Aula05 padrões sem fio
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O documento discute os padrões sem fio IEEE 802.11, incluindo o 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n e o mais recente 802.11ac. Descreve as taxas de transmissão, faixas de frequência, alcance e melhorias tecnológicas como MIMO para cada padrão.
Aula05 padrões sem fio
- 1. AULA 06 – PADRÕES SEM FIO 1
- 2. PADRÕES Como WLANs usam o mesmo método de transmissão das ondas de radio AM/FM, as leis que as regem são as mesmas destes; O FCC (Federal Comunications Comission), regula o uso dos dispositivos WLAN; O IEEE ( Institute of Eletrical and Eletronic Engineers) é responsável pela criação e adoção dos padrões operacionais; 2
- 3. PADRÃO IEEE 802.11 O IEEE definiu as especificações para a implementação de rede LAN sem fio(WLAN), sob a recomendação IEEE 802.11 que abrange as camadas física e de enlace. 3
- 4. CAMADAS DA REDE SEM FIO 4
- 5. MODOS DE OPERAÇÃO DO WIFI DCF – Distributed Coordination Function - É um protocolo definido pela IEEE na subcamada MAC e serve para determinar como as conexões sem fio irão ser realizadas. Suas características são: Utiliza o CSMA/CA; Não necessita de uma estação Base; Ad-hoc; É um modo obrigatório nas conexões wifi; As estações competem intensamente pelo meio; É um modo obrigatório em todos os equipamentos; Modo nativo; 5
- 6. MODOS DE OPERAÇÃO DO WIFI PCF – é um método de acesso opcional e mais complexo, que pode ser implementado em redes de infra-estrutura, ele é implementado sobre sobre o DCF e usado, em grande parte, para transmissão de dados sensíveis a atrasos. AP escuta estações em turnos para verificar se há frames Elimina colisões Coexiste com o DCF em uma rede 6
- 7. ARQUITETURA O Padrão IEEE 802.11 define dois tipos de serviços: Basic Service Set (BSS) Extended Service Set (ESS); 7
- 8. MÉTODOS DE ACESSO AO MEIO CSMA/CA Dispositivo “escuta” o meio e, se o meio estiver livre por tempo determinado (DIFS) ; transmite; senão backoff Tempo de backoff é randômico, para evitar colisões Uso de ACK para verificar entrega CSMA/CA com RTS/CTS (opcional) Mecanismo de reserva para evitar terminal escondido Interframe Spaces (IFS) SIFS (Short) – alta prioridade: ACK, RTS, polling PIFS (PCF) – prioridade média, uso com PCF DIFS (DCF) – prioridade mais baixa EIFS (Extended) – retransmissão de quadros com erro 8
- 9. CSMA/CA 9
- 10. RTS/CTS 10
- 11. BSS (BASICO SERVICE SET) O IEEE 802.11 define o BSS (Basic Service Set) como a base de uma rede LAN sem fio (WLAN). Uma BSS é formada por estações wireless fixas ou móveis e, opcionalmente, por uma estação base central conhecida como AP (Access Point). Ad-Hoc ou IBSS (Independet Basic Service Set): Não existem Pontos de Acesso (AP) Comunicação feita cliente – cliente Não existe canalização do tráfego Performance diminui a medida que novos clientes são acrescentados Suporta no máximo 5 clientes para uma performance aceitável com tráfego leve 11
- 12. EXEMPLO DE UMA BSS 12
- 13. ESS – EXTENDED SERVICE SET Uma ESS é formada por duas ou mais BSSs com APs. Nesse caso, as BSSs são conectadas por meio de um sistema de disitribuição que normalmente é uma LAN com fio; Quando as BSSs estão conectadas, as estações dentro do raio de alcance de uma BSS podem se comunicar entre si sem o uso do AP. A idéia é similar à comunicação em uma rede celular. 13
- 14. EXEMPLO DE UMA ESS 14
- 15. CAMADA FÍSICA DO PADRÃO IEEE 802.11 15
- 16. IDENTIFICADORES Service Set Identifier (SSID) Nome da rede, com caracteres alfanuméricos e tamanho máximo de 32 caracteres Uma rede possui um único SSID Mesmo que possua mais de um AP (ESS) Basic Service Set Identifier (BSSID) Identificador da célula. Valor é o MAC adress do AP Composto por 12 algarismos Hexa Um BSS possui um único BSSID 16
- 17. CAMADA FÍSICA DO PADRÃO IEEE 802.11 Todas as implementações, exceto o infravermelho, operam na faixa de freqüência ISM (industrial, científica e médica) que estabelecem três faixas de freqüências não licenciadas nos três intervalos. 17
- 19. IEEE 802.11 FHSS O IEEE 802.11 FHSS usa o método de espalhamento espectral por saltos de freqüência FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) O FHSS usa a faixa ISM de 2,4 GHz. Essa faixa é dividida em 79 subfaixas de 1MHz Oferece taxas de transmissão de 1 ou 2 Mbps; 19
- 20. IEEE 802.11 DSSS O IEEE 802.11 FHSS usa o método de espalhamento de seqüência direta DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) O DSSS usa a faixa ISM de 2,4 GHz. Oferece taxas de transmissão de 1 ou 2 Mbps; 20
- 21. IEEE 802.11 INFRAVERMELHO O IEEE 802.11 infravermelho usa luz infravermelha na faixa de 800 a 950 nm. Para uma velocidade de 1 Mbps. 21
