O Site do Hardware Livre - OSHW

Redes sem fio - Wireless (TEL030)

A tendência atual é de que cada vez mais equipamentos eletrônicos dos mais diversos tipos troquem dados entre si. Não apenas computadores e periféricos mas também eletro-eletrônicos como eletrodomésticos, celulares, televisores e outros equipamentos façam parte de um sistema único capaz de compartilhar dados. Evidentemente, a presença de uma grande quantidade de fios ligando tais equipamentos é um problema e esse problema é resolvido pelo uso de redes sem fio. Como funcionam essas redes é o que veremos nesse artigo.

Nada mais desagradável do que vermos uma enorme quantidade de fios por trás de nossos computadores interligando periféricos como o monitor, impressora, câmara de vídeo, microfone, modem e muito mais. A figura 1 mostra isso.

 

Exemplo de ligação de equipamentos
Exemplo de ligação de equipamentos

 

Além dos problemas estéticos, esse emaranhado de fios também é um convite a falhas que podem ocorrer facilmente e em alguns darem muito trabalho para serem localizadas.

Evidentemente, a utilização do USB (Universal Serial Bus) ajuda a reduzir esses problemas, mas não é a solução ideal.

A tendência atual é a mobilidade e mais do que isso, a possibilidade de qualquer equipamento compartilhar dados com outro. O celular pode enviar fotos ao computador, o computador pode ordenar ao microondas que ligue em determinado horário e assim por diante.

É claro que tudo isso tem de ser feito sem a ajuda de fios e é nesse ponto que entra o que se denomina tecnologia Wireless ou "sem fio".

 

Redes Sem Fio

Uma rede que integre computador e outros equipamentos usando fios tem uma topologia que depende de seu uso, conforme mostra a figura 2.

 

Topologia de uma rede.
Topologia de uma rede.

 

Os diversos equipamentos que fazem parte dessa redes trocam dados usando cabos. Evidentemente, para que isso funcione, os equipamentos devem usar uma linguagem comum.

No caso das redes sem fio, o meio físico que interliga os equipamentos é eliminado podendo ser substituído por três diferentes tecnologias: infravermelho, laser ou RF (radio freqüência).

O Laser e o Infravermelho (IR) têm a desvantagem de serem direcionais e não atravessarem obstáculos físicos, conforme sugere a figura 3,

 

Tecnologia laser oi IR.
Tecnologia laser oi IR.

 

Por esse motivo essas tecnologias são apenas empregadas nos casos em que esses problemas não existem.

O mais comum é o usado dos sinais de rádio (RF) que, além de terem um alcance maior sob determinadas condições, podem atravessar obstáculos, conforme mostra a figura 4.

 

Tecnologia RF.
Tecnologia RF.

 

Nesse caso, cada equipamento possui um transmissor e um receptor de rádio, sintonizados nas mesmas freqüências de modo que possam se comunicar.

 

Vantagens e Desvantagens

Existem vantagens e desvantagens na utilização de sinais de rádio para que dispositivos troquem dados.

 

As desvantagens são:

a) Os sinais de rádio são sensíveis à interferências - se o ambiente tiver fontes de ruídos ou interferência, o desempenho de uma rede sem fio pode ser comprometido.

b) Segurança - os sinais de rádio se espalham em todas as direções. Por isso, existe a possibilidade de que um sistema não autorizado intercepte os dados trocados entre outros dois equipamentos, conforme mostra a figura 5.

 

Problemas de segurança.
Problemas de segurança.

 

c) Alcance - a presença de obstáculos pode reduzir o alcance do sistema.

d) Desempenho - nem sempre é possível fazer a troca de dados na velocidade que a aplicação exige.

 

As vantagens são:

a) Mobilidade total dos equipamentos que podem ser totalmente portáteis.

b) Preservação da estética não existindo mais a grande quantidade de cabos visíveis.

c) Facilidade de implantação de uso

 

As freqüências

O espectro das radio freqüências está congestionado com uma infinidade de aplicações que vão das comunicações móveis e a radiodifusão a TV e o radar.

