Survey Padrão 802.11

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Padrão 802.11
Victória Tomé Oliveira
Universidade Federal do Ceará - UFC
Engenharia de Computação
Brazil, Ceará
Email: victoriat.oliveira@alu.ufc.br
I. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos os avanços tecnológicos estão proporci-
onando um rápido crescimento na comunicação e como con-
sequência o surgimento de várias tecnologias. Segundo Martin
Cooper, inventor do celular, o número de transmissões de
dados ou voz que conseguimos enviar pelo ar e pelo vácuo, em
todo o mundo, dobra a cada 30 meses [23]. Visto a demanda
de informação a necessidade de velocidade nas transmissões
vem sendo de extrema importância para a comunicação. Atual-
mente, com a constante evolução tecnológica, evidencia-se um
momento de adaptação no cenário de redes de computadores.
As redes sem fio tornaram-se essenciais e vêm ganhando um
espaço considerável nas tecnologias de transmissão de dados.
Além disso, a comunicação sem fio está cada vez mais
presente nos mais diversos ambientes e como consequência o
número de pessoas, equipamentos e organizações que adotam
essas redes tem crescido a cada dia. Em 1990, a Institute
of Electrical and Eletronics Engineers (IEEE), constituiu um
grupo de pesquisa com o objetivo de desenvolver padrões
para as comunicações sem fio, sendo este padrão o IEEE
802.11. Atualmente, as redes sem fio são direcionadas para
redes WLAN (Wireless Local Area Network).
Desenvolvido como uma tecnologia sem fio simples e
econômica para os melhores serviços de esforço, o IEEE
802.11 ganhou popularidade a uma taxa sem precedentes [12].
Devido ao crescimento das redes de computadores sem fio,
surgiram diversas tecnologias que possibilitam a comunicação
entre dispositivos sem fio. Nos últimos anos, houve um cres-
cimento no número de dispositivos sem fio utilizados pela
população, e a previsão e de que essa quantidade aumente
significativamente, entre os anos de 2016 e 2021 ocorrerá um
crescimento de 7,3 vezes na quantidade de dispositivos inte-
ligentes conectados [4]. De acordo com o relatório divulgado
pela Cisco em 2015, 41% de todo o tráfego era feito através
de redes WiFi, espera-se que em 2019 o percentual cresça para
53% [4].
As redes sem fio 802.11 possuem uma série de vantagens se
comparadas as redes cabeadas convencionais, primeiramente
podemos frisar o fato de não estarem restritas fisicamente à
uma conexão, sendo assim as redes sem fio concedem mais
mobilidade, facilidade de instalação, liberdade de localização
e baixo custo. As redes sem fio também tem como vantagens
a capacidade de largura de banda e de banda larga, no
entanto, as redes cabeadas podem conseguir tavas mais altas
de transmissão [3].
II. REDES WLAN (Wireless Local Area Network)
Aproximadamente nos anos 80, a Federal Communica-
tions Commission (FCC), órgão regulador norte-americano
para telecomunicações e radiodifusão, liberou uma parte dos
espectros de frequência para desenvolvimento livre, sem a for-
malidade de um licenciamento e de pagamento para utilização
de determinadas faixas de frequência. As faixas de frequência
utilizadas para Industrial Scientific and Medical (ISM) são
bandas reservadas internacionalmente para o desenvolvimento
Industrial, cientı́fico e médico. Por isso, foram definidas re-
gras de limitação de potência de transmissão e técnicas de
modulação dentro dessas faixas [7].
Uma rede sem fio é tipicamente uma extensão de uma rede
local convencional com fio, porém a rede utiliza o ar e o vácuo
para se propagar, ou seja, a rede sem fio converte pacotes de
dados em ondas de rádio ou infravermelho e os envia para um
ponto de acesso ou para outro dispositivo.
Segundo o IEEE, uma rede sem fio é um sistema que inter-
liga vários equipamentos fixos ou móveis utilizando o ar como
meio de transmissão [13]. Este padrão foi internacionalmente
difundido e adotado por vários paı́ses, inclusive o Brasil, mas
com algumas condições. No Brasil, a legislação para esse tipo
de sistema foi inicialmente estabelecida pela ANATEL, por
meio da Norma 02/93, adiante pela Norma 012/96 (resolução
209 criada em janeiro de 2000), e na atualidade, pela resolução
506 criada em julho de 2008 (regulamento sobre Equipamen-
tos de Radiocomunicação de Radiação Restrita) [7]. Na Figura
1 podemos observar as faixas destinadas a WLAN no Brasil.
