Utilização de tecnologia wireless em redes alargadas Albano Serrano – Centro de Comunicações

Agenda Caracterização de wireless LANs. Interligação de LANs usando tecnologia wireless. Caso prático: rede de interligação de edifícios da UM. Futuro.

O que é uma rede wireless? Uma Wireless LAN (WLAN) é um sistema de transmissão de dados desenvolvido para fornecer, independentemente da localização, acesso de rede entre sistemas informáticos usando ondas de rádio em vez de cablagem. Com o aparecimento de standards para redes wireless de alta-velocidade, os utilizadores dispõem de níveis de desempenho e disponibilidade semelhantes aos das redes Ethernet convencionais. Têm como vantagens: mobilidade, facilidade de instalação e redução de custos. dBm is the ratio of RF power as compared to 1 milliwatt. dBi is the ratio of RF power as compared to an isotropic antenna dBd is the ratio of RF power as compared to a dipole antenna.

Standards IEEE 802.11 - ratificado em 1997, permite velocidades de 1 ou 2 Mbps. IEEE 802.11b - ratificado em 1999, também conhecido como 802.11 High Rate, permite velocidades de 5,5 e 11 Mbps. Increase of 3dB = double TX power Decrease of 3dB = half of the power Increase of 10dB = 10 x power Decrease of 10dB = 1/10 power (Approximating rule of thumb)

802.11 e o modelo OSI

802.11 – Modos de operação O protocolo 802.11 define dois elementos: A estação wireless (normalmente um PC, mas pode ser uma impressora, ou outro equipamento informático) O access point (AP), o qual funciona como “ponte” entre a rede física e a rede wireless. Um AP consiste num equipamento com um interface de radio, um interface de rede 802.3 e software de bridging de acordo com o standard 802.1d. Existem dois modos: infraestrutura e Ad Hoc. EIRP is calculated by adding transmitter power (in dBm) to antenna gain (in dBi) and subtracting any cable losses (in dB) Ex. 20dBm transmitter using a 50 foot cable (3.35dB loss) and a 21dBi dish antenna has an EIRP of 37.65dBm (20-3.35+21)

Modo infraestrutura Each country has its own regulatory standard and radios need to be programmed to those standards prior to shipment. These variables include channel sets as well as radio transmit power levels

Modo Ad Hoc Remember that different countries will have different regulatory agencies and may have as many as 14 channel sets available, and as few as 2. In some countries, this may mean that the number of non-overlapping channels is reduced to one, and an aggregate datarate of 33 Mbps may not be possible. A channel set is a pre-defined list of RF channels. Também conhecido por modo peer-to-peer, ou Independent Basic Service Set, ou IBSS.

802.11 – Nível Físico Opera na banda 2.4 GHz autorizada pelos principais organismos reguladores internacionais: FCC (USA) ETSI (Europa) MKK (Japan). Há duas técnicas de transmissão: FHSS (frequency hopping spread spectrum); DSSS (direct sequence spread spectrum). The channel sets are programmed into the radios prior to shipping to their specified countries. These Channel sets are not field changeable. The channel sets also dictate the maximum power output level the radios can transmit at.

FHSS frequency hopping spread spectrum A banda de 2.4 GHz é dividida em 75 sub-canais de 1 MHz. O emissor e receptor acordam qual o “hopping pattern” e os dados são enviados sobre uma sequência de sub-canais. Cada conversação tem um “hopping pattern” diferente. Limitação da velocidade até 2Mbps.

DSSS direct sequence spread spectrum Divide a banda 2.4 GHz em 14 canais de 22 MHz, na Europa só se usam 13. Canais adjacentes sobrepõem-se. É possível ter 3 canais sem sobreposição.

802.11b – Nível Físico O standard 802.11b introduz melhorias ao Nível Físico. Mais duas velocidades: 5,5 e 11 Mbps. Dynamic rate shifting (mecanismo transparente ao nível físico) – que permite ajustar automaticamente para a melhor velocidade em função de interferências ou extensão da ligação. Um novo método de codificação: CCK (Complementary Code Keying). The Cisco/Aironet radios programmed with the ETSI channel set have a max. power output of 50 mW (17 dBm) which by default allows for the antenna system to be 3 dBi

802.11 – Nível ligação de dados Enquanto no 802.3 usa-se o CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), no 802.11 usa-se o CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Utiliza um pacote de ACK para identificar uma colisão.  Implementa o protocolo Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS).  Implementa ainda CRC checksum e fragmentação de pacotes.

