Wireless. Planeamento Montagem e Manutenção de Redes e Equipamentos Informáticos 2 Elementos de...

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Planeamento Montagem e Manutenção de Redes e Equipamentos Informáticos 2

Elementos de uma rede sem fios


Elementos de uma rede sem fios


Características dos canais sem fios

São muito diferentes dos suportes guiados …. Potência decrescente do sinal (“decreased signal strength”): o

nível do sinal de rádio atenua-se exponencialmente durante a propagação através da matéria (“path loss”)

Interferências de outras fontes: as frequências usadas são muitas vezes públicas (e.g., 2.4 GHz) e partilhadas por outros dispositivos (e.g., telefones sem fios, micro ondas, motores) que interferem na comunicação

Propagação multi caminho (“multipath propagation”): os sinais de rádio reflectem-se nos objectos e nos obstáculos o que faz com que o receptor receba vários sinais com ligeiros desfasamentos temporais

…. Tornam as comunicações através de um canal sem fios muito mais difíceis e sujeitas a erros (mesmo num canal ponto a ponto baseado em antenas direccionais)


Características dos canais sem fios

“Signal fading”: B e A detectam-se

mutuamente B e C detectam-se

mutuamente A e C não se detectam, o que

quer dizer que A e C não se apercebem da interferência vista por B (colisão)

A existência de múltiplos emissores, para além dos problemas de partilha do canal, criam outros problemas suplementares:

Problema do terminal escondido: B e A detectam-se mutuamente B e C detectam-se mutuamente A e C não se detectam, o que

quer dizer que A e C não se apercebem da interferência vista por B (colisão)


802.11 LAN architecture

O wireless host comunica com a estação base

base station = access point (AP)

Basic Service Set (BSS) (aka “cell”) em modo infra-estrutura contém:

wireless hosts access point (AP): base station


A frequência 2,4GHz A norma 802.11 especifica :

LB de 22MHz O primeiro canal está centrado em 2.412 GHz. Os canais tem banda de guarda de 5-MHz. Existem 11 (ou 13

ou 14) canais Deste esquema resulta que 2 canais se sobrepõem . Deve-se garantir que os canais não se sobrepõem


Estruturação dos canais

Deste esquema resulta que 2 canais se sobrepõem .

Deve-se garantir que os canais não se sobrepõem

Reutilização dos canais:


IEEE 802.11: acesso múltiplo

Tentar evitar colisões 802.11: CSMA - sense before transmitting

Tentar não colidir com outro emissor

802.11: não há detecção de colisões É difícil detectar a colisão durante a transmissão e A mesma é indetectável de qualquer maneira: hidden terminal, fading Objectivo: evitar as colisões C(ollision)A(voidance)


IEEE 802.11 MAC Protocol: CSMA/CA

802.11 sender if sense channel idle for DIFS then transmit entire

frame (no Collision Detection)if sense channel busy then start random backoff

time, timer counts down while channel idle and transmit when timer expires,

if no ACK, increase random backoff interval, repeat previous step for up to three or four times

802.11 receiver if frame received OK, return ACK after SIFS (ACK

needed due to hidden terminal problem) Backoff interval starts at [ 0, 31 ] and doubles in

each Round


RTS / CTS opcional

ideia: tentar reservar o canal para transmitir frames grandes ao invés de transmitir aleatoriamente

Começar por enviar um frame (RTS) curto para o AP usando CSMA Ainda pode haver colisões mas estes frames são curtos

O AP difunde um CTS em resposta ao RTS RTS detectado por todos os nós (espera-se)

O emissor transmite o frame As outras estações libertam o canal durante o tempo de

transmissão do frame (o CTS contém a duração do frame que sequer transmitir)

Tentar evitar as colisões com frames grandes, enviando previamente frames pequenos de reserva


802.11: mobilidade na mesma rede

Como H1 permanece na mesma rede pode manter o mesmo endereço

Um AP é um switch nível 2

switch: que AP está associado com H1 ? self-learning: o switch

memoriza que H1 é alcançável pela porta de H1

Técnicas de aceleração ad-hoc e outras em estudo


O Que é a mobilidade ?

A perspectiva rede da mobilidade:

Sem mobilidade Muita mobilidade

Um utilizador Um utilizador Um utilizador móvelfixo a usar em que muda de rede usando ligando a vários APscasa um AP DHCP sempre que e redes distintas

se liga a uma nova mas mantendo as conexões

rede (como o telefone celular)

l


Mobilidade: registo

Resultado: O Foreign agent sabe da presença de um sistema móvel O Home agent sabe a localização do sistema móvel


Encaminhamento indirecto e Directo

Encaminhamento indirecto O sistema móvel tem dois endereços:

permanent address: usado pelo correspondente (a mobilidade é transparente para o correspondente)

care-of-address: usado pelo home agent para enviar pacotes para o sistema móvel

Encaminhamento directo


IP Móvel (Mobile IP)

RFC 3220 Tem muitas das funcionalidades discutidas:

home agents, foreign agents, foreign-agent registration, care-of-addresses, encapsulation (packet-within-a-packet)

Vários componentes da norma: Encaminhamento indirecto dos pacotes (túneis) Descoberta dos agentes Registo no home agent Autenticação


Impacto da mobilidade nos níveis superiores

Logicamente, o impacto deveria ser mínimo pois: O modelo best effort continua a ser mantido O TCP e UDP podem executar com sistemas móveis e canais sem

fios

… mas existem graves problemas de desempenho:

Perca de pacotes e atrasos devido a erros (pacotes perdidos, latência acrescida devido às retransmissões) e migração entre redes ( handoff)

O TCP interpreta a perca de pacotes como saturação e fecha a janela de emissão sem necessidade

Problemas ligados à latência que são mais relevantes durante a migração entre redes ( handoff), com impacto grave no tráfego com características de tempo real (voz por exemplo)

Capacidade limitada dos canais sem fios partilhados

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