Figura 1. Faixas de rádio frequência destinada para WLAN no Brasil [7].
5GHz2,4GHz900MHz
90
2M
H
z 
 
92
8M
H
z 
24
M
H
z
 24
8,
5M
H
z
 
100MHz 100MHz 255MHz 125MHz 83,5MHz 26 MHz 
51
50
M
H
z 
53
50
M
H
z 
54
70
M
H
z 
57
25
M
H
z 
58
50
M
H
z 
III. PADRÃO 802.11
Em 1990, a IEEE fundou um grupo de pesquisa, tendo como
objetivo principal o desenvolvimento de uma camada Fı́sica e
uma camada de Enlace para as redes sem fio. Em 1997, o IEEE
publicou um padrão especı́fico para redes sem fio, denominado
802.11, sendo ele o primeiro padrão construı́do destinado para
as redes sem fio. [20]. O padrão IEEE 802.11 tem recebido
diferentes designações. O padrão é chamado de Ethernet sem
fio em referência ao padrão de redes cabeadas IEEE 802.3. O
nome Wi-Fi é definido pela organização Wi-Fi Alliance a partir
do programa de certificação de interoperabilidade de produtos
que utilizam o padrão IEEE 802.11. As redes sem fio 802.11
também são chamadas de redes locais sem fio ou WLAN,
em referência à topologia de redes locais LAN (Local Area
Network) [11].
De acordo com um estudo feito por Ziouva e Kim, em uma
rede local sem fio (LAN) IEEE 802.11, quando o número de
nós aumenta, a correspondência de colisão aumentará, a taxa
de transferência total diminuirá, resultando na degradação do
desempenho do sistema. De um modo geral, quanto menor
for a quantidade de nós de rede de área local sem fio, menor
será o intervalo de tempo, o que pode reduzir o canal sem
fio de tempo livre, correspondendo ao aumento da taxa de
transferência da rede. Entretando, se o número de nós na
mesma LAN utilizar um slot maior, a taxa de colisão de
rede pode ser reduzida, melhorando a utilização do canal de
rádio [21]. Parâmetros da camada MAC IEEE 802.11 tem
um impacto importante em seu desempenho. O protocolo de
camada MAC IEEE 802.11 ideal, requer mais do que um
mecanismo simples e eficiente, ele também precisa levar em
conta a carga na rede, como o número de nós para ajustar
dinamicamente os parâmetros relevantes da concordância [21].
A. Arquitetura
O padrão IEEE 802.11 estabelece uma arquitetura para
as redes sem fio, baseada na divisão da área coberta pela
rede em células. Estas células são nomeadas de BSA (Basic
Service Area). O BSA pode modificar seu tamanho e esse
tamanho depende das caracterı́sticas do ambiente e da potência
dos transmissores/receptores utilizados nas estações [19]. Na
Figura 2, podemos ver a ilustração de uma arquitetura de rede
sem fio.
Como visto na Figura 2, uma rede sem fio é formada por
alguns elementos, esses elementos serão descritos a seguir:
1) Basic Service Set (BSS) - representa um grupo de
estações comunicando-se por radiodifusão ou infraverme-
lho em uma BSA;
2) Wireless LAN Station (STA) - Estão representando as
estações (clientes) da rede;
3) Access Point (AP) – São estações especiais responsáveis
pela captura das transmissões realizadas pelas estações
(STA) de sua BSA, destinadas a estações localizadas em
outras BSAs, retransmitindo-as, usando um sistema de
distribuição.
4) Distribution System (DS) - Representa uma infra-
estrutura de comunicação (backbone) que interliga
múltiplas BSA’s para permitir a construção de redes
cobrindo áreas maiores que uma célula;
Figura 2. Arquitetura de uma rede sem fio [19].
DS
Área de
Cobertura
BSS BSS
STA
AP
ESS
5) Extend Service Area (ESA) - representa a interligação
de vários BSAs pelo sistema de distribuição através dos
APs.
6) Extend Service Set (ESS) - Representa um conjunto de
estações formado pela união de váriosBSSs cujos APs
estão conectados a uma mesma rede convencional por um
sistema de distribuição. Nestas condições uma STA pode
se movimentar de uma célula BSS para outra permane-
cendo conectada à rede. Este processo é denominado de
roaming.
Nas redes locais sem fio com infraestrutura, existe um
elemento fundamental na arquitetura, é o ponto de acesso [19].
