Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo - Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -

Tecnologias de cobertura de Redes sem Fio Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder WBAN – 802.15 TG6 WBAN (Wireless Body Area Network) Padrão de comunicação otimizado para dispositivos de baixa potência com o propósito de operarem no entorno do corpo humano. (e.g. aplicações médicas e entretenimento) Alcance: até 1 metro Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder WPAN – 802.15 WPAN (Wireless Personal Area Network) Padrão de comunicação para redes sem fio com baixo consumo e consequente de curta distância (e.g. Bluetooth). Alcance: até 10 metros Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder WLAN – 802.11 WLAN (Wireless Local Area Network) Padrão de comunicação para Redes Sem Fio que busca correspondência as redes locais cabeadas (e.g. 802.11g). Alcance: até 500 metros Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder WMAN – 802.16 WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) Padrão de comunicação para Redes Sem Fio que tem por objetivo possuir área de cobertura proporcional a uma cidade (e.g. WiMax). Alcance: até 50 quilômetros Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder WWAN – 802.16 WWAN (Wireless Wide Area Network) Padrão para comunicação de Redes Sem Fio de longa distância (e.g. CDMA e GSM). Alcance: Superior a 50 quilômetros Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Resolução 802.11 do IEEE trata da padronização de redes locais sem fio (WLANs), primeiro padrão foi desenvolvido em 1997 Define subcamada de controle de acesso ao meio (MAC) infra-estrutura de rede Taxa de transferência de 2 Mbps Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Topologia Basic Service Set: É a topologia mais básica. Contando com um Access Point (AP) e um conjunto de clientes Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Topologia Extended Service Set (ESS) Conjunto de BSS interligadas por uma rede cabeada (Ethernet) Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Topologia Interdependent Service Set (ISS) Também conhecida com Ad-Hoc Todos os clientes se comunicam entre si, sem necessidade de um AP Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Serviços A arquitetura deste protocolo é baseada em nove tipos de serviços quatro serviços de estação cinco serviços de distribuição Os serviços de estação se relacionam à atividades dentro de uma única célula.  Os serviços de distribuição se relacionam ao gerenciamento da associação a células e à relação com as estações situadas fora da célula. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Serviços Serviços de Distribuição Associação Uma vez associado ao AP ele está liberado para trafegar dados através do mesmo. Re-associação As estação podem se desassociar, e para usar este recurso novamente deve se reassociar ao AP. Desassociação Um estação que for desassociada do AP não pode mais trafegar dados. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Serviços Serviços de Distribuição Distribuição  Dependendo do destino os quadros enviados.  Integração. Os quadros devem ser adequados ao meio em que estão sendo enviados. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Serviços Serviços de Estação Autenticação Uma estação deve estar autenticada para transmitir dados. Desautenticação Quando uma estação é desautenticada ela não pode mais utilizar a rede. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Serviços Serviços de Estação Privacidade Por questão de segurança , todas as informações enviadas em uma LAN sem fio devem ser criptografadas. Entrega de dados Por fim o objetivo é atingido. Questões de detecção e correção de erros são deixadas para camadas mais altas.  Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 – Arquitetura Formada por duas subcamadas:  LLC (Logical Link Control) oculta as diferenças entre as versões do padrão 802. MAC(Medium Access Control): Define como o meio físico é acessado. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Subcamada MAC Permite dois tipos de funções de acesso ao meio: Coordenação distribuída (Distributed Coordination Function - DCF) Topologia ad hoc (múltiplos saltos ou comunicação direta) Períodos de espera para transmitir; Coordenação pontual (Point Coordination Function - PCF): Topologia centralizada; Coordenada por Pontos de Acesso (Access Points); Ex.: Redes Celulares; Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Protocolos MAC Protocolos de controle de acesso ao meio (Medium Access Control Protocols) Motivação: Vários dispositivos podem simultaneamente acessar o meio compartilhado: Colisões impossibilitam a comunicação; Um protocolo de controle de acesso ao meio (MAC) define regras que governam o acesso ao meio compartilhado: Assegura a comunicação sistemática, equitativa e eficiente. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 CSMA (Carrier Sense Multiple Access): Múltiplo Acesso com Detecção de Portadora(sinal); Disponibiliza um mecanismo de detecção de uso do meio de transmissão compartilhado; Funcionamento: Se o dispositivo "ouve" pacotes no meio de transmissão, ele aguarda o meio ficar livre; Se ele transmitisse, ocorreriam colisões; Técnica para determinar se o meio está em uso: O sistema de sensor do dispositivo detecta a presença ou ausência de energia elétrica ou outra forma de energia. Somente dispositivos dentro do raio do transmissor detectam a utilização do canal PROBLEMAS... Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Problema do Terminal Escondido Situação hipotética: Nodo A  Está ao alcance do nodo B, mas não de C; Nodo C: Está ao alcance do nodo B, mas não de A; Nodo B: Está ao alcance dos dois nodos anteriores; Problema: Enquanto A transmite para B, C não detecta essa transmissão e transmite para B, provocando colisões. C é o terminal escondido para A; Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Problema do Terminal Exposto Situação hipotética: Nodo B: Está transmitindo para A; Nodo C: Verifica que o canal está ocupado; Nodo D: Está ao alcance somente de C;         Problema: Enquanto B transmite para A, C poderia transmitir para D, porém ele verifica que o canal está ocupado. C é o terminal exposto a B; Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Protocolos MAC Dispositivo em Captura: Nodos A e C estão transmitindo para B; A interferência dessa comunicação pode gerar uma colisão em B; Porém, se um dos sinais estiver com uma intensidade muito mais elevada que o outro, B pode receber o sinal com sucesso; Isto pode melhorar o desempenho das redes, mas geram um controle  do canal não equitativo; Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 Protocolos MAC Métricas de Desempenho: Características importantes para medir desempenho em redes sem fio: Retardo Tempo médio gasto por um pacote na fila até a sua transmissão - > controle do tráfego; Vazão  Capacidade de transmissão -> bps; Equidade  Mesmas regras aplicadas a todos os dispositivos, mas pode existir prioridades; Consumo de Energia; Suporte a tráfego Multimídia; Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 CSMA/CA Modo Básico de operação: CSMA p-persistente (backoff); Se o canal é detectado livre, o transmissor espera um tempo DIFS (Distributed Interframe Space). Se o quadro permanecer livre durante o período DIFS, então ocorre a transmissão do pacote imediatamente após o DIFS. A transmissão é concluída somente após o transmissor receber um ACK. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 CSMA/CA Modo Básico de operação (cont.): Caso o meio esteja ocupado,  é iniciado um processo de backoff, onde a estação escolhe um tempo aleatório uniformemente distribuído e então cria o temporizador backoff. O temporizador é decrementado periodicamente. Quando o temporizador expira, a transmissão é refeita. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11 CSMA/CA Modo opcional de operação: Diálogo RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send): Um terminal que deseja transmitir verifica o estado do canal. Se estiver livre então ele transmite um pacote RTS. O terminal destino ao receber envia um pacote CTS. Quando o transmissor recebe um CTS ele entende que o canal foi adquirido e inicia a transmissão de dados. Pacotes incluem a informação sobre o tempo que a transmissão irá demorar. Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Padrão 802.11  Modo opcional de operação (cont.): Os terminais que recebam RTS/CTS usam a informação para iniciar um temporizador: Network Allocation Vector - NAV  Informa o período de tempo que o meio estará indisponível Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder