O uso da comunicação sem fio é bastante difundido na atualidade. A sociedade moderna a utiliza, de forma frequente, em aparelhos como celulares, PDA, notebook, rádio e televisão, para acessar uma variada gama de informações. Tais equipamentos utilizam sistemas de transmissão de dados por rádio frequência (i.e., por meio de um tipo de onda eletromagnética). Nesse cenário, pode-se destacar a aplicação de redes sem fio para as mais diversas atividades, a exemplo do monitoramento de fábricas, do controle de semáforos, avaliação do fluxo de carros, monitoramento de linhas de transmissão de energia, situações de desastres ambientais e no suporte em campos de batalha.
Isso ocorreu graças ao padrão IEEE 802.11, ou popularmente conhecido como Wi-Fi, em 1999. Com isso, a instalação se tornou mais simples para os usuários, e o processo de desenvolvimento de equipamentos de comunicação sem fio foi barateado.
As redes sem fio IEEE 802.11 foram uma das grandes novidades tecnológicas dos últimos anos. Atualmente, é um padrão muito comum em conectividade sem fio para redes locais.
Portanto, é comum observar em vários lugares uma ocupação intensa na faixa de frequência de 2,4 GHz, utilizada no padrão IEEE 802.11, resultante das redes sem fio operando nessas regiões. O sinal de transmissão de cada uma dessas redes gera interferência nas demais redes vizinhas. Essa interferência acaba piorando a qualidade do sinal percebido pelos receptores, fazendo com que a qualidade da conexão entre os nós degrade proporcionalmente à ocupação da faixa espectral na vizinhança de operação da rede. Algumas redes, com intuito de tentar melhorar a qualidade da conexão, têm a potência do seu sinal aumentado até o limite de potência permitido por lei, prejudicando ainda mais a operação das demais redes que operam dentro de limites de potência inferiores.
Porém, a ISM (Industrial Scientific and Medical), um conjunto de faixas para uso livre determinado pela International Telecomunication Union (ITU), não só disponibilizou a faixa de 2,4 GHz para uso livre, como também outras faixas. A faixa correspondente a 5 GHz também está disponível para uso livre, mas pelo o padrão IEEE 802.11a*, que opera nessa faixa de frequência, possui algumas limitações quanto ao seu alcance perante ao ambientes com obstáculos, como escritórios, residências, entre outros. Por isso, existe uma procura de outra faixa livre do IMS que não esteja dentro do padrão IEEE 802.11. Existem alguns fabricantes que produzem rádios sem fio que operam na faixa de 900 MHz, essa também é uma faixa livre da ISM, que implementa o padrão IEEE 802.11b** ou IEEE 802.11g***. Mas será que esses padrões estão realmente adequados para serem utilizados nessa faixa de frequência?
Tentando responder essa pergunta, está sendo desenvolvido no Laboratório de Teleinformática (LATEC)/DSC/UFCG, pelo mestrando Rafael de Brito Cândido Gomes com ajuda do aluno da graduação Luiz Machado Teixeira, sob a orientação do professor Marco Aurélio Spohn, uma pesquisa que visa verificar se os padrões IEEE 802.11b e IEEE 802.11g são adequados para operar na faixa de frequência de 900 MHz.
Para atingir esse objetivo, está sendo realizada uma análise comparativa de desempenho, com uma rede sem fio operando na faixa de frequência de 2,4 GHz, para os padrões IEEE 802.11b e IEEE 802.11g. São realizados experimentos para análise de desempenho na camada de rede e na camada de enlace, quanto na ocupação espectral, para a comparação entre as duas faixas.
O experimento consiste na transmissão de fluxo constante de pacotes gerados por um programa de geração de tráfego de redes entre duas Single Board ComputerM (SBC). De acordo com a figura a seguir, a SBC A é base station, ou ponto de acesso da rede, a qual a SBC B se associa. Uma vez associada, a SBC A começa a transmissão do fluxo de pacotes para SBC B. Por fora, é capturado o comportamento do espectro eletromagnético com um analisador de espectro. Uma vez terminada a transmissão, são obtidos logs gerados pelo programa de geração de tráfico de rede, sendo possível realizar a comparação com os outros testes feitos para a outra faixa de frequência.
Se você ficou interessado pela pesquisa e gostaria de saber mais detalhes, visite o LATEC (última sala no 1º piso do bloco CN) ou entre em contato com Rafael Gomes (rafaeldebrito2@gmail.com) ou com o professor Spohn (maspohn@dsc.ufcg.edu.br)
* O IEEE 802.11a chega a alcançar velocidades de 54 Mbps dentro dos padrões da IEEE e de 72 a 108 Mbps por fabricantes não padronizados. Esta rede opera na frequência de 5,8 GHz e inicialmente suporta 64 usuário por Ponto de Acesso (PA). As suas principais vantagens são a velocidade, a gratuidade da frequência que é usada e a ausência de interferências. A maior desvantagem é a incompatibilidade com os padrões no que diz respeito a Pontos de Acesso 802.11 b e g. Quanto a clientes, o padrão 802.11a é compatível tanto com 802.11b quanto com o 802.11g na maioria dos casos, já se tornando padrão na fabricação dos equipamentos.
** O IEEE 802.11b alcança uma taxa de transmissão de 11 Mbps padronizada pelo IEEE e uma velocidade de 22 Mbps, oferecida por alguns fabricantes não padronizados. Opera na frequência de 2.4 GHz. Inicialmente, suporta 32 usuários por Ponto de Acesso. Um ponto negativo neste padrão é a alta interferência tanto na transmissão como na recepção de sinais, porque funcionam a 2,4 GHz equivalentes aos telefones móveis, fornos micro ondas e dispositivos Bluetooth. O aspecto positivo é o baixo preço dos seus dispositivos, a largura de banda gratuita bem como a disponibilidade gratuita em todo mundo. O 802.11b é amplamente utilizado por provedores de internet sem fio.
*** O IEEE 802.11g baseia-se na compatibilidade com os dispositivos 802.11b e oferece uma velocidade de 54 Mbps. Funciona dentro da frequência de 2,4 GHz. Tem os mesmos inconvenientes do padrão 802.11b (incompatibilidades com dispositivos de diferentes fabricantes). A vantagen também é a velocidade. Usa autenticação WEP estática já aceitando outros tipos de autenticação como WPA (Wireless Protect Access) com criptografia dinâmica (método de criptografia TKIP e AES). Torna-se por vezes difícil de configurar, como Home Gateway devido à sua frequência de rádio e outros sinais que podem interferir na transmissão da rede sem fio.
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