O ponto de acesso desempenha as seguintes funções:
1) Autenticação, associação e reassociação - Essa função
autoriza que uma estação móvel mesmo saindo de sua
célula de origem prossiga conectada à infraestrutura e não
perca a comunicação. A função que permite preservar a
continuidade da comunicação quando um usuário passa
de uma célula para outra, é conhecida como handoff ;
2) Gerenciamento de potência - Essa função permite que
as estações utilizem o modo de power save, que permite
que as estações operem economizando energia.
3) Sincronização - Essa função garante que as estações
associadas a um ponto de acesso estejam sincronizadas
por um relógio comum.
B. Modelo OSI
Na Figura 3, podemos observar a comparação do modelo
OSI com o padrão 802.11. Os padrões das redes sem fio
determinam as camadas 1 e 2 do modelo OSI, sendo elas, a
camada fı́sica e a camada de enlace de dados, respectivamente.
A camada fı́sica tem como utilidade codificar e de-
codificar os sinais, a geração e remoção de parâmetros
para sincronização, recepção e transmissão de bits e inclui
Figura 3. Comparação do padrão 802.11 com o OSI. [10].
Física
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Radiofrequência 
ou Infravermelho 
CSMA/CA
LLC 
Modelo 
IEEE 
802.11 
OSI
especificações do meio de transmissão. A camada fı́sica é
responsável por definir uma série de padrões de transmissão
e codificação, sendo os mais populares: FHSS (Frequency
Hopping Spread Spectrun), DSSS (Direct Sequence Spread
Spectrum) e OFDM (Orthogonal Frequency Division Multi-
plexing) [10].
A camada de enlace de dados é dividida em duas camadas, o
LLC (Logical Link Control) e o MAC (Media Access Control).
Cada uma delas tem funções diferentes, a camada LLC,
tem como função prover interface para camadas superiores
e executa controle de fluxo e erro de pacotes. Já a camada
MAC, na transmissão reúne os dados dentro de um pacote
com endereços e campos, fazendo a detecção de erros; na
recepção tem como função abrir os pacotes e detectar erros;
e por último, mas não menos importante, ter o controle de
acesso ao meio de transmissão [10].
Na Figura 4, podemos observar o quadro MAC de uma
rede 802.11, ele é formado por um cabeçalho MAC, um corpo
de Frame e um campo de FCS (frame check sequence). Os
números acima dos quadros são as representações dos bytes
de cada campo.
Figura 4. Quadro MAC de uma rede 802.11 [10].
Controle
do Frame
Duração/
ID
Endereço 
1 
Endereço 
2 
Endereço 
3 
Controle de
Sequência 
Endereço 
4 
Corpo do
Frame FCS 
2 2 6 6 6 62 40-2312
Cabeçalho MAC
1) Camada Fı́sica: A camada fı́sica do padrão 802.11 es-
tabelece duas técnicas de transmissão: o infravermelho e o RF.
A transmissão feita por RF aplica técnicas de espalhamento
de espectro, sendo elas: o Espalhamento de Espectro por
Salto em Frequências (FHSS) ou Espalhamento de Espectro
por Sequência Direta (DSSS) ou ainda a Multiplexação por
Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM). A camada fı́sica
do 802.11 compreende a provisão de um sinal de avaliação
de canal livre (Clear Channel Assessment signal - CCA) que
é empregado pela camada MAC para apontar se o meio está
livre. A modulação empregada define a eficiência da potência
utilizada, a sensibilidade e as taxas de transmissão que podem
ser alcançadas [5].
A taxa básica de l Mbps é gerada através de uma modulação
diferencial binária por chaveamento de fase (Difforential Bi-
nary Phase Shift Keying - DBPSK) e a taxa de 2 Mbps usa uma
modulação diferencial quaternária por chaveamento de fase
(Differential Quadrature Phase Shift Keying- DQPSK) [24]. O
espalhamento é feito por meio da divisão da banda disponı́vel
em 11 sub-canais (cada um com 11 MHz) e do espalhamento
de cada sı́mbolo de dados, usando uma sequência de Barker
de 11 chips/symbol [5].
Os padrões 802.lla, 802.llb e 802.llg modificam a camada
fı́sica do 802.11 para favorecerem taxas de transmissão mais
elevadas. O padrão 802.11b especifica taxas de transmissão
elevadas na banda de 2,4 GHz, por meio da modificação de
alguns pontos da norma básica 802.11 [1]. O padrão 802.lla faz
uso da banda de 5 GHz para poder prover taxas de até 54Mbps
e o padrão 802.llg consegue prover 54Mbps na banda de
2,4GHz [2]. Ambos complementam a norma básica do 802.11
em alguns pontos e a camada fı́sica utiliza uma multiplexação
por divisão ortogonal em freqüência (OFDM).
