Quais são os principais protocolos wifi? tudo o que você precisa saber

Nesta ocasião, explicamos em detalhes quais são os principais protocolos Wifi . Até alguns anos atrás, era possível interconectar computadores usando cabos. Esse tipo de conexão é bastante popular, mas possui algumas limitações, por exemplo: você só pode mover o equipamento até o limite de alcance do cabo; Ambientes de equipamentos altos podem exigir adaptações na estrutura do edifício para a passagem de cabos; Em uma casa, pode ser necessário fazer furos na parede para que os cabos cheguem a outras salas; manipulação constante ou incorreta pode danificar o conector do cabo. Felizmente, as redes sem fio Wi-Fi surgiram para remover essas limitações.

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O uso desse tipo de rede está se tornando cada vez mais comum, não apenas em ambientes domésticos e profissionais, mas também em locais públicos (bares, cafés, shoppings, livrarias, aeroportos, etc.) e em instituições acadêmicas.

Por esse motivo, examinaremos as principais características da tecnologia Wi-Fi e explicaremos um pouco sobre como ela funciona. Como não poderia deixar de ser, você também saberá as diferenças entre os padrões Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n e 802.11ac.

Quais são os principais protocolos Wifi? O que é o Wi-Fi?

Wi-Fi é um conjunto de especificações para redes locais sem fio (WLAN), com base no padrão IEEE 802.11. O nome "Wi-Fi" é usado como uma abreviação do termo em inglês "Wireless Fidelity", embora a Wi-Fi Alliance, a principal responsável pelo licenciamento de produtos baseados em tecnologia, nunca tenha afirmado tal conclusão. É comum encontrar o nome Wi-Fi escrito como "wi-fi", "Wi-fi" ou mesmo "wifi". Todos esses nomes se referem à mesma tecnologia.

Com a tecnologia Wi-Fi, é possível implementar redes que conectam computadores e outros dispositivos (smartphones, tablets, consoles de videogame, impressoras etc.) geograficamente próximos.

Essas redes não requerem o uso de cabos, pois realizam a transmissão de dados por meio de radiofrequência. Este esquema oferece várias vantagens, entre elas: permite ao usuário usar a rede em qualquer ponto dentro da faixa de transmissão; permite a inserção rápida de outros computadores e dispositivos na rede; impede que as paredes ou estruturas do imóvel sejam de plástico ou adaptadas para a passagem de cabos.

A flexibilidade do Wi-Fi é tão grande que se tornou viável a implementação de redes que utilizam essa tecnologia nos mais variados locais, principalmente devido ao fato de que as vantagens mencionadas no parágrafo anterior costumam resultar em custos mais baixos.

Assim, é comum encontrar redes Wi-Fi disponíveis em hotéis, aeroportos, rodovias, bares, restaurantes, shopping centers, escolas, universidades, escritórios, hospitais e muitos outros locais. Para usar essas redes, o usuário precisa apenas de um laptop, smartphone ou qualquer dispositivo compatível com Wi-Fi.

Um pouco da história do Wi-Fi

A idéia de redes sem fio não é nova. A indústria está preocupada com esse problema há muito tempo, mas a falta de padronização de padrões e especificações provou ser um obstáculo, afinal, vários grupos de pesquisa estavam trabalhando com propostas diferentes.

Por esse motivo, algumas empresas como 3Com, Nokia, Lucent Technologies e Symbol Technologies (adquiridas pela Motorola) se uniram para criar um grupo para lidar com esse problema e, assim, nasceu a Aliança de Compatibilidade Sem Fio Ethernet (WECA) em 1999, que foi renomeada para Wi-Fi Alliance em 2003.

Como em outros consórcios de padronização de tecnologia, o número de empresas que aderem à Wi-Fi Alliance está aumentando constantemente. A WECA passou a trabalhar com as especificações IEEE 802.11, que na verdade não são muito diferentes das especificações IEEE 802.3. Esse último conjunto é conhecido pelo nome de Ethernet e consiste simplesmente na grande maioria das redes cabeadas tradicionais. Essencialmente, o que muda de um padrão para o outro são suas características de conexão: um tipo funciona com cabos, o outro por radiofrequência.

A vantagem disso é que não era necessário criar nenhum protocolo específico para comunicação em rede sem fio com base nessa tecnologia. Com isso, é ainda possível ter redes que usem os dois padrões.

