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Redes wireless Aula 03 Padrões de redes wireless Prof. Diovani Milhorim.

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1 Redes wireless Aula 03 Padrões de redes wireless Prof. Diovani Milhorim

2 ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? Padrão: Documento aprovado por um organismo reconhecido que provê, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características de produtos, processos ou serviços cuja obediência não é obrigatória. Padrões em comunicação Padrões de comunicação

3 0100110100 1001010110 001010110 001110100 00101101 00010111 10010100 01010110 1000111010 0010110011 001010111 100101010 01010110 00110100 10010110 00110110 Padrão: Documento aprovado por um organismo reconhecido que provê, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características de produtos, processos ou serviços cuja obediência não é obrigatória. Padrões em comunicação Interoperatividade Padrões de comunicação

4 Introdução aos padrões em redes sem fio Importância de padronização, quem é quem, princípios e processos de padronização Padrão 802.11 (WiFi) Local area networks Características, aplicações, e princípios de funcionamento Bluetooth (802.15.1) Personal area networks Visão geral, formação das PicoNets e aplicações ZigBee (802.15.4) Visão geral, diferenças entre os demais e aplicações Ultra Wideband (802.15.3a) Necessidade de largura de banda, funcionamento WiM AX (802.16) Metropolitan area networks Diferenças, cenários e aplicações Sumário

5 Importância de padrões Vantagens em se aderir a um padrão: Maior mercado para as empresas Produção em massa dos dispositivos Economia na manufatura Implementação V LSI (very large-scale integration) Introdução aos padrões

6 Uma entidade central é responsável pelos padrões; Exemplos: Telecomunicações: I TU (International Telecommunication Union) Internet: I ETF (Internet Engineering Task Force) Padrões Gerais: I SO (International Standards Organization) I EEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Padrões de Comunicação Sem Fio: Principal entidade: I EEE Padrões aceitos: 802.11, 802.15, 802.16 Introdução aos padrões

7 Processo de padronização do I EEE : Idéia + Projeto Aprovação do projeto Desenv. Do rascunho Votação e consenso Publicação do padrão Aprovação do padrão (após 5 anos) Características do processo: Balanço, padrões abertos, discussão entre os envolvidos e consenso Introdução aos padrões

8 Um único padrão não é suficiente: Local area networks Personal area networks Metropolitan area networks Solução = diversos padrões: 802.11 - WiFi Bluetooth, ZigBee e Ultra Wideband WiM AX Introdução aos padrões

9 Objetivo: formação de uma rede local sem fio Arquiteturas: redes infra-estruturadas e redes ad hoc Padrão 802.11 / wi-fi

10 Objetivo: formação de uma rede local sem fio Arquiteturas: redes infra-estruturadas e redes ad hoc Access Point Basic Service Set Distribution System Basic Service Set Mobile Hosts Padrão 802.11 / wi-fi

11 Objetivo: formação de uma rede local sem fio Arquiteturas: redes infra-estruturadas e redes ad hoc Padrão 802.11 / wi-fi

12 Objetivo: formação de uma rede local sem fio Arquiteturas: redes infra-estruturadas e redes ad hoc Dispositivo Móvel Querem Trocar Dados

13 ???? ??????? ????????????? ???????????? ?????????? ?????? 10100 1001010110 001010110 Dificuldades de acesso ao meio Problema da estação escondida Problema da estação exposta A B D Est. escondida C Padrão 802.11 / wi-fi

14 Dificuldades de acesso ao meio Problema da estação escondida Problema da estação exposta Est. exposta A C D B Padrão 802.11 / wi-fi

15 Solução de acesso ao meio utilizada pelo 802.11: C SMA /C A (carrier sense multiple access with collision avoidance) Origem Destino Request to Send (R TS ) Clear to Send (C TS ) Dados Confirmação (A CK ) Padrão 802.11 / wi-fi

16 Características do padrão 802.11 original: Publicação: 1997. Freqüência: 2.5 GHz. Taxa: 2 Mbit/s. Alcance: depende. Características do padrão 802.11b: Publicação: 1999. Freqüência: 2.5 GHz. Taxa: 11 Mbit/s. Alcance: 30m. Características do padrão 802.11a: Publicação: 1999. Freqüência: 5 GHz. Taxa: 54 Mbit/s. Alcance: 10 a 100m. Características do padrão 802.11g: Publicação: 2003. Freqüência: 2.4 GHz. Taxa: 54 Mbit/s. Alcance: 30m. Outros: 802.11e: suporte a QoS 802.11i: segurança reforçada Padrão 802.11 / wi-fi

17 Necessidade de uma P AN sem fio: W PAN : Wireless Personal Area Networks Interconectar computação e dispositivos de comunicação e acessórios utilizando rádios de baixo alcance, de baixa potência e baixo custo Histórico: Ericsson interessada em conectar celulares em outros dispositivos (1994) Formou um grupo de interesse especial (S IG ) com outras quatro empresas: IBM, Intel, Nokia e Toshiba Formação do Bluetooth S IG Padrão 802.15.1 bluetooth

