Treze razões pelas quais uma rede wireless é lenta

Saindo um pouco da parte de Linux em si, resolvi contribuir com este artigo sobre redes sem fio, esperando que seja útil às pessoas. As informações aqui valem para qualquer SO ou hardware.

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Por: Tiago Bizerra de Lima em 19/06/2008 | Blog: http://tiagolima.wordpress.com


Introdução



No meu último ano de graduação tenho estudado redes sem fio. Confesso que não gostava muito desse assunto, mas passando a conhecê-lo um pouco mais, realmente tomei gosto pela coisa. É interessantíssimo o funcionamento de uma rede sem fio (e complexo também).

Como parte de um trabalho realizado, listo a seguir algumas conclusões sobre o porque de uma rede sem fio ser mais lenta (ter menos vazão de dados) do que uma rede cabeada, por exemplo.

Como introdução, vale destacar que alterações na pilha tcp/ip versão 4 foram necessárias para o funcionamento das redes sem fio (padrão 802.11), porém estas alterações (significativas, você perceberá) foram feitas apenas nas camadas 1 e 2. Na camada dois apenas na parte MAC (Media Access Control). Assim, ter um conhecimento prévio da pilha de protocolos tcp/ip v4 ajuda no entendimento do que vem a seguir.

Outro detalhe importante é que uma rede sem fio possui três tipos de quadros: dados, gerenciamento e controle.

Ok, vamos aos fatos: 1 a 6

1. Meio de transmissão, ruídos e sobreposição de canais: Como o meio de transmissão é o ar, este está sujeito a ruídos causados por vários Access Points no mesmo meio e/ou demais equipamentos que possam causar interferência. Além disso, basicamente temos 11 canais de transmissão diferentes nas redes sem fio, em uma faixa de freqüência que se for dividida para separar estes 11 canais, trará sobreposições. Destacando que os únicos canais que não se sobrepõem são os de número 1, 6 e 11.

2. Confirmação em camada 2: Para cada quadro de dados transmitido, é necessário enviar uma confirmação, gerando tráfego excessivo. Esta confirmação é enviada apenas para quadros de dados.

3. Beacon frames: informações sobre características das camadas 1 e 2 precisam ser enviadas constantemente para que os dispositivos saibam como está sendo realizada a transmissão. Todos devem "falar a mesma língua" em aspectos como a frequência de transmissão, por exemplo. Um beacon frame, por padrão, é enviado em média a cada 100ms. Desta forma, por segundo temos 10 beacon frames enviados, que ajudam a aumentar o volume de tráfego.

4. Informações redundantes nos quadros transmitidos: Para aumentar a confiabilidade dos dados transmitidos, informações redundantes são enviadas para que alguma informação perdida possa ser restaurada, haja vista o meio de transmissão utilizado pelas redes sem fio. Conforme o dispositivo sem fio se distancia do Access Point (AP), mais informações redundantes são enviadas, assim, a quantidade de dados efetivos transmitidos por quadro diminui, exigindo que mais quadros sejam usados para transmitir a informação útil (aquela proveniente das camadas superiores).

5. Divisão de largura de banda com o aumento de hosts adicionados ao AP: Conforme o número de equipamentos associados à um ap aumenta, a largura de banda é divida entre eles, semelhante ao que acontece num hub (meio de transmissão não determinístico).

6. RTS / CTS (Request to Sent / Clear to Sent): Com alguns problemas de interferência e, consequentemente, na transmissão, o rts/cts pode ser usado como alternativa para "organizar" a transmissão, onde cada dispositivo solicita permissão para transmitir e o AP libera para este dispositivo, fazendo os demais aguardarem. E como para cada transmissão este processo é executado, quando configurado, acarreta inevitavelmente numa sobrecarga.

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Páginas do artigo
   1. Introdução
   2. Ok, vamos aos fatos: 7 a 13
   3. Considerações finais
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Comentários
[1] Comentário enviado por pintofree em 19/06/2008 - 11:37h

Muito bom o artigo, so falto ensinar uma maneira magica de aumentar a velocidade das redes :)

[2] Comentário enviado por [email protected] em 19/06/2008 - 12:16h

Parabens!
Muito bom o artigo...
Acabei entendendo sobre redes sem fio!
E eu já percebi, mesmo sem conhecimento algum, que a rede cabeada é bem mais rápida no meu modem DLink DI 524 que a sem fio...

T+

[3] Comentário enviado por freicaneca em 19/06/2008 - 12:56h

?comentario= a verdade é que... sempre vai haver espaço pra rede cabeada (metálica e optica) e não cabeada. É um grande erro falar que os bons e velhos cabos de rede irão desaparecer.