Mas a WECA ainda tinha que lidar com outra questão: um nome apropriado para a tecnologia, fácil de pronunciar e que permitisse uma rápida associação com sua proposta, ou seja, redes sem fio. Para isso, contratou uma empresa especializada em marcas, a Interbrand, que acabou criando não apenas o nome Wi-Fi (provavelmente baseado no termo "Wileress Fidelity"), mas também o logotipo da tecnologia. A denominação foi tão amplamente aceita que a WECA decidiu mudar seu nome em 2003 para a Wi-Fi Alliance, conforme relatado.

Operação Wi-Fi

Neste ponto do texto, você está naturalmente se perguntando como o Wi-Fi funciona. Como você já sabe, a tecnologia é baseada no padrão IEEE 802.11. Mas isso não significa que todos os produtos que funcionam com essas especificações também serão Wi-Fi.

Para que um produto receba um selo com esta marca, ele deve ser avaliado e certificado pela Wi-Fi Alliance. Essa é uma maneira de garantir ao usuário que todos os produtos com o selo W i-Fi Certified seguem padrões de funcionalidade que garantem a interoperabilidade com outros equipamentos.

No entanto, isso não significa que dispositivos que não possuem um selo não funcionem com dispositivos que o possuem (ainda assim, é sempre melhor escolher produtos certificados para evitar riscos e problemas).

O padrão 802.11 estabelece padrões para a criação e uso de redes sem fio. A transmissão desse tipo de rede é feita por sinais de radiofrequência, que se espalham pelo ar e podem cobrir áreas na casa de centenas de metros.

Como existe uma grande variedade de serviços que podem usar sinais de rádio, é essencial que cada um atue de acordo com os requisitos estabelecidos pelo governo de cada país. Essa é uma boa maneira de evitar transtornos, principalmente interferências.

Existem, no entanto, alguns segmentos de frequência que podem ser utilizados sem a necessidade de aprovação direta das entidades competentes de cada governo: as bandas ISM (Industrial, Científica e Médica), que podem operar, entre outros, com os seguintes intervalos: 902 MHz - 928 MHz; 2, 4 GHz - 2, 485 GHz e 5, 15 GHz - 5, 825 GHz (dependendo do país, esses limites podem variar).

SSID (identificador do conjunto de serviços)

Vamos conhecer as versões mais importantes do 802.11, mas antes, para facilitar o entendimento, é conveniente saber que, para que uma rede seja estabelecida, é necessário que os dispositivos (também chamados STA) sejam conectados aos dispositivos que facilitam o acesso. Estes são chamados genericamente de ponto de acesso (AP). Quando uma ou mais STAs se conectam a um ponto de acesso, existe uma rede, chamada de Basic Service Set (BSS).

Por motivos de segurança e a possibilidade de existir mais de um BSS em um determinado local (por exemplo, duas redes sem fio criadas por empresas diferentes em uma área de eventos), é essencial que cada uma receba uma identificação chamada Conjunto de Serviços Identificador (SSID), um conjunto de caracteres que, depois de definido, é inserido no cabeçalho de cada pacote de dados na rede. Em outras palavras, o SSID é o nome dado a cada rede sem fio.

Protocolos Wi-Fi

A primeira versão do padrão 802.11 foi lançada em 1997, após aproximadamente 7 anos de estudos. Com o surgimento de novas versões (a serem abordadas posteriormente), a versão original ficou conhecida como 802.11-1997 ou 802.11 legado.

Por ser uma tecnologia de transmissão por radiofrequência, o IEEE (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) determinou que o padrão poderia operar na faixa de frequências de 2, 4 GHz e 2, 4835 GHz, uma das bandas ISM mencionadas acima.

Sua taxa de transmissão de dados é de 1 Mb / s ou 2 Mb / s (megabits por segundo), e é possível usar as técnicas de transmissão DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) e Spectrum Spread Frequency Hopping (FHSS).

Essas técnicas permitem transmissões usando vários canais dentro de uma frequência; no entanto, o DSSS cria vários segmentos das informações transmitidas e as envia simultaneamente para os canais.

A técnica do FHSS, por sua vez, utiliza um esquema de “salto de frequência”, no qual as informações transmitidas usam uma frequência em um determinado período e, por outro, outra freqüência.

Esse recurso faz com que o FHSS tenha uma taxa de transmissão de dados um pouco menor, por outro lado, torna a transmissão menos suscetível a interferências, uma vez que a frequência usada muda constantemente. O DSSS acaba sendo mais rápido, mas é mais provável que sofra interferência, uma vez que todos os canais são usados ​​ao mesmo tempo.

