Conceitos Básico Wireless Local Network – Wlan

Neste artigo trataremos de alguns conceitos básicos relacionados a WLAN.

Conceitos esse que lhe ajudará a entender alguns pontos, apesar de serem simples poderão fazer toda a diferença na qualidade de sua rede WI-FI.

Padrões de WLAN

O IEEE publicou o primeiro padrão 802.11 de WLAN em 1997, que acabou ganhando a reputação de lento e instável. Ao longo dos anos o padrão passou por várias revisões que melhoraram sua velocidade média, funcionalidade e confiabilidade, seguindo a ordem alfabética: a, b, g, n e agora ac.

Ao suportar as novas versões melhoradas do protocolo, as recentes redes baseadas nos padrões 802.11n/ac são retrocompatíveis, ou seja, suportam antigos dispositivos legados (802.11b/g) em modo de operação misto. Além disso, a Ubiquiti emprega mecanismos proprietários nos APs UniFi quando a rede opera em modo misto para garantir o melhor desempenho possível mesmo na presença de dispositivos legados.

Historicamente as WLANs têm lutado para competir com as redes cabeadas no que diz respeito à velocidade, confiabilidade e outros problemas de ordem prática. Recentemente, no entanto, o desempenho das redes wireless melhorou dramaticamente e agora consegue competir de maneira mais escalável com as redes cabeadas. Com maiores velocidades e maior cobertura do que seus predecessores, o padrão 802.11n superou as expectativas para redes sem fio nas bandas 2G e 5G através de novas tecnologias como a operação MIMO, agregação de frames e agregação de canais. O padrão 802.11ac vai além e aumenta o throughput e traz melhorias no desempenho originalmente introduzidos pelo padrão 802.11n, no entanto apenas em 5G. Com um custo-benefício sem igual no mercado, os produtos UAP-AC da Ubiquiti oferecem redes sem fio escaláveis e verdadeiramente gigabit para as massas.

Frequências 2.4GHz e 5GHz

Dois aspectos: o primeiro é a capacidade de banda, superior em frequências maiores, o que dá ao 5.8 GHz vantagem. Em compensação, frequências mais altas tem mais dificuldade de "penetração" através de objetos, o que torna o alcance do 2.4GHz superior, sem "parar" na primeira parede que encontrar. Quer uma metáfora? Imagine que o 5.8GHz é um caminhão, que carrega muito mais coisas, mas que, na primeira rua estreita, já não passa. O 2.4GHz é uma moto, que não tem tanta capacidade, mas chega mais longe.

Outro fator que influencia é o número de aparelhos em cada frequência. A maioria dos roteadores operam em 2.4GHz, e há vários outros aparelhos em frequências próximas, como micro-ondas e telefones sem fio, que podem atrapalhar o sinal. O 5.0 GHz é um espaço menos explorado, e que sofrerá menos interferência. Voltando para nossa metáfora, a estrada para o caminhão (5.0GHz) está livre enquanto a moto (2.4GHz) pegará um congestionamento, na maioria das situações.

As altas frequências, como 2.4 e 5.0 Ghz, são frequências chamadas de visuais, ou seja, tem que haver visada entre as antenas 2.4 GHz ou entre a antenas 5.0 GHz, caso contrário não haverá link. Portanto este é o primeiro teste que se faz para avaliar a viabilidade de um link, tenta-se enxergar de um ponto, o outro, mesmo que seja com auxílio de um binóculo, se isto for possível, já é um bom começo.

Conclusão:

Para cada problema há uma melhor solução, no caso dos locais que tem uma maior aglomeração de gente, a melhor solução é a utilização da 5.8Ghz e para os locais que tem menos "poluição", a 2.4 é a melhor solução.

Veja o Vídeo: https://youtu.be/TILUry0srlM

Espectro de Rádio Não Licenciado

Por serem faixas de frequência do espectro de rádio não licenciado em todo mundo, as bandas de 2,4GHz e 5GHz permitem que praticamente qualquer pessoa possa ampliar a cobertura das redes utilizando pontos de acessos sem fio (AP). Apesar de toda essa disponibilidade universal, as bandas não licenciadas enfrentam problemas desde o uso lotado até a alocação ineficiente dos canais disponíveis; ambas características negativas que implicam no aumento da interferência de canais (co-channel). Diante desse problema, os administradores de redes sem fio devem prestar bastante atenção nos detalhes para planejar a rede wireless mais eficiente e eficaz possível.

No passado a banda de 2,4GHz era preferida em comparação à banda de 5GHz por causa das suas características de propagação. A frequência de 2,4GHz tem maior capacidade de penetrabilidade em objetos e alcança clientes em distâncias maiores. Ao longo do tempo, no entanto, a pequena quantidade de banda disponível nessa faixa de frequência não licenciada (aproximadamente 83,5MHz) ficou rapidamente lotada com a concorrência de APs. Além disso, há de se considerar a disseminação de dispositivos de consumo (por ex: telefones sem fio, babás eletrônicas, dispositivos Bluetooth) utilizando essa mesma faixa de frequência saturada.

Em comparação à faixa de 2,4 GHz, a faixa de 5 GHz oferece muito mais flexibilidade para os operadores de redes wireless devido à maior disponibilidade de banda no espectro e menor rigor nas exigências da potência de transmissão. Embora a faixa de 2,4 GHz permita a reutilização de apenas 3 canais sem sobreposição (1,6,11), a faixa de 5GHz permite cerca de 24 canais sem sobreposição, dependendo da região (36,40,149,153,etc). Por causa da abundância de canais disponíveis e das características de propagação de menor alcance, as WLANs de alta densidade são bastante beneficiadas ao utilizar a faixa de 5 GHz.