O OFDM transmite sinais múltiplos simultaneamente em
cima de um único caminho de transmissão. Cada sinal é
enviado dentro de uma única faixa de frequência (portadora),
o qual é modulada pelos dados que nela trafegam. O OFDM
utiliza modulação QAM (Quadrature Amplitude Madulation)
e um processamento digital, distribuindo os dados em cima
de portadoras múltiplas, distanciadas entre frequências pre-
cisas. O espalhamento provê a ortogonalidade, que impede
demodulação por frequências diferentes, dado que cada por-
tadora é identificada exclusivamente. São eliminadas faixas
de guarda e aumenta-se a eficiência do uso de espectro de
frequência [14].
Um importante aspecto da camada Fı́sica é seu sistema de
modulação, pois ele irá determinar a taxa de transmissão. A
Tabela I apresenta as modulações utilizadas em cada uma das
especificações da famı́lia 802.11 para a camada fı́sica e as
taxas de transmissão alcançadas.
Tabela I
MODULAÇÃO DA CAMADA F ÍSICA [5].
Especificação Modulação Taxa de Transmissão na PHY
802.11/802.11b/802.11g DBPSK 1 Mbps
802.11/802.11b/802.11g DQPSK 2 Mbps
802.11b/802.11g DQPSK 5,5 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 6 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 9 Mbps
802.11b/802.11g DQPSK 11 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 12 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 18 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 24 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 36 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 48 Mbps
802.11a/802.11g OFDM 54 Mbps
2) Protocolo MAC: A interferência nas redes 802.11 pode
se manifestar de duas formas distintas - compartilhamento da
capacidade do canal e interferência co-canal - dependendo do
nı́vel de sinal interferente que atinge o receptor. A explicação
para a existência de dois tipos diferentes de interferência reside
no método de acesso ao meio empregado nestas redes. As
redes 802.11 utilizam o método de acesso ao meio CSMA/CA
(Carrier Sense Multiple Access with Colision Avoidance).
Na Figura 5, podemos observar o diagrama de temporização
do CSMA/CA com acesso de fragmentação. Uma estação,
com quadros para transmitir, deve sentir o meio livre por um
perı́odo de silêncio mı́nimo, IFS (Inter Frame Space), antes
de utilizá-lo. Utilizando valores diferentes para esse perı́odo.
Figura 5. Diagrama de temporização do CSMA/CA-RTS/CT [12].
RTS
ACK0 ACK1
NAV (RTS)
NAV (CTS)
NAV (DataFrag0)
NAV (ACK0)
DataFrag0 DataFrag1
DIFS
CTS
CW
FONTE
DESTINO
OUTROS
DIFS SIFS SIFS
SIFS SIFS SIFS
INICIARADIAR ACESSO
BACKOFF
Uma unidade de dados de protocolo MAC (MPDU) contém
informações de cabeçalho, carga útil e uma verificação de
redundância cı́clica de 32 bits (CRC). O campo de duração
indica a quantidade de tempo após o final do quadro atual que
o canal será usado para concluir a transmissão bem-sucedida
do quadro de dados ou de gerenciamento. As estações usam
as informações no campo de duração para ajustar seu vetor
de alocação de rede (NAV), que indica a quantidade de tempo
que deve decorrer até que a sessão de transmissão atual sejam
concluı́da e o canal passa para o status inativo.
Antes de uma estação enviar um quadro de dados, ele
detecta o canal. Se o canal estiverinativo por pelo menos
um espaço entre quadros DCF (DIFS), o quadro será trans-
mitido. Caso contrário, um intervalo de tempo de backoff é
escolhido aleatoriamente no intervalo [0, CW). A janela de
contenção (CW) é incrementada exponencialmente com um
número crescente de tentativas de retransmitir o quadro. Após
o recebimento de um pacote correto, as estações de recepção
aguardam um intervalo de espaço entre quadros curto (SIFS) e
transmite um quadro de confirmação positivo (ACK) de volta
à estação de origem, indicando o sucesso da transmissão.
Durante o perı́odo de recuo, o temporizador de recuo é
diminuı́do em termos de tempo de slot, desde que o canal
seja determinado como ocioso. Quando o temporizador de
backoff chegar a zero, o quadro de dados é enviado. Se ocorrer
colisão, um novo intervalo de tempo de recuo é escolhido e o
procedimento de recuo inicia novamente até que algum limite
de tempo seja excedido.
Após a transmissão bem-sucedida, o CW é redefinido para
CWmin. Para aumentar ainda mais a utilização do canal sem
fio, o comprimento da carga útil é dividido em fragmentos de
tamanho menor antes que um pacote seja transmitido dentro
de um CW. A vantagem dessa técnica é que, se ocorrer um
erro durante a transmissão de um fragmento especı́fico, uma
estação não terá que esperar para recuar até que toda as
mensagens sejam transmitida. Além disso, não é necessário
retransmitir fragmentos anteriores que foram transmitidos com
êxito.
C. Canal
De acordo com o padrão IEEE 802.11, o canal utilizado
pelos dispositivos de uma mesma rede é fixo e único. A
norma 802.11 possui três extensões que definem que faixas
de frequência podem ser utilizadas e que diferentes tipos de
esquema de modulação e codificação podem ser empregados
[6].
As extensões b e g da norma 802.11 coordenam a operação
desses dispositivos na faixa de frequências ISM (Industry,
Scientific and Medical Band) de 2,4 GHz, fornecendo taxas de
transmissão de até 11 Mbps no caso do 802.11b e 54 Mbps
no caso do 802.11g. Esta banda de frequência é conhecida
como não licenciada, ou seja, nela não é necessário que
os dispositivos possuam uma licença para a operação. Eles
devem apenas atender a algumas restrições de largura de
banda e potência de transmissão. Além disso, esta faixa de
frequências não é exclusiva das redes 802.11, podendo ser
compartilhada com vários outros tipos de equipamentos: rádios
comunicadores, telefones sem fio, redes Bluetooth, fornos de
micro-ondas, etc. Estes outros dispositivos também utilizam a
banda ISM para a sua operação e dessa maneira podem causar
interferência nas redes 802.11 b e g [6].
Na banda de frequência ISM, as normas 802.11 b e g
definem 11 canais de operação com uma largura de banda de
20 MHz e uma separação entre suas frequências centrais de 5
MHz. A Figura 2.3 apresenta um esquema com os 11 canais
definidos pelas normas 802.11 b e g na banda ISM. Pode-se
perceber mais facilmente pela figura que os canais adjacentes
apresentam certo nı́vel de sobreposição espectral. Logo, como
os canais não são completamente isolados no espectro de
frequência, redes 802.11 que utilizem canais com algum nı́vel
de sobreposição podem sofrer problemas de interferência.
Apenas três canais, os canais 1, 6 e 11, não apresentam
sobreposição e podem ser utilizados ao mesmo tempo por
redes distintas de uma determinada região sem que ocorram
fenômenos de interferência [6].
Figura 6. Canais 802.11 na banda de frequências ISM. [7].
O problema da sobreposição espectral gera uma grande
restrição para as técnicas de alocação de canal nas redes
802.11, uma vez que existe um número muito limitado de
canais não interferentes disponı́veis para o uso. Esta escassez
de canais disponı́veis limita o número de redes que podem
coexistir na mesma região sem a geração de interferência
mútua [6].
As redes da outra extensão da norma IEEE 802.11, a ex-
tensão 802.11a [22], também utilizam faixas de frequência não
licenciadas para a sua operação. Neste caso, é utilizada a faixa
de 5 GHz conhecida como banda U-NII (Unlicensed National
Information Infrastructure) e esquemas de modulação que
permitem taxas de transmissão de até 54 Mbps. O 802.11a
disponibiliza nesta banda 12 canais distintos de operação,
sendo que os canais não apresentam sobreposição espectral
e podem ser utilizados sem a presença de interferência entre
canais adjacentes. Estes canais são subdivididos em canais de
banda baixa, média e alta. Os canais de banda baixa e média
utilizam as frequências mais baixas da banda U-NII e com isso
fornecem um maior alcance de transmissão, sendo indicadas
para o uso em aplicações internas (indoor). Já os canais de
banda alta utilizam as faixas de frequência mais altas da banda
U-NII e são mais indicados para o uso em aplicações 802.11
externas (outdoor) [6].
Apesar de oferecer mais canais não sobrepostos para o uso,
os dispositivos que seguem a norma 802.11a não conseguiram
ganhar muito destaque de mercado. Isto ocorreu pelo fato de
não serem compatı́veis com os dispositivos 802.11b que já
eram numerosos no mercado e também com o surgimento do
padrão 802.11g que fornecia as mesmas taxas de transmissão
e era compatı́vel com o padrão 802.11b. Além disso, as redes
do padrão 802.11a utilizam frequências de operação elevadas,
o que torna os dispositivos mais custosos e os alcances de
transmissão dos rádios menores [6].