Roaming e Load Balancing O nível 802.11 MAC ainda permite roaming e load balancing entre células.

Segurança Estão previstos 2 níveis de segurança no 802.11: controlo de acesso e mecanismo de encriptação, com o objectivo de assegurar o mesmo nível de segurança que numa rede com cablagem. SSID (Service Set ID) – controla a associação de um cliente com um AP. WEP (Wired Equivalent Privacy) – Usando chaves RSA de 40-bits ou 128-bits todos os dados enviados são codificados. Sempre que possível deve usar-se outros mecanismos de segurança, como é o caso do IPSec. With the prior method of hard coding the Channel Set into the client and the AP it did not allow for roaming between countries. A user who travels from US to Europe on a regular basis would require a different client card, one configured for US and one for ETSI.

Interligação de LANs Usando tecnologia Wireless é possível interligar LANs, evitando assim o uso de circuitos dedicados ou comutados. A interligação poderá ser ponto-a-ponto ou ponto-a-multiponto. Needs version 4.1x or greater of the client firmware. The channel set information is sent out via the “beacons” and “probe response” packets.

Antenas Neste tipo de utilização da tecnologia wireless, há um elemento que assume um papel importante: a antena associada ao AP (ou bridge). A antena difunde o sinal segundo uma determinada direcção e com um determinado alcance. Há vários tipos de antenas. To enable select yes from the world-mode pull-down menu on the Access Point located in the AP Radio Hardware menu It then adds carrier set information to the beacons and probe responses. Client devices with world-mode enabled will use that information to adjust themselves accordingly.

Antena Omnidireccional Emite em todas as direcções. To enable the clients for World Mode launch ACU and go into the Edit Properties option located under the Commands pull down menu. Click on the box for World Mode. From this point forward the client will adjust its Channel set to reflect that of the Access Point it is associating to (if enabled on the AP)

Antena direccional Emite numa determinada direcção.

Ganho da Antena A antena introduz um ganho no sinal a emitir. Á saída da antena o sinal tem um determinado nível que designa por EIRP ((effective isotropic radiated power). A ETSI (European Telecommunication Standardization Institute) define um valor máximo para o EIRP de 20 dBm.

E.I.R.P. E.I.R.P. Cable Loss -dB Transmitter Power (dBm) Antenna Bridge or Access Point E.I.R.P. Cable Loss -dB Transmitter Power (dBm) Antenna Gain (dBi)

Zona de Fresnel Entre duas antenas tem de existir linha de vista. Zona de Fresnel é uma área elíptica à volta da linha de vista, através da qual se faz a propagação do sinal. Não devem existr obstáculos nesta zona, uma vez que causam interferências.

Caso prático Rede wireless da UM/Braga 350  ) IEC RPUM UEA Bibliopolis SAS Reitoria UAUM ( RSTecla Gualtar AAUM RLloyd Rede do Campus de Gualtar Trunk 802.1Q

Equipamento usado 14 wireless bridges, modelo 350 Aironet, da marca Cisco. 2 wireless bridges da marca Breezecom. Antenas omnidireccionais de 12dBi. Antenas direccionais: parabólicas de 21 dBi, Yagi de 13,5dBi e patch de 6dBi.

Futuro 802.11g - Novo protocolo que é uma extensão do 802.11b, possiblitando velocidades acima de 20Mbps. Funciona a 2,4 GHz e é compatível com o 802.11b. 802.11a – Protocolo recente que utiliza a banda de 5GHz, permitindo velocidades até 54 Mbps. HiperLAN2 – Protocolo desenvolvido pela ETSI para transportar células ATM. Por isso se pode afirmar que é uma tecnologia wireless ATM, a qual é indicada para a transmissão de tráfego multimédia, uma vez que dispõe de QoS.

Obrigado. E bom fim de semana!