Tecnologia MIMO

MIMO é a sigla em inglês para Multiple Input Multiple Output que, em uma tradução literal, significa “Múltiplas Entradas Múltiplas Saídas”. Trata-se de um sistema que visa alcançar maiores taxas de transmissão em redes sem fios.

A tecnologia usa várias antenas para transmitir o sinal e os dados em uma rede. Assim, quanto mais antenas, mais rápida e eficiente será a transmissão e recepção dos dados aos diversos aparelhos conectados. Daí o nome “múltiplas entradas e saídas”.

Vantagens do sistema MIMO

Em uma rede wireless tradicional, o roteador pode dar atenção apenas a um dispositivo por vez. Então, imagine que você tenha um notebook, um tablet e um smartphone ligados a uma mesma rede Wi-Fi. O notebook está em uma partida online, o tablet está transmitindo um filme pelo Netflix e o smartphone fazendo streaming pelo YouTube.

O roteador primeiro transmite e recebe alguns dados da partida online, depois para de dar atenção à partida e transmite alguns pacotes de dados para o Netflix e depois para o YouTube. Embora o usuário não perceba essas paradas, é assim que os roteadores atuam.

Em um sistema MIMO de três antenas, cada uma das antenas transmite um tipo diferente de dados. Assim, voltando para a situação apresentada, uma antena ficaria dedicada para o notebook, a segunda para o smartphone e a terceira para o tablet, não havendo diminuição de velocidade.

SU-MIMO e UM-MIMO

A tecnologia MIMO ainda pode ser dividida em SU-MIMO e MU-MIMO, onde SU significa Single User (usuário único) e MU significa Multiple User (usuários múltiplos). A tecnologia MU-MIMO é a que pode transmitir diferentes tipos de dados simultaneamente.

Antena Omnidirecional

As antenas omnidirecionais irradiam seu sinal em um ângulo de 360º na horizontal e na vertical pode variar entre 3 a 30º, ou seja, ela irradia o seu sinal em todas as direções, no sentido horizontal.

Esse tipo de antena possui a vantagem de permitir que sejam estabelecidas conexões em várias direções, com uma única antena. É o caso típico de se instalar um roteador no centro de uma sala ou ambiente para captar e enviar o sinal para equipamentos localizados em toda a sala, em todas as direções. Outro uso muito comum desse tipo de antena é colocá-la em um local alto para receber sinal de diversos pontos em um bairro.

Para que esse uso seja viável, é necessário entender como é o direcionamento do sinal dessa antena. Quanto maior a potência da antena, maior o seu alcance na horizontal. Mas, em contrapartida, menor se torna o ângulo na vertical. Esse detalhe pode ser importante, quando instalamos uma antena omnidirecional em um prédio e necessitamos de seu sinal em locais logo abaixo dele. Se a antena for de grande potência, a sombra abaixo dela, ou seja, a área de cobertura de sinal é muito grande.

A grande vantagem da antena omnidirecional é que se pode estabelecer uma conexão em vária direções, com uma única antena. Já a desvantagem é que ela sofre interferências e ruídos de todos os lados, comprometendo a qualidade do sinal.

Antena Direcional

A antena direcional é mais usada para cobrir uma área bastante restrita, sendo mais útil para fazer link ponto a ponto. Elas têm a propriedade de irradiar ou receber ondas eletromagnéticas mais eficientemente em uma direção específica, porque o ângulo de radiação é muito pequeno, emitindo o sinal somente em uma direção, mas com uma potência muito grande.

Justamente por isso, são utilizadas para cobrir uma área mais restrita, com pouca perda de sinal. Como nenhuma potência é irradiada ou absorvida nas outras direções, as interferências externas também são muito pequenas e desprezíveis.

Existem dois tipos de antena direcional: as de grade, que apresentam a vantagem de serem muito leves, de baixo custo e baixa resistência a ventos. Já as antenas parabólicas de disco oferecem a vantagem de permitir maior ganho em longas distâncias.

Comunicação wireless - principais barreiras que interferem no sinal

As ondas emitidas pelas antenas dos componentes da rede sem fios são muito sensíveis a barreiras, por isso, o ideal é que não exista nenhum obstáculo físico entre elas.

Mas, na prática, é muito difícil que isso não ocorra, podendo sempre haver perda de sinal. Isso irá interferir, principalmente, no alcance do sinal e na velocidade de transmissão dos dados.

Interferências e barreiras

-Quanto mais longe da central sem fio, menor é a taxa de transferência de dados;

-Há uma perda intermitente ou até mesmo perda toral de conexão;

-Dificuldade de estabelecer uma conexão entre dispositivos sem fio.

Fontes de interferência mais comuns

Telefones sem fio de 2,4 ou 5 GHz: esses telefones que operam na mesma frequência dos aparelhos sem fio causam interferência no sinal, causando perda de dados ou perda de conexão entre cliente e estação base.

Fontes elétricas externas: como estação de energia elétrica e linhas de alimentação.

Fontes micro-ondas: utilizar o forno micro-ondas perto de computadores e roteadores wi-fi pode causar interferência.

Espelho d'água: rios e lagoas refletem muito o sinal, podendo causar severa perda no sinal.

Potencial de interferência de certos materiais

Madeira, gesso, vidro e resina: baixo potencial de interferência.

Tijolo e mármore: médio potencial de interferência.

Concreto e vidro blindado: alto potencial de interferência.

Metal: o mais alto potencial de interferência.