os sinais de rádio que incluem as ondas comuns e microondas, temos as seguintes faias:
902 – 928 MHz
2,4 – 2,4853 GHz
5,725 – 5,65 GHz
as potências envolvidas são muito baixas, sempre inferiores a 500 mw, o que significa que não há necessidade de se obter permissão para usar esse equipamento.
Os sistemas que fazem uso do infravermelho são semelhantes aos controles remotos comuns, mas usam as freq6uências encontradas nos links de fibras ópticas. O uso do infravermelho tem vantagens e desvantagens.
A vantagem está no fato de que são imunes à interferências de rádio e a desvantagem é que eles operam na linha de visão, ou seja, não pode existir nenhum obstáculo entre o transmissor e o receptor. Também temos o fato de que esses sistemas sofrem a influência de fontes de luz ambientes como lâmpadas fluorescentes e a própria luz solar.
Modulação
Os sistemas de WLAN utilizam a tecnologia do espectro espalhado, um sistema que originalmente foi desenvolvido para uso militar e que tem a vantagem de ser pouco sensível à interceptação e interferências.
Nesse sistema o transmissor procura constantemente pela frequência com o menor nível de interferência, fazendo sua troca constantemente. O receptor conhece as mudanças do transmissor e o acompanha de modo a não perder o sinal transmitido.
Existem duas modalidades de transmissão em espectro espalhado: sequência direta e salto de frequência. Vejamos como elas funcionam.
Espectro Espalhado por Sequência Direta (DSSS)
Nessa modalidade de transmissão o sinal é espalhado dentro da faixa desejada, por exemplo 25 MHz. Um padrão de bits denominado um chip ou código chipping é usado para modular esse sinal.
Maior o comprimento do chip, maior é a probabilidade de que os dados originais possam recuperados, no entanto isso exige maior largura de faixa.
Mesmo que um ou mais bits sejam danificados durante a transmissão, são usadas técnicas estatísticas que permitem ao receptor fazer sua recuperação. Na figura 4 temos o formato dos dados transmitidos.
Para um receptor que não esteja preparado para receber os sinais modulados dessa forma, o sinal aparece como um ruído ocupando uma faixa larga de frequências sendo portanto rejeitado ou ignorado.
Espectro Espalhado por salto de Frequência (FHSS)
Essa técnica divide a faixa ocupada em diversos sub canais, tipicamente com 1 Mhz de largura e usa uma portadora de faixa estreita que muda constantemente de frequência, num processo conhecido tanto pelo transmissor como pelo receptor.
O sinal salta então entre essas frequências transmitindo salvas curtas de dados. A sequência de dados precisa ser bem sincronizada para que a informação não se perca. Na figura 5 temos o modo como esse sistema funciona.
Esse processo é muito menos sensível à interferência pois a frequência está constantemente mudando. Isso torna o sistema extremamente difícil de interceptar obtendo-se assim um alto grau de segurança.
Problemas de reflexões
Um dos problemas que as redes sem fio enfrentam é a possibilidade de os sinais chegarem a um, receptor por diversos trajetos diferentes, conforme mostra a figura 6.
Os sinais podem refletir em paredes, objetos de metal e obstáculos chegando à antena receptora com defasagens. Essa defasagem causa um problema de interferência que pode cancelar ou reforçar os sinais, conforme o caso, e com isso fazer com que o sistema falhe.
Os sistemas FHSS resolvem esse problema simplesmente alterando automaticamente a frequência de operação, ou seja, saltando de frequência. escolhendo outra frequência os efeitos de uma eventual interferência destrutiva são cancelados ou atenuados, fazendo com que o sistema volte a funcionar normalmente.
Protocolo
A maneira como os sinais são organizados é definida pelo padrão 802.11. Esses sinais seguem uma organização semelhante aos das redes Ethernet com fio, no entanto em lugar do processo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) ele usa uma variante denominada CSMA/CA (Collision Avoidance).
Esse protocolo reduz a probabilidade de que ocorram colisões entre os sinais emitidos e transmitidos por diversas estações. Esse tipo de protocolo exige que os equipamentos sejam capazes de transmitir e receber sinais ao mesmo tempo, o que aumenta a complexidade e preço dos produtos.
Conclusão
As WLAN consistem em uma alternativa que tende a se tornar única nos próximos anos para a interligação de diversos dispositivos que troquem dados.
A convergência que se observa, quando os equipamentos de diversos tipos tendem a trocar dados sem fio, como câmeras fotográficas, impressoras, DVD players e até mesmo eletrodomésticos, será inteiramente baseada nas redes sem fio.