802.11b

Uma atualização para o padrão 802.11 foi lançada em 1999 e foi chamada 802.11b. A principal característica desta versão é a possibilidade de estabelecer conexões nas seguintes velocidades de transmissão: 1 Mb / s, 2 Mb / s, 5, 5 Mb / se 11 Mb / s.

A faixa de freqüência é a mesma usada pelo 802.11 original (entre 2, 4 e 2, 4835 GHz), mas a técnica de transmissão é limitada ao espectro espalhado por sequência direta, uma vez que o FHSS acaba desconsiderando os padrões estabelecidos pelo a Federal Communications Commission (FCC) quando usada em transmissões com taxas superiores a 2 Mb / s.

Para trabalhar efetivamente em velocidades de 5, 5 Mb / se 11 Mb / s, o 802.11b também usa uma técnica chamada Complementary Code Keying (CCK).

A área de cobertura de uma transmissão 802.11b pode teoricamente atingir 400 metros em ambientes abertos e atingir 50 metros em locais fechados (como escritórios e residências).

É importante observar, no entanto, que o alcance da transmissão pode ser influenciado por vários fatores, como objetos que causam interferência ou impedem a propagação da transmissão de onde estão.

É interessante notar que, para manter a transmissão o mais funcional possível, o padrão 802.11b (e os padrões sucessores) podem fazer com que a taxa de transmissão de dados diminua para seu limite mínimo (1 Mb / s) como um estação fica mais distante do ponto de acesso.

O inverso também é verdadeiro: quanto mais próximo do ponto de acesso, maior a velocidade de transmissão.

O padrão 802.11b foi o primeiro a ser adotado em larga escala, sendo, portanto, um dos responsáveis ​​pela popularização das redes Wi-Fi.

802.11a

O padrão 802.11a foi lançado no final de 1999, na mesma época que a versão 802.11b.

Sua principal característica é a possibilidade de operar com taxas de transmissão de dados nos seguintes valores: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / se 54 Mb / s. O alcance geográfico de sua transmissão é de aproximadamente 50 metros. No entanto, sua frequência operacional é diferente do padrão 802.11 original: 5 GHz, com canais de 20 MHz dentro desse intervalo.

Por um lado, o uso dessa frequência é conveniente, pois apresenta menos possibilidades de interferência, afinal, esse valor é pouco utilizado. Por outro lado, pode trazer alguns problemas, uma vez que muitos países não possuem regulamentos para essa frequência. Além disso, esse recurso pode causar dificuldades de comunicação com dispositivos que operam nos padrões 802.11 e 802.11b.

Um detalhe importante é que, em vez de usar DSSS ou FHSS, o padrão 802.11a faz uso de uma técnica conhecida como Multiplexagem por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM). Nele, as informações a serem transferidas são divididas em vários pequenos conjuntos de dados que são transmitidos simultaneamente em diferentes frequências. Eles são usados ​​de maneira que um interfira no outro, fazendo com que a técnica OFDM funcione de maneira bastante satisfatória.

Apesar de oferecer taxas de transmissão mais altas, o padrão 802.11a não se tornou tão popular quanto o padrão 802.11b.

802.11g

O padrão 802.11g foi lançado em 2003 e é conhecido como o sucessor natural da versão 802.11b, pois é totalmente compatível com ele.

Isso significa que um dispositivo que funciona com 802.11g pode se comunicar com outro que funciona com 802.11b sem nenhum problema, exceto pelo fato de que a taxa de transmissão de dados obviamente limita o máximo permitido por este último.

A principal atração do padrão 802.11g é poder trabalhar com taxas de transmissão de até 54 Mb / s, como acontece com o padrão 802.11a.

No entanto, diferentemente desta versão, o 802.11g opera em frequências na faixa de 2, 4 GHz (canais de 20 MHz) e tem quase a mesma potência de cobertura que seu antecessor, o padrão 802.11b.

A técnica de transmissão usada nesta versão também é OFDM, no entanto, ao se comunicar com um dispositivo 802.11b, a técnica de transmissão se torna DSSS.

802.11n

O desenvolvimento da especificação 802.11n começou em 2004 e terminou em setembro de 2009. Durante esse período, vários dispositivos compatíveis com a versão inacabada do padrão foram lançados.