18 Entrada do I EEE : 1999: Especificação do Bluetooth é publicado pelo S IG com 1500 páginas Pouco tempo depois, o I EEE estava à procura de um padrão W PAN Adotaram o Bluetooth como base do 802.15.1 Porque padronizar algo tão bem especificado? Ter um padrão aberto gerenciado por uma entidade central Promover o uso do padrão Publicação do 802.15.1: 2002 Padrão 802.15.1 bluetooth

19 S S S S M Piconet 2 Scatternet Bridge Slave Arquitetura do Bluetooth: S S S S S S M Piconet 1 Slave Master S Padrão 802.15.1 bluetooth

20 Aplicações do Bluetooth: conexão entre dispositivos como S S S S M Piconet 2 Scatternet Bridge Slave S S S S S S M Piconet 1 Slave Master S Headsets Laptops Máquinas Digitais Celulares P DA s Computadores Impressoras Padrão 802.15.1 bluetooth

21 Principais serviços previstos na especificação: Substituto para a porta serial Acesso à L AN Realizar discagens (através de um celular) Acesso a fax Digital walkie-talkie Acesso a handsets Acesso a objetos simples Transferência de arquivos Descoberta de serviços Padrão 802.15.1 bluetooth

22 Características técnicas: Banda de freqüência: 2.4 GHz Largura de banda: 1 Mbit/s (prática: 721Kbit/s) Alcance do Sinal: 10 ou 100 m Modulação: frequency hopping O acesso ao meio é controlado pelo master evitando colisões Incompatibilidade com o 802.11: 802.11 e 802.15.1 utilizam a banda ISM (Industrial-Scientific-Medical) 2.4 GHz Resultado: interferência. Principalmente para o 802.11 Soluções utilizadas por algumas empresas: proibir uso do bluetooth Padrão 802.15.1 bluetooth

23 Porque outro padrão WP AN ? Maior simplicidade Menor preço Menor consumo de energia Menor tamanho Vantagens do ZigBee Maior simplicidade Diversas topologias Tempo de vida das baterias medidas em anos Tamanho do código: 2 a 10% do Bluetooth Padrão 802.15.4 - Zigbee

24 Arquiteturas (topologias) EstrelaÁrvoreClustersMesh Padrão 802.15.4 - Zigbee

25 Aplicações Automação: segurança física, controle de luz, controle de acesso Residencial: controle para T V s, D VD s e outros Computador: mouse, teclado, joystick Industrial: controle de acesso, controle de processo, ambiental, energia Médica: monitoração de pacientes Redes de sensores sem fio: monitoração de uma área de interesse Padrão 802.15.4 - Zigbee

26 Características Publicação: Maio de 2003 Freqüência: 2.4GHz 868 MHz na Europa 915 MHz nas Américas Taxa: 250Kbit/s (2.4GHz), 40 Kbits/s (915 MHz) e 20 Kbits/s (868 MHz) Acesso ao meio: CSMA/CA Custo de um dispositivo: $1.10 (2005) Padrão 802.15.4 - Zigbee

27 Comparação entre os três padrões estudados: Característica802.11BluetoothZigBee Tempo de VidaHorasDiasAnos ComplexidadeMuito Complexo Simples Tamanho~1Mb ~20Kb Número de Nós327255/65535 Alcance100m10 a 100m70-300m Taxa de Dados54 Mbits/s1Mbit/s250Kbit/s Freqüência2.4GHz 2.4GHz, 868/915MHz ArquiteturasEstrela, Ad HocEstrelaDiversos Padrão 802.15.4 - Zigbee

28 WiM AX Worldwide Interoperability for Microwave Access Wireless Metropolitan Area Networks Outdoor (externo) Alta largura de banda Funciona em grandes distâncias Padrão 802.16- Wimax

29 Semelhanças com o 802.11 Alta largura de banda Diferenças em relação ao 802.11 Outdoor Provê serviços para imóveis (que não são móveis – não migram de células) Sem preocupação com mobilidade Custos maiores (equipamentos melhores) Maior preocupação com segurança Número muito maior de usuários Padrão 802.16- Wimax

30 Aplicações: Alternativa ao D SL Alternativa ao Cabo (T V ) Último kilômetro Padrão 802.16- Wimax

31 Tipos de Antena Omnidirecional Setorial Ponto a Ponto Padrão 802.16- Wimax

32 Características: Início: 1999. Aprovado: 2002 Acesso ao meio: Time Division Duplexing e Frequency Division Duplexing Freqüência: Não uniforme. 10 a 66 GHz e 2 to 11 GHz (802.16a) Não requer visada direta em alguns casos Alcance: até 50Km Taxa de dados: 50 - 150 Mbit/s Orientado a conexão. Provê suporte a QoS. Padrão 802.16- Wimax

33 Importância de padrões em comunicação Visão geral dos principais padrões em uso atualmente Redes Locais: 802.11 Redes Pessoais: Bluetooth, ZigBee, Ultra Wideband Redes de Longa Distância: WiMax Conclusão


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