IEEE 802.11 - Wi-Fi

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IEEE 802.11 - Wi-Fi. Carlos A. Froldi Tópicos em Redes de Comp. I Prof. Edmundo Madeira. IEEE 802.11 - Wi-Fi. Considerações iniciais e princípios de funcionamento Provisão de qualidade de serviço Aspectos práticos e implementação. Considerações inicias e princípios de funcionamento. - PowerPoint PPT Presentation

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  • IEEE 802.11 - Wi-Fi

    Carlos A. Froldi

    Tpicos em Redes de Comp. I

    Prof. Edmundo Madeira

  • IEEE 802.11 - Wi-FiConsideraes iniciais e princpios de funcionamento

    Proviso de qualidade de servio

    Aspectos prticos e implementao

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoresoluo 802.11 do IEEE trata da padronizao de redes locais sem fio (WLANs), primeiro padro foi desenvolvido em 1997

    meta fundamental era fornecer servios compatveis com as redes 802.3 (Ethernet)

    Uma rede WLAN pode substituir ou estender uma rede local cabeada (LAN) provendo funcionalidades adicionais

    O padro 802.11 especifica as camadas fsica e de controle de acesso ao meio (MAC)

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoFacilidades providas por uma rede WLAN:

    Re-alocao de dispositivos sem a necessidade de alterao no cabeamento

    Cobertura de locais com dificuldade de suportar uma rede cabeada

    Prover mecanismos que permitam aos dispositivos pertencentes a mesma utilizar-se das facilidades providas pela computao mvel

    Quando utilizadas em conjunto com as LANs podem prover aos dispositivos sem fio toda a infra-estrutura de acesso a Internet

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoAspectos a serem considerados na utilizao de Wlans:

    Transmisso do sinal

    Taxa de transmisso

    Taxa de erros

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoA camada fsica do padro 802.11 ilustrada a seguir:

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoPLCP (Physical Layer Convergence Procedure)

    Na transmisso fica esperando o recebimento de frames da camada MAC, converte os mesmos para que possam ser transmitidos e os envia a PMD

    Na recepo efetua a operao inversa, ou seja, fica escutando o meio

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoPLCP (Physical Layer Convergence Procedure)

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoPMD (Physical Medium Dependent): Espalhamento de espectro por salto de freqncia (FHSS)

    Espalhamento de espectro por seqncia direta (DSSS)

    Infravermelho

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoFHSS

    Utiliza faixas de freqncia no licenciadas, ou seja banda ISM (Industrial Scientifc Medical)

    Largura de banda disponvel dividida em vrios canais de freqncia

    A estao, em curtos instantes de tempo durante a recepo e envio de dados, salta para outro canal seguindo um padro aleatrio

    79 canais diferentes podem ser utilizados, iniciando em 2,402Ghz e variando em 1Mhz a cada canal

    A taxa bsica de 1 a 2 Mbps utilizando a modulao gaussiana por chaveamento de freqncia (GSFK) de 2 ou 4 nveis respectivamente

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoDSSS

    Transmisses simultneas so separadas por cdigos

    Uma operao XOR realizada entre os dados originais e um fator de espalhamento e, como resultante tem-se a sub-diviso dos smbolos que constituem os dados em intervalos chamados chips

    O espalhamento dividido em 11 subcanais, cada um com 11 Mhz

    Cada smbolo espalhado utiliza uma seqncia de Barker de 11 chips (+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1)

    Redes locais devem utilizar canais cujas freqncias sejam separadas por no mnimo 25 Mhz

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoDistribuio de canais no DSS:

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoOcupao dos canais no banda de transmisso:

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoUtilizao de mltiplos canais no DSS:

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoInfravermelho

    Projetado para ambientes fechados

    Ondas com comprimentos entre 850 950 nm

    Transmisses com alcance de 10 metros

    Taxas entre 1 a 2 Mbps utilizando modulao por posio de pulso (PPM)

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoExtenses ao padro original 802.11:

    802.11b

    802.11a

    802.11g

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento802.11b

    Tido como a primeira padronizao que possibilitou a redes sem fio funcionalidade comparvel a redes Ethernet

    Recebeu o selo Wi-Fi, abreviao em ingls de Wireless Fidelity (Fidelidade Sem Fio) por um grupo denominado WECA

    Utiliza na camada fsica uma extenso do DSSS, emprega um chaveamento de cdigo complementar (8-chip Complementary Code Keyng CCK) pode fornecer taxas de 5,5 a 11 Mbps