Assim, um dos problemas iniciais foi a escolha de uma freqüência para esse tipo de aplicação. Foram escolhidas as faixas denominadas ISM (Industrial Scientific Medical) usadas justamente para aplicações industriais, científicas e médicas nas faixas de 900 MHz, 2,4 GHz e 5 GHz.

No Brasil foram adotados 11 canais da faixa de 2,4 GHz conforme mostra a figura 6.

 

Canais
Canais

 

Esses canais vão de 2,400 GHz a 2,484 GHz estando portanto na faixa das microondas.

Pela sua freqüência, esses sinais são bastante sensíveis podendo sofrer principalmente com a presença de obstáculos o que reduz de certa forma o seu alcance.

Assim, no projeto de redes sem fio que operem nessa faixa de freqüência são bastante críticos as antenas, a construção do equipamento, o local em que ele vai funcionar, etc.

Sinais absorvidos por obstáculos, sinais refletidos são alguns problemas que podem afetar o desempenho de uma rede sem fio.

Isso significa que os equipamentos que vão fazer parte dessa rede devem possuir transmissores e receptores aptos a funcionar nos canais indicados, com antenas bem localizadas e quando em operação devem ficar em locais que permitam uma comunicação eficiente.

Para essa finalidade existem diversos tipos de placas ou acessórios que permitem dotar um equipamento de recursos para a comunicação sem fio, ou seja, para incorporarem redes sem fio.

Uma primeira solução consiste no uso de placas de rede sem. Essas placas, conforme mostra a figura 7 podem ser do tipo PCI, PCMCIA ou USB, sendo encaixadas ou conectadas a topdesks ou notebooks ou outros equipamentos que tenham recursos para sua instalação.

 

 

Placa adaptadora PCI Wireless - Observe a posição da antena
Placa adaptadora PCI Wireless - Observe a posição da antena

 

Uma outra forma de se fazer contacto sem fio que dispositivos que usem essa tecnologia é através de pontos de acesso ou "access point".

Esse ponto de acesso consiste num transceptor que é ligado a uma rede que faça uso de fios. Através dele, os elementos dessa rede podem se comunicar com outros que fazem uso da tecnologia sem fio e que estejam dentro do seu alcance, conforme mostra a figura 8.

 

 

Usando o ponto de acesso
Usando o ponto de acesso

 

Topologias

Para que os diversos dispositivos troquem dados de forma coerente e segura é preciso haver uma certa organização. Essa organização, ou a forma como os dispositivos podem trocar os dados é denominada "topologia". Para as redes sem fio existem duas topologias.

 

a) Topologia Estruturada

Nessa topologia, conforme mostra a figura 9, existe um ponto de acesso que gerencia a troca de dados entre os dispositivos que desejam se comunicar.

 

Topologia estruturada.
Topologia estruturada.

 

O alcance vai depender justamente do ponto de acesso, pois somente os dispositivos que estiverem dentro de seu raio de ação podem se comunicar.

 

b) Topologia ad hoc

Nessa topologia, não existe uma organização, conforme mostra a figura 10.

 

Topologia ad hoc.
Topologia ad hoc.

 

Basta que dois dispositivos quaisquer consigam enviar e receber sinais para que eles possam trocar dados. O alcance vai depender portanto, da capacidade de enviar e receber sinais dos dispositivos que devem trocar dados.

 

Os Padrões

Evidentemente, para que dois dispositivos possam trocar dados através de sinais de rádio eles devem "falar" a mesma língua. Existe portanto uma padronização que é dada pela norma IEEE (Instituto dos Engenheiros Eletrônicos e Eletricistas dos Estados Unidos), denominada IEEE 802.11.