As Tabelas II e Tabelas III apresenta os diversos canais
utilizados pelas diferentes normas 802.11 com os valores
das suas frequências centrais de operação. Vale lembrar que
estes valores seguem as normas da FCC definidas para a
operação nos Estados Unidos, que acabam sendo seguidas na
maior parte do mundo, apenas com algumas diferenças no
número de canais disponı́veis. No Japão, por exemplo, são
disponibilizados 14 canais na banda ISM, três canais a mais
dos que são permitidos nos Estados Unidos.
Tabela II
CANAIS DISPONIBILIZADOS PELO PADRÃO IEEE 802.11A.
802.11a
Banda Canal Frequência (GHz)
Baixa
36 5180
40 5200
44 5220
48 5240
Média
52 5260
56 5280
60 5300
64 5320
Alta
149 5745
153 5765
157 5785
161 5805
Tabela III
CANAIS DISPONIBILIZADOS PELO PADRÃO IEEE 802.11B E 802.11G.
802.11b e 802.11g
Canal Freqüência (GHz)
1 2412
2 2417
3 2422
4 2427
5 2432
6 2437
7 2442
8 2447
9 2452
10 2457
11 2562
1) Interferência: O método de acesso ao meio CSMA/CA
permite que as estações 802.11 próximas compartilhem o
acesso ao meio evitando transmissões simultâneas. Entretanto,
este método também faz com que as estações de redes distintas
que estão suficientemente próximas compartilhem a capaci-
dade do meio de comunicação ao utilizar o mesmo canal ou
canais sobrepostos. Os rádios 802.11 detectam as transmissões
de outras estações 802.11 ou de outros dispositivos interferen-
tes através do nı́vel de energia presente no canal de operação.
Quando o nı́vel de energia ultrapassa um determinado limiar,
conhecido como limiar de detecção de portadora (Carrier
Sense Threshold), o meio é considerado ocupado. Desta forma,
estações posicionadas próximas o suficiente para que o nı́vel
de sinal ultrapasse o limiar de detecção de portadora, irão
compartilhar o acesso ao meio e dividir a capacidade do canal
por elas utilizado [22].
O compartilhamento da capacidade do canal é uma das
formas de interferência nas redes 802.11. Esta é a forma
de interferência mais prejudicial, pois reduz drasticamente
a capacidade das estações. Considerando duas estações em
plena carga como, por exemplo, durante uma transferência
de longa duração de uma arquivo grande, pode-se dizer que
a capacidade individual de cada uma das duas estações é
reduzida à metade se elas compartilham o acesso [22].
A Figura 7 mostra um exemplo onde os alcances de
detecção de portadora e o alcance de recepção da estação A
estão em destaque. O alcancede recepção é uma caracterı́stica
que depende do nı́vel de energia do sinal recebido e da sua
relação sinal/ruı́do (Signal to Interference plus Noise Ratio)
- SINR). De acordo com o método de acesso CSMA/CA,
as estações B e C irão compartilhar o acesso ao meio com
a estação A. Além disso, também podemos dizer que as
transmissões da estação B serão recebidas corretamente pela
estação A, pois a estação B se encontra dentro do seu alcance
de recepção [22].
Outa forma de interferência nas redes 802.11, é a inter-
ferência co-canal, que funciona da seguinte forma, tendo uma
estação D fora do alcance de detecção da portadora da estação
A, sendo assim, D não é capaz de detectar as transmissões
da estação A. Neste caso, apesar de não detectado, o sinal
gerado pelas transmissões da estação A será recebido como
Figura 7. Funcionamento do CSMA/CA. [7].
Estação A
Estação B
Estação C
Estação D
Alcance de
Detecção de
Portadora
Alcance de
Recepção
interferência na estação D. A interferência co-canal tem como
efeito prejudicial o aumento do nı́vel de interferência, que
somada ao ruı́do de fundo, causa a diminuição da SINR,
piorando a qualidade dos sinais recebidos e dificultando a
decodificação dos mesmos. Estes dois fenômenos de inter-
ferência apresentados diminuem a capacidade máxima das
redes 802.11 [22].