    Compatibilidade com o padro original 802.11 garantido pela PLCP

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento802.11a

    Utiliza multiplexao por diviso ortogonal de freqncia (OFDM)

    opera na faixa de freqncia de 5 Ghz

    OFDM divide o sinal em 48 subportadoras para prover taxas de 6 a 54 Mbps

    Utiliza como modulaes: BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM

    Padro no mantm compatibilidade com 802.11 e 802.11b

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento802.11g

    Utiliza OFDM, de forma similar ao padro 802.11a, porm em uma freqncia de 2.4 Ghz

    Taxas de 6 a 54 Mbps

    Padro mantm compatibilidade com 802.11 e 802.11b

    Utiliza mesmas modulaes que o padro 802.11a

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoSubcamada de Acesso ao Meio (MAC)Servio de entrega confivel

    Controlar o acesso ao canal sem fio

    Proteger dados utilizando tcnicas de criptografia

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoSubcamada de Acesso ao Meio (MAC)

    Emissor aguarda confirmao (ACK) do receptor aps envio de quadro, na ausncia do mesmo o quadro retransmitido

    Retransmisso poderia ser implementada nas camadas superiores, porm mais eficiente efetuar este controle na camada MAC

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoFuno de Coordenao Distribuda (DCF)

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoFuno de Coordenao Distribuda (DCF)

    Utiliza o CSMA/CA para acesso ao meio

    Processo de backoff quando o meio est ocupado por um perodo DIFS

    Estao calcula um tempo randmico levando em conta o tamanho da janela de conteno (CW)

    Janela aumenta a cada transmisso mal sucedida e tempo de backoff recalculado

    tempo de backoff decrementado sempre que o canal detectado ocioso durante o tempo DIFS, quando atinge valor zero a estao transmite

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoProblema da estao exposta e estao escondida

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoFuno de Coordenao Centralizada (PCF)

    Livre de conteno, baseia-se em consultas peridicas (polling) as estaes para determinar quem ter acesso ao meio

    O AP geralmente implementa um ponto de coordenao

    Estaes so consultadas periodicamente para utilizao do meio

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento Fragmentao

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoProteo e integridade dos dados:

    Meio sem fio mais sensvel a intrusos

    Implementa mtodos de cifragem na camada MAC

    Atualmente Existem dois padres utilizados na prtica: WEP e WPA

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoAs redes Wlan podem ser divididas em 2 arquiteturas:

    Rede Wlan Ad-hoc

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamento

    Rede Wlan centralizada

  • Consideraes inicias e princpios de funcionamentoAumento da utilizao de Wlans: Reduo grande nos custos envolvidos

    Utilizao de faixas de freqncias livres ou no licenciadas que simplificam sua utilizao

    Aumento das taxas de transmisso

  • Proviso de Qualidade de ServioPropostas de diferenciao de servios baseados nas estaes:

    PFC envolvem esquemas de consulta que levam em conta prioridade das estaes

    DFC propostas elaboradas para trabalhar com priorizao de estaes, para isto alteram os parmetros da camada MAC

  • Proviso de Qualidade de ServioEsquema Aad

    Altera os parmetros da camada MAC de acordo com a prioridade da estao

    Parmetros alterados so: funo de aumento do backoff, CW min, DIFS e tamanho mximo do quadro

    Estaes com maior prioridade tm maior agilidade para utilizao do meio

    Na prtica oferece diferenciao apenas ao trfego UDP

  • Proviso de Qualidade de ServioEsquema Blackburst

    Estaes de alta prioridade acessam o meio em intervalos iguais e constantes

    Estao verifica se o meio est livre por um intervalo PIFS e ento envia o quadro

    Se meio est ocupado a estao envia uma rajada (black burst) para congestionar o meio

    Estaes de baixa prioridade utilizam o esquema convencional de acesso do 802.11

  • Proviso de Qualidade de ServioExtenso 802.11e

    Criada para prover diferenciao por fluxo de dados e no por estao

    Introduz uma camada de coordenao hbrida (HCF)

    HCF possui um coordenador hbrido (HC), responsvel pela funcionalidade de QoS, geralmente implementado no AP

    Estaes so chamadas de QSTAs (QoS Station)

    Prove o modo de acesso EDCF que complementa o modo de acesso DCF para utilizao de diferenciao de servios

  • Proviso de Qualidade de ServioExtenso 802.11e

    Disponibiliza 8 categorias de acesso (AC) nas QSTAs para suportar at 8 prioridades do usurio (UP)

    Em cada estao uma ou mais UPs so atribudas para cada AC

    Prioridades