[4] Comentário enviado por linuxanselmo em 19/06/2008 - 13:10h

eu sei que a rede sem fio e lenta, sinceramente eu so a vejo como solução para uma rede quando vc não pode montar uma rede cabeada, seja por questões físicas ou estruturais, não tem o que discultir, pois uma placa wireless e muito mais cara que uma placa de rede, a qual grande maioria dos micros hoje já a tem onboard, o roteador wireless e muito mais cara que um roteador para uma rede cabeada, isso sem contar que fora a falha de cabos e coneções a rede cabeada fornece uma velocidade muito maior
Mas as redes wireless sao muito boas

[5] Comentário enviado por GilsonDeElt em 19/06/2008 - 13:23h

Congratulations, Thiago!

O artigo tá muito bom!

Lá no meu técnico temos aula de Redes, mas não chegamos ainda às redes sem fio. No seu artigo deu pra ver o que deixa a wireless lenta (que é basicamente a redundância de informações), mesmo que ela seja melhor que a minha net =), e dessa que o 802.11n teria 2 antenas eu não sabia
Como sugestão, caso você queira dar continuidade ao tema, sugiro um artigo sobre WiMax ou outras redes sem fio.

e concordo com o freicaneca, as redes cabeadas não vão desaparecer
só acho que serão em sua maioria de fibra...

vlw!

[6] Comentário enviado por peace em 19/06/2008 - 13:33h

Olá pessoal,

Agradeço os comentários. Também concordo que sempre haverá espaço para ambas redes, cabeada (fibra e metálica) e não cabeada (sem fio). Cada uma para suprir necessidades específicas.
Por exemplo, backbones gigabit com fibra ótica por exemplo, vão muito bem, obrigado :)
Agora, a comodidade de ligar seu notebook em casa e ter conectividade sem fios "pendurados" também vão muito bem :) ou ainda em eventos, onde a rede oferecida será por apenas alguns dias e não há necessidade de construir toda uma infra-estrutura cabeada, por exemplo.
Outro detalhe importante está na questão da segurança, que é mais sensível em redes sem fio.

Um abraço a todos

Tiago Lima

[7] Comentário enviado por nicolo em 19/06/2008 - 13:52h

Uma transmissão via rádio seria então wireless e mais lenta que uma transmissão vai cabo. É isso?
Os equipamentos de várias antenas que são vendidos nas lojas para redes wireless domésticas (SOHO) seriam então melhores que os padrões normatizados?

[8] Comentário enviado por peace em 19/06/2008 - 13:59h

Olá nicolo,

Escrevi a respeito dos dispositivos sem fio padrão ieee 802.11(a,b e g) que são os atualmente homologados pelo ieee e referem-se as redes domésticas. Access Points vendidos nas lojas de informática para residências e pequenos escritórios.
Comparando eles com o padrão 802.3, referentes ao padrão ethernet que temos para redes cabeadas que hoje podem alcançar gigabits por segundo, procurei apresentar apenas alguns argumentos que a tornam lenta (se comparado a cabeada), começando pelo meio de transmissão (ar e não cabos) ou ainda o excesso de informações redundantes do 802.11..

Um abraço,

Tiago Lima

[9] Comentário enviado por savastux em 19/06/2008 - 16:15h

Só para acrescentar seu artigo, creio que isso que você chama de "CSMA virtual" tem nome: CSMA/CA (Collision Avoidance).

Abraço,
Savastux

[10] Comentário enviado por savastux em 19/06/2008 - 16:15h

Só para acrescentar seu artigo, creio que isso que você chama de "CSMA virtual" tem nome: CSMA/CA (Colision Avoidance).

Abraço,
Savastux

[11] Comentário enviado por savastux em 19/06/2008 - 16:17h

Só para acrescentar seu artigo, creio que isso que você chama de "CSMA virtual" tem nome: CSMA/CA (Colision Avoidance).

Abraço,
Savastux

[12] Comentário enviado por peace em 19/06/2008 - 16:19h

Olá savatux,

Traduzindo o CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance
No caso da ethernet 802.3 usamos CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/Colision Detection

O primeiro previne colisão durante a transmissão. O segundo detecta colisões :)

Valeu!
Abraço,

Tiago Lima

[13] Comentário enviado por savastux em 19/06/2008 - 16:19h

Desculpe a repetição... meio que deu tilt aqui no micro do trabalho.

[]'s
Savastux

[14] Comentário enviado por savastux em 19/06/2008 - 16:23h

É isso aí!
Como não temos forma de impedir colisão em redes sem fio, adota-se uma forma de evitar que elas ocorram... mas só evita, não impede!
:c)

[]'s
Savastux

[15] Comentário enviado por izavos em 19/06/2008 - 22:04h

Peace, muito bom seu artigo, mas se me permite uma observação.