D. Categorias
O IEEE tem estabelecido vários comitês para a criação
de padrões de apoio para o desenvolvimento da tecnologia
802.11. Estão sendo desenvolvidos novos padrões com carac-
terı́sticas variadas com a finalidade de abranger uma gama
infinita de serviços. Com base nas tecnologias de transmissão e
no espectro operacional, as revisões posteriores do 802.11 po-
dem ser classificadas em quatro categorias principais: 802.11a
(multiplexação ortogonal por divisão de frequência, OFDM,
5 GHz), 802.11b (DSSS de alta taxa, HR / DSSS, 2,4 GHz),
802.11g (OFDM, 2,4 GHz) e o 802.11n (MIMO-OFDM em
2,4GHz e/ou 5,8GHz).
1) Protocolo 802.11a: O 802.11a é baseado em OFDM e
usa uma banda de infra-estrutura nacional de informações não
licenciada de 5 GHz (U-NII) nos Estados Unidos, com uma
taxa de transmissão de 6 a 54 Mb/s [16].
2) Protocolo 802.11b: O 802.11b é baseado em HR/DSSS
e opera na faixa de 2,4 GHz industrial, cientı́fica e médica
(ISM) com taxa de transmissão de 1 a 11 Mb/s. Esta norma
especifica uma taxa de transmissão máxima de 54 Mb/s, a
mesma do 802.11a [15].
3) Protocolo 802.11d: Habilita o hardware de 802.11 a
operar em vários paı́ses onde ele não pode operar hoje por
problemas de compatibilidade, por exemplo, o IEEE 802.11a
não opera na Europa.
4) Protocolo 802.11e: O 802.11e agrega qualidade de
serviço (QoS) às redes IEEE 802.11. Em suma, 802.11e
permite a transmissão de diferentes classes de tráfego, além
de trazer o recurso de Transmission Oportunity (TXOP), que
permite a transmissão em rajadas, otimizando a utilização da
rede.
5) Protocolo 802.11f: Recomenda prática de equipamentos
de WLAN para os fabricantes de tal forma que o Access
Points (APs) possa interoperar. Define o protocolo IAPP (Inter-
Access-Point Protocole).
6) Protocolo 802.11g: O 802.11g também é baseado em
OFDM, mas usa a banda ISM de 2.4 GHz e foi formalmente
ratificado pela Junta Padrão da IEEE Standards Association
em junho de 2003 [17]. No entanto, como o 802.11g usa o
mesmo espectro entre 2,4 e 2,4835 GHz e é inerentemente
compatı́vel com o 802.11b, ele pode atrair mais atenção da
indústria do que o 802.11a padronizado anteriormente.
7) Protocolo 802.11h: O padrão 11h conta com dois me-
canismos que otimizam a transmissão via rádio: a tecnologia
TPC permite que o rádio ajuste a potência do sinal de acordo
com a distância do receptor; e a tecnologia DFS, que permite a
escolha automática de canal, minimizando a interferência em
outros sistemas operando na mesma banda.
8) Protocolo 802.11n: O 802.11n pode utilizar 2,4GHz
e/ou 5,8GHz de espectro e é baseado em MIMO-OFDM [18].
9) Protocolo 802.11ac: Iniciado em 1998, o padrão opera
em faixa de 5GHz (menos interferência). IEEE 802.11ac opera
com taxas nominais maiores que utilizam velocidade de até 1
Gbps, padronizando em 1300Mbps trabalhando na faixa de
5GHz, como ocorreu com o padrão 802.11n. de propagar as
ondas de modo uniforme para todas as direções; os roteadores
Wi-Fi reforçam o sinal para os locais onde há computadores
conectados. Outra vantagem que padrão ”AC”traz é a possibi-
lidade de conversar simultaneamente com diversos aparelhos
conectados ao roteador sem qualquer interrupção.
10) Protocolo 802.11ax: Esta nova alteração desenvolverá
novos aprimoramentos da camada fı́sica (PHY) e controle de
acesso médio (MAC) para melhorar ainda mais o desempenho
da WLAN, com foco no rendimento e na bateria duração.
Na Tabela IV, podemos observar um resumo sobre as
classificações do 802.11.
Tabela IV
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS PADRÕES 802.11 [9].