A principal característica do protocolo 802.11n é o uso de um esquema chamado MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), capaz de aumentar consideravelmente as taxas de transferência de dados combinando várias rotas de transmissão (antenas). Com isso, é possível, por exemplo, o uso de dois, três ou quatro transmissores e receptores para a operação da rede.

Uma das configurações mais comuns nesse caso é o uso de pontos de acesso que usam três antenas (três caminhos de transmissão) e STAs com o mesmo número de receptores. Adicionando esse recurso em combinação com o refinamento de suas especificações, o protocolo 802.11n é capaz de transmitir na faixa de 300 Mb / s, teoricamente, pode atingir velocidades de até 600 Mb / s. No modo de transmissão mais simples, com um caminho de transmissão, o 802.11n pode atingir 150 Mb / s.

Em relação à sua frequência, o padrão 802.11n pode funcionar com as bandas de 2, 4 GHz e 5 GHz, o que o torna compatível com os padrões anteriores, mesmo com o 802.11a. Cada canal nessas faixas possui, por padrão, 40 MHz de largura.

Sua técnica de transmissão padrão é o OFDM, mas com certas modificações, devido ao uso do esquema MIMO, sendo, portanto, frequentemente chamado de MIMO-OFDM. Alguns estudos sugerem que sua área de cobertura pode exceder 400 metros.

802.11ac

O sucessor do 802.11n é o padrão 802.11ac, cujas especificações foram quase totalmente desenvolvidas entre 2011 e 2013, com a aprovação final de suas características pelo IEEE em 2014.

A principal vantagem do 802.11ac está na sua velocidade, estimada em até 433 Mb / s no modo mais simples. Mas, em teoria, é possível fazer com que a rede exceda 6 Gb / s em um modo mais avançado que use múltiplos caminhos de transmissão (antenas), com no máximo oito. A tendência é que a indústria priorize equipamentos com o uso de até três antenas, atingindo a velocidade máxima em torno de 1, 3 Gb / s.

Também chamado de WiFi 5G, o 802.11ac funciona na frequência de 5 GHz, sendo que, dentro dessa faixa, cada canal pode ter, por padrão, a largura de 80 MHz (160 MHz opcional).

O protocolo 802.11ac também possui as técnicas de modulação mais avançadas. Mais precisamente, ele funciona com o esquema MU-MUMO (Multi-User MIMO), que permite a transmissão e recepção de sinais de vários terminais, como se estivessem trabalhando em colaboração, na mesma frequência.

Também destaca o uso de um método de transmissão chamado Beamforming (também conhecido como TxBF), que é opcional no padrão 802.11n: é uma tecnologia que permite ao dispositivo transmissor (como um roteador) avaliar a comunicação com um dispositivo cliente otimizar a transmissão em sua direção.

Outros padrões 802.11

O padrão IEEE 802.11 possui (e terá) outras versões além das mencionadas acima, que não se tornaram populares por vários motivos.

Um deles é o padrão 802.11d, que é aplicado apenas em alguns países onde, por algum motivo, não é possível usar alguns dos outros padrões estabelecidos. Outro exemplo é o padrão 802.11e, cujo foco principal é a QoS (Qualidade de Serviço) das transmissões, ou seja, a qualidade do serviço. Isso torna este modelo interessante para aplicativos que são severamente afetados por ruído (interferência), como comunicações VoIP.

Há também o protocolo 802.11f, que funciona com um esquema conhecido como relé que, em resumo, faz com que um dispositivo desconecte-se de um ponto de acesso de sinal fraco e se conecte a outro ponto de acesso de sinal mais forte, dentro da mesma rede. O problema é que alguns dos fatores podem fazer com que esse procedimento não ocorra corretamente, causando transtornos ao usuário. As especificações 802.11f permitem uma melhor interoperabilidade entre pontos de acesso para diminuir esses problemas.

O padrão 802.11h também merece destaque . Na verdade, esta é apenas uma versão do 802.11a que possui recursos de controle e modificação de frequência. Isso porque a frequência de 5 GHz (usada pelo 802.11a) é aplicada em uma variedade de sistemas na Europa.

Existem vários outros recursos, mas, a menos que por razões específicas, é aconselhável trabalhar com as versões mais populares, de preferência com a mais recente.

Palavras finais

Este artigo fez uma apresentação básica dos principais recursos que o Wi-Fi implica. Suas explicações podem ajudar quem quiser entender um pouco mais sobre a operação de redes sem fio baseadas nessa tecnologia e que pode servir de introdução para quem deseja aprofundar o assunto.

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