- 22. IEEE 802.11A Utiliza o OFDM Taxas de transmissão de 54Mbps. Alcance menor do que a 802.11b. Opera em 5Ghz; Alcance de até 60m indoor e 100m outdoor; Mais voltado para aplicações indoor; Seu maior problema é a não compatibilidade com dispositivos do padrão b , o que prejudicou e muito sua aceitação no mercado; 22
- 23. IEEE 802.11B - DSSS Taxas de transmissão de 11Mbps. Largamente utilizada Há alguns anos; Opera em 2.4Ghz; Alcance de até 100m indoor e 300m outdoor ; Mais voltado para aplicações indoor; Caiu em desuso com a popularização do 802.11g; Inicialmente suporta 32 usuários por ponto de acesso; Ponto negativo neste padrão é a tanto na transmissão como na recepção alta interferência de sinais, porque funcionam a 2,4 GHz equivalentes aos telefones móveis, fornos microondas 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. 23
- 24. IEEE 802.11G Taxas de transmissão de 54Mbps podendo chegar em alguns casos a 108Mbps. Opera em 2.4Ghz; Mais voltado para aplicações indoor. Reúne o melhor dos mundos a e b. (alcance x taxa) Técnica de Modulação OFDM; 24
- 25. 802.11g o Problemas... o Foram detectados problemas de velocidade; o Solução... o Criar um novo modelo 802.11; 25 25
- 27. 802.11n o Os fabricantes chegaram muito próximos do que é fisicamente possível transmitir usando um único transmissor e uma faixa de freqüência de apenas 23 MHz; o Em 2004 o IEEE formou uma força tarefa destinada a desenvolver um novo padrão 802.11, com o objetivo de oferecer velocidades reais de transmissão superiores às das redes cabeadas de 100 megabits; o A solução para o problema foi combinar melhorias nos algoritmos de transmissão e do uso do MIMO (multiple-input multiple-output). 27 27
- 28. 802.11n - MIMO o O MIMO permite que a placa utilize diversos fluxos de transmissão, utilizando vários conjuntos transmissores, receptores e antenas, transmitindo os dados de forma paralela. o Existe a possibilidade de criar pontos de acesso e placas 802.11n com dois emissores e dois receptores (2x2); o dois emissores e três receptores (2x3); o três emissores e três receptores (3x3); o ou quatro emissores e quatro receptores (4x4); 28 28
- 29. 802.11n - MIMO o Somando todas as melhorias, foi possível aumentar tanto a velocidade de transmissão quanto o alcance; o A velocidade nominal subiu de 54 para 300 megabits (600 megabits nos APs 4x4, capazes de transmitir 4 fluxos simultâneos) e o uso de múltiplos fluxos de transmissão torna o alcance do sinal quase duas vezes maior; o o 802.11n combina uma série de melhorias. o Faixa de freqüência: 2,4 GHz e/ou 5 GHz 29 29
- 30. 802.11n - Melhorias o A primeira é a redução do guard interval (o intervalo entre as transmissões) de 800 ns para 400 ns; o o que resulta em um ganho de cerca de 11% na taxa de transmissão; o Graças ao uso do MIMO, os pontos de acesso 802.11n podem utilizar dois ou quatro fluxos simultâneos, o que dobra ou quadruplica a taxa de transmissão, atingindo respectivamente 144.4 e 288.8 megabits; 30 30
- 32. 802.11n- Problemas??? o A princípio, o uso de diversos transmissores, transmitindo simultaneamente na mesma faixa de freqüência parece contra produtivo, já que geraria interferência (como ao ter várias redes operando no mesmo espaço físico), fazendo com que os sinais se cancelassem mutuamente; o O MIMO trouxe uma resposta criativa para o problema, tirando proveito da reflexão do sinal. A idéia é que, por serem transmitidos por antenas diferentes, os sinais fazem percursos diferentes até o receptor, ricocheteando em paredes e outros obstáculos, o que faz com que não cheguem exatamente ao mesmo tempo; 32 32
- 33. 802.11n 33 33
- 34. 34
- 35. 8011.11AC O Padrão 802.11ac é a nova geração da tecnologia de redes sem fio pertencentes a família 802.11. Permitir transferência de dados a até 1.3 Gbps, o que significa uma conexão até três vezes mais rápida do que uma cabeada. o padrão 802.11ac operar exclusivamente nas faixas de 5 GHz. Foi desenvolvido a partir de 2011 até 2013. 35
- 36. VANTAGENS Aumento substancial em velocidade (1,3 Gbps) padrão 802.11ac não opera na frequência de 2,4 GHz. Contudo, os dispositivos com a nova tecnologia são compatíveis com redes 802.11n, possibilitando transferências de dados de até 450 Mbps. Largura de banda obrigatória no canal de 80 MHz para as estações (vs. 40 MHz máximo em 802.11n), 160 MHz disponível opcionalmente. Mais MIMOs fluxos espaciais, suporta até oito fluxos espaciais ( contra quatro em 802.11n). 36
- 37. VANTAGENS o padrão 802.11ac tem uma forma de transmissão inteligente. Não propaga as ondas de modo uniforme para todas as direções, os roteadores wireless reforçam o sinal para os locais onde há computadores conectados. Tecnologia Beamforming, desenvolvida pela Wavion 37
- 39. IEEE 802.16A Criado em 2003. Popularmente conhecido como Wi-Max Voltado exclusivamente para aplicações outdoor; Alcance de até 50Km; Taxas de transmissão de até 280Mbps; 39