Categoria Banda
802.11a OFDM em 5GHz
802.11b HR/DSSS em 2,4GHz
802.11c Procedimento de operação de ponte
802.11d Harmonização Global
802.11e Melhorias MAC para QoS
802.11f Protocolo de ponto de acesso Interativo (IAPP)
802.11g OFDM em 2.4 GHz
802.11h Seleção dinâmica de frequência (DFS)
802.11i Segurança
802.11n MIMO-OFDM em 2,5GHz e/ou 5,8GHz
802.11ac MIMO (MU-MIMO) em 5GHz
802.11ax MIMO-OFDM em 2,4GHz e 5GHz
E. Topologia
As redes do padrão IEEE 802.11 possuem basicamente dois
modos de operação: ad hoc e infra-estruturado. Nas redes
802.11 operando no modo ad hoc, toda a comunicação dentro
da rede é realizada de maneira direta. Portanto, se a estação
A deseja se comunicar com a estação B, ela envia os seus
quadros diretamente ao destino B [8].
Figura 8. Comunicação ad hoc direta. [8].
Estação A Estação B
Se a estação B estiver dentro do alcance de transmissão
da estação A, ela receberá diretamente os quadros a ela
enviados. Caso contrário, os quadros destinados à estação B
precisarão ser encaminhados por estações intermediárias. Este
tipo de comunicação também é denominado comunicação de
múltiplos saltos (multi-hop communication) [8].
Figura 9. Comunicação ad hoc múltiplos saltos. [8].
Estação A Estação C Estação DEstação B
Já no caso das redes 802.11 infra-estruturadas, toda a
comunicação entre estações móveis, ou entre estações móveis
e estações na rede cabeada, é coordenada por um nó central
denominado ponto de acesso (Access Point - AP). O AP
é responsável por encaminhar os quadros de suas estações
clientes para os destinos internos e externos à rede 802.11.
Na Figura 10 apresenta um exemplo de rede sem fio 802.11
operando no modo infra-estruturado. Neste exemplo, se a
estação A deseja se comunicar com a estação B, primeiro
ela envia os quadros para o AP, que encaminha os mesmos
para a estação B. Neste modo de operação, as redes 802.11
formam células, que também são denominadas BSSs, e cada
uma delas opera de maneira independente em um canal fixo e
único. Além disso, não existe comunicação de múltiplos saltos
como no modo ad hoc, dentro de um BSS toda a comunicação
é realizada de/para o AP [8].
O modo de operação infra-estruturado é o mais difundido
e utilizado em aplicações de redes 802.11 por requerer menor
esforço e conhecimento técnico por parte dos usuários para a
sua utilização.
Figura 10. Exemplo de rede IEEE 802.11 infra-estruturada. [8].
Estação A
Estação B
Estação C
Ponto de
Acesso
F. Roaming
O roaming é uma importante caracterı́stica de comunicação
sem fio. Permite que estações mudem de célula e conti-
nuem enviando e recebendo informações. Sistemas de roaming
empregam arquiteturas de microcélulas que usam pontos de
acesso estrategicamente localizados. O handoff entre pontos
de acesso é totalmente transparente para o usuário.
Redes sem fio tı́picas dentro de prédios requerem mais que
apenas um AP para cobrir todos os ambientes. Dependendo do
materialde que é feito as paredes dos prédios, um AP tem um
raio transmissão que varia de 10 a 20 metros, se a transmissão
for de boa qualidade. Se um usuário passeia com uma estação
(aparelho sem fio), a estação tem que se mover de um célula
para outra. A função do roaming funciona da seguinte forma:
1) A estação, ao perceber que a qualidade da conexão atual
ao seu ponto de acesso está muito pobre, começa a buscar
por um outro ponto de acesso;
2) A estação escolhe então um novo ponto de acesso baseada
por exemplo, na potência do sinal, e envia um pedido de
adesão à célula deste novo ponto de acesso;
3) Na célula visitada, o AP desta, irá verificar se a estação
móvel visitante não havia se registrado anteriormente.
Caso esse procedimento não tenha sido efetuado, o re-
ferido AP irá informar ao AP da célula origem sobre a
nova posição. O novo AP envia uma resposta de adesão,
e a estação passa a pertencer a essa nova BSS;
4) Com isso, o AP da célula origem fica sabendo da nova
posição da estação móvel, e envia a informação a ela
destinada, como se a referida estação estivesse em sua
própria célula.
G. Conclusão
O crescimento das redes de computadores tem sido uma
realidade e vem acontecendo de forma muito rápida. As
formas de acesso a dados também têm mudado radicalmente,
em que transações que antes eram feitas de formas fixas
e centralizadas, hoje podem ser feitas de formas móveis e
distribuı́das. A cultura de utilização da informação também
vem recebendo novas filosofias da era digital.
A propensão é que no futuro próximo, as redes de longa
distância que são usadas para transporte de grande quantidade
de dados.
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