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1.1 Redes Locais Sem Fio IEEE 802.11

Uma rede sem fio (Wireless) é tipicamente uma extensão de uma rede local (Local Area Network - LAN) convencional com fio, criando-se o conceito de rede local sem fio (Wireless Local Area Network - WLAN). Uma WLAN converte pacotes de dados em onda de rádio ou infravermelho e os envia para outros dispositivos sem fio ou para um ponto de acesso que serve como uma conexão para uma LAN com fio.

“Uma rede sem fio é um sistema que interliga vários equipamentos fixos ou móveis utilizando o ar como meio de transmissão”[IEEE 802.11a].

Figura 1.1- Conexão de uma rede sem fio com uma convencional com fio

O IEEE constituiu um grupo chamado de Wireless Local-Area Networks Standard Working Group, com a finalidade de criar padrões para redes sem fio, definindo um nível físico para redes onde as transmissões são realizadas na freqüência de rádio ou infravermelho, e um protocolo de controle de acesso ao meio, o DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC). Esse padrão é denominado de Projeto IEEE 802.11 [Soares95]  e tem, entre outras, as seguintes premissas: suportar diversos canais; sobrepor diversas redes na mesma área de canal; apresentar robustez com relação a interferência; possuir mecanismos para evitar nós escondidos; oferecer privacidade e controle de acesso ao meio [Camara00].

A Figura 1.2 ilustra o padrão IEEE 802.11, comparando com o modelo padrão de redes de computadores, o RM-OSI da ISO (Reference Model – Open Systems Interconnection of the International Standardization Organization).

Figura 1.2 - Comparação do padrão 802.11 com o RM-OSI

A maioria das redes sem fio é baseada nos padrões IEEE 802.11 e 802.11b (sendo este último evolução do primeiro), para comunicação sem fio entre um dispositivo e uma rede LAN. Esses padrões permitem transmissão de dados de 1 a 2Mbps, para o padrão IEEE 802.11, e de 5 a 11Mbps, para o padrão IEEE 802.11b, e especificam uma arquitetura comum, métodos de transmissão, e outros aspectos de transferência de dados sem fio, permitindo a interoperabilidade entre os produtos.

Duas razões contribuíram bastante para que a tecnologia sem fio avançasse: a aprovação do padrão IEEE 802.11, em 1997, o que ajudou a tornar as WLAN uma realidade; e o barateamento dos equipamentos para WLAN, que fizeram com que as redes sem fio ficassem mais acessíveis para algumas empresas, aumentando consideravelmente a comercialização de produtos para computadores móveis, como o cartão PCMCIA para Notebook e o cartão ISA/PCI para PCs.

1.2 Arquitetura de Rede Sem Fio 802.11

O padrão IEEE 802.11 define uma arquitetura para as redes sem fio, baseada na divisão da área coberta pela rede em células. Essas células são denominadas de BSA (Basic Service Area). O tamanho da BSA (célula) depende das características do ambiente e da potência dos transmissores/receptores usados nas estações. Outros elementos fazem parte do conceito da arquitetura de rede sem fio, quais sejam [Soares95]:

·        BSS (Basic Service Set) – representa um grupo de estações comunicando-se por radiodifusão ou infravermelho em uma BSA.

·        Ponto de acesso (Access Point – AP) – são estações especiais responsáveis pela captura das transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, destinadas a estações localizadas em outras BSAs, retransmitindo-as, usando um sistema de distribuição.

·        Sistema de distribuição – representa uma infra-estrutura de comunicação que interliga múltiplas BSAs para permitir a construção de redes cobrindo áreas maiores que uma célula.

·        ESA (Extend Service Area) – representa a interligação de vários BSAs pelo sistema de distribuição através dos APs.

·        ESS (Extend Service Set) – representa um conjunto de estações formado pela união de vários BSSs conectados por um sistema de distribuição.

A Figura 1.3, apresenta união de duas BSSs conectados por um sistema de distribuição.

Figura 1.3 – União de duas BSS  formando uma ESS [Soares95, Pag 271]

A identificação da rede ocorre da seguinte maneira: cada um dos ESSs recebe uma identificação chamada de ESS-ID; dentro de cada um desses ESSs, cada BSS recebe uma identificação chamada de BSS-ID. Então, o conjunto formado por esses dois identificadores (o ESS-ID e o BSS-ID), formam o Network-ID de uma rede sem fio padrão 802.11 [Soares95].

Apesar dos elementos que fazem parte da arquitetura sem fio possibilitar a construção de uma rede abrangendo áreas maiores do que um ambiente local, o projeto do IEEE 802.11 limita o padrão IEEE 802.11 às redes locais, com ou sem infra-estrutura.

Numa rede WLAN sem infra-estrutura (conhecidas por redes Ad Hoc), as estações se comunicam numa mesma célula, sem a necessidade de estações especiais, ou seja, sem necessidade dos APs para estabelecer as comunicações. Numa rede local com infra-estrutura, é necessária a interconexão de múltiplos BBSs, formando um ESS. Nesse caso, a infra-estrutura é representada pelos APs, e pelo sistema de distribuição que interliga esses APs. O sistema de distribuição, além de interligar os vários pontos de acesso, pode fornecer os recursos necessários para interligar a rede sem fio a outras redes, e ele, o sistema de distribuição, geralmente é representado por um sistema de comunicação com fio (cobre ou fibra) [IEEE802.11a].

Um elemento fundamental na arquitetura de rede local sem fio com infra-estrutura é o ponto de acesso, que desempenha as seguintes funções[Soares95]:

·        autenticação, associação e reassociação: permite que uma estação móvel mesmo saindo de sua célula de origem continue conectada à infra-estrutura e não perca a comunicação.

A função que permite manter a continuidade da comunicação quando um usuário passa de uma célula para outra, é conhecida como handoff [Alencar98].

·        gerenciamento de potência: permite que as estações operem economizando energia, através de um modo chamado de power save.

·        Sincronização: garante que as estações associadas a um AP estejam sincronizadas por um relógio comum.