E relacionada a qualquer tipo de comunicação por meio de radio indiferente a modo de transmissão ou frequência. São questões de sinal e como o meio ambiente afeta a transmissão, e distancia dos pontos que vão se comunicar. Como também o tipo de antena, características e ajustes das antenas.
Vamos imaginar que uma “AP” e base de uma placa PCMCIA de um note, e que os mesmo estão em uma distancia de uns 10 metros. Teoricamente a conexão tem que ter velocidade máxima, mas vamos imaginar que aja uma parede de concreto armado, o sinal então vai ter alguma dificuldade em atravessar a barreira, e a armação de aço da parede vai funcionar como uma gaiola de “faraday” em especial se estiver aterrada. O que vai contribuir também para uma queda de velocidade.
Em outra situação é quando são feitas conexões de rede entre prédios ou casas, deve ser verificadas se não a obstáculos como paredes ou até mesmo telhados metálicos que possam interferir.
Se forem levados todos esses fatores hipotéticos de uma instalação, e que vai definir o tipo de antena seja direcional ou yagi vertical. A direcional e indicada para longas distancias sem obstáculos, enquanto antenas verticais são indicadas para transmissão para todas as direções e curta distancia.
Mas é claro tem que levar em consideração uma muitos fatores. Até a a qualidade e ajustes da antena são da maior importância.
Considerações finais, quanto maior a frequência menor e a necessidade de potencia de sinal como as “AP” que não chega a ½ watt, mas e necessário maior ajuste da antena e circuito da “AP” para que diminua a interferência. Bem ai depende da qualidade dos equipamentos. E claro possível saturação de “AP” em uma mesma região.

Bom Artigo!

[16] Comentário enviado por peace em 19/06/2008 - 22:11h

Olá izavos,

Muito obrigado pelas suas considerações muito importantes! São fatores que também devem ser analisados.

Um abraço,

Tiago Lima

[17] Comentário enviado por cytron em 19/06/2008 - 23:53h

Muito bom artigo mesmo, falou coisas que não se fala muito por aí.

Sobre segurança de dados na rede wireless, a melhor solução atualmente acredito que seja a VPN, onde você pode cifrar os dados com uma chade de 2048 bits tornando "praticamente" impossível de ler as informações, pelo menos com a tecnologia atual ehehe.

Seria ótimo se os fabricantes de hardware wireless criassem o conceito de VPN diretamente na camada de transmissão. Ou seja, cifrar a nível de hardware mesmo, pois usando uma VPN a nível de software ainda é possível o "invasor" mapear a rede. Mas cifrando por fora do TCP/IP fica impossível do invasor fazer qualquer leitura, pois se o equipamento wireless dele não possuir a chave, ele não vai nem mesmo saber se passa uma VPN por aí.

[18] Comentário enviado por elgio em 20/06/2008 - 11:10h

Muito bom Tiago!
Muito bom mesmo. Entrou para meus favoritos.

nem vou comentar mais nada porque nem precisa!
Qualidade técnica assim anda meio raro aqui no Vol!

[19] Comentário enviado por fmpfmp em 20/06/2008 - 11:26h

Muito bom. Com isso você entende de uma vez por todas que rede wireless é um complemento, e nunca deveria substituir uma rede cabeada, quando se tem a possibilidade de instalar uma.

[20] Comentário enviado por peace em 20/06/2008 - 12:29h

Olá pessoal,

Agradeço mais uma vez os comentários.
Concordo com o cytron no que diz respeito à segurança. Outros mecanismos interessantes são o WPA2 (802.11i) com critpografia AES (Advanced Encryption Standard) por exemplo.

Um abraço,

Tiago Lima

[21] Comentário enviado por adrianoturbo em 21/06/2008 - 21:08h

Seu artigo ficou muito bom brother,com certeza as redes Wireless são muito lentas nunca se atingi a velocidade nominal .
Um exemplo 54 mbps chega no máximo a 11mbps a Cisco já havia feito o teste e já tinha chegado a mesma conclusão do seu artigo.
Parabéns pelo artigo .

[22] Comentário enviado por paulocelso68 em 21/07/2009 - 15:10h

Em relação à velocidade: Quando eu usava em minha casa o Windows xp nos três computadores, todos com placas de rede-sem-fio draft-n, conseguia taxas de 3mps a 9 mbps copiando arquivos pela rede - medidos pelo gerenciador de tarefas do Windows. No Linux (Ubuntu), não consigo nada além de 1mbps ao usar compartilhamentos pelo Samba. Por que as cópias pela rede sem fio ficam tão lentas com o Samba? Tive que trazer os micros pra perto do roteador e ligá-los por cabos para poder fazer cópias e backups dos dados - aí, como as portas do roteador são gigabit e dos micros também, consegui taxas de oscilando de 17 a 30 mbps.

[23] Comentário enviado por paulocelso68 em 21/07/2009 - 15:11h

Ah... já ia esquecendo... parabéns pelo artigo!

[24] Comentário enviado por cirinho em 19/02/2010 - 16:58h

Confesso que prefiro os bons e velhos cabos. Porém não é prudente falar que rede à cabo é melhor do que redes sem fio ou vice versa. Isso varia do caso concreto de acordo com as necessidades. Para ambas há a suas vantagens e desvantagens. Podemos citar como já foi explanado no artigo a vantagem da rede sem fio é ausência dos cabos, e a vantagem da rede à cabo é o desempenho e performance em termos de velocidade.

Parabéns pelo artigo meu velho.


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