Essa norma estabelece os protocolos, ou seja, as regras de acesso ao meio (MAC) da camada física (PHY), ou seja, o modo como os sinais são enviados e modulados.

Nessa norma a transmissão é feita pelo que se denomina Espectro Espalhado (Spread Spectrum) com saltos de freqüência (Frequency Hoping).

O que esse processo faz é mudar constantemente a freqüência usada nos pacotes de informação de modo a contornar interferências, evitar conflitos de dados, garantindo assim a sua integridade. Na 802.11 a taxa de transmissão é de 1 ou 2 Mbps (Megabits por segundo) na faixa de freqüências de 2,4 GHz.

A 802.11 sofreu uma série de aperfeiçoamentos, vindo logo a seguir a 802.11a e b.

Nesse padrão a velocidade de troca de dados aumentou para até 54 Mbps e em lugar do spread spectrum ela trabalha com o OFDM, que é uma técnica mais eficiente de transmissão. Os equipamentos que usam padrão são capazes de fazer o "fall back", ou seja, eles vão teste a velocidade que o sistema aceita reduzindo gradualmente para 48, 36, 24 Mbps, etc até encontra o melhor valor para uma troca eficiente de dados.

A faixa de freqüências usada é 5 GHz, ela é menos sujeita a interferências de outros equipamentos que usam a faixa de 2,4 GHz.

Existe ainda o padrão 802.11g que é uma extensão do 802.11b que também apresenta características próprias para determinados tipos de aplicação.

 

Convergência e VoIP

Uma tendência irreversível ao nosso ver mostrada pela tecnologia da informação é a convergência. Entendemos por convergência a possibilidade de qualquer dispositivo que trabalhe com dados, som e imagem poderem se comunicar, conforme mostra a figura 11.

 

Convergência.
Convergência.

 

Não apenas computadores poderão trocar dados entre si, mas também dispositivos que trabalhem com sons e imagens como telefones comuns, telefones celulares, televisores, eletrodomésticos, câmaras fotográficas e muito mais.

Nessa tecnologia destaca-se o que se denomina VoIP ou Voz sobre IP, onde IP é o Internet Protocol ou Protocolo de Internet.

O que se faz nesse caso é digitalizar a voz de modo que ela possa ser transmitida na forma de pacotes de dados, de forma semelhante a usada na internet. Qualquer dispositivo que possa receber dados ou transmitir na forma digital poderá trabalhar com a voz.

Uma primeira possibilidade para isso está na possibilidade de se usar o telefone através da Internet, conforme mostra a figura 12.

 

VoIP.
VoIP.

 

Isso evita a tarifação, e além disso outros serviços como envio de imagens também podem ser implementados. Para que o VoIP possa ser usado, basta ter o software apropriado como o PC Phones.

 

Conclusão

A tecnologia wireless está ai. VoIP, eletrodomésticos que se comunicam sem fio com seu computador ou com qualquer outro ligado à Internet. Celulares que enviam fotos para o PC sem fio, memórias de bolso que transferem dados para o PC ou outro equipamento são alguns exemplos do que essa tecnologia está trazendo.

Muitos do que a tecnologia Wireless pode oferecer já está ao nosso alcance ou sendo usado em muitos locais que freqüentamos. Saber como ela funciona é de grande importância para todos que trabalham com eletrônica ou estão envolvidos com ela de alguma forma.

BUSCAR DATASHEET

 


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

Novidades de Outubro (OP196)

Ainda repercutindo nosso mês de aniversários, completamos o mês com a participação da IoT Latin America 2019 onde atendemos nossos amigos no estande da Mouser Electronics. Como sempre, tivemos a satisfação de encontrar amigos, colaboradores e clientes, trocando ideias sobre negócios e o futuro da tecnologia.

 

Leia mais...

Absurdo
O absurdo é o mistério dos incrédulos.
Mário da Silva Brito Diário Intemporal - Ver mais frases


Instituto Newton C Braga
Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site

Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)