Redes Avançadas

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

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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

28. 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