REDES INDUSTRIAIS SEMANA 5 A SUB CAMADA CAMADA DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 1 Técnicas de Acesso ao Meio.

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1 REDES INDUSTRIAIS SEMANA 5 A SUB CAMADA CAMADA DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 1 Técnicas de Acesso ao Meio. As redes podem usar canais ponto a ponto ou canais broadcast ou multiponto. Esta aula trata de redes usando canais broadcast. Na literatura canais broadcast são muitas vezes referenciados como canais de acesso múltiplo ou canais de acesso aleatório. Os protocolos usados para determinar quem deverá usar o meio físico primeiro em canais de múltiplo acesso pertencem a subcamada de enlace de dados chamada subcamada MAC. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 2

2 Problemas de alocação de Canal Como alocar um canal broadcast para usuários competindo pelo seu uso? Iremos analisar esquemas estáticos e dinâmicos. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 3 Alocação de Estática de Canal em LANs e MANs Esquema tradicional FDM. N usuários e n Canais. FDM é eficiente para um número pequeno e constante de usuários com tráfego de fluxo constante. Para um número variável de usuários ou mesmo tráfego de fluxo variável o FDM ou TDM estático não é eficiente! 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 4

3 Multiplexação por divisão de frequência. (a) A Largura de banda original. (b) As larguras de banda originadas em frequência. (c) O canal ultiplexado. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 5 Modelo de Alocação Dinâmica de Canal em LANs e MANs Modelo de N Estações ou Terminais computadores, telefones ou computadores pessoais. Geram quadros para transmissão A probabilidade de um quadro ser gerado num intervalo de tempo Δt é Δt onde é uma constante (taxa de chegada de novos quadros) Uma vez o quadro é gerado a estação é bloqueada e não funciona até que o mesmo seja transmitido. Condição de Canal único Condição de colisão A sobreposição de 2 ou mais quadros é uma colisão Todas as estações podem detectar colisão Um quadro que sofreu colisão deve ser retransmitido. Não existe outros erros no sistema além dos gerados pelas colisões. Tempo contínuo Tempo discreto (slot de tempo): slot vazio, transmissão ou coisão. Com Sensor de portadora (Carrier Sense) _ LANs (sim), Redes Wireleess (não usam). Sem sensor de portadora (No Carrier Sense) 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 6

4 5. Técnicas de Acesso ao Meio 5.1 Técnicas para Acesso Baseado em Colisão Numa rede baseada em contenção não existe uma ordem de acesso. Nada impede que dois ou mais nós transmitam ao mesmo tempo provocando uma colisão (contenção). 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Aloha Aloha Pura Norman Abramson, 1970 (University of Hawaii) Transmissão a qualquer instante, sem restrição e sincronismo de tempo. O transmissor aguarda confirmação da chegada da mensagem ou ouve o canal. Se não houver possibilidade de ouvir o meio então o transmissor aguarda a confirmação da recepção da mensagem. Se esta confirmação não chegar em tempo hábil a mensagem é retransmitida e passa-se se a aguardar a confirmação. Com satélites existe um retardo de 270 ms antes da confirmação chegar. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 8

5 Em ALOHA pura os quadros são transmitidos em tempos completamente arbitrários 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 9 Técnicas de Controle de Acesso ao Meio Aloha e Slotted-Aloha 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 10

6 Aloha Discreta (Slotted Aloha) Roberts, 1972 Praticamente dobra a eficiência do sistema anterior. O tempo é dividido pelo sistema central em intervalos regulares (slots). O slot é correspondente ao tempo de uma transmissão. Cada estação só pode iniciar uma transmissão no início de um intervalo. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 11 Período vulnerável para a transmissão do bloco sombreado. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 12

7 Throughput vs. Tráfego oferecido para os sistemas Aloha. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Elementos Essenciais do Sistema Aloha da Universidade do Hawaii. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 14

8 Elementos Essenciais do Sistema Aloha (1) Lado Central: Minicomputador chamado Menehune ("IMP") conectado a uma antena. O Menehune é por sua vez conectado a 2 outros computadores e a duas outras redes, ARPANET e PACNET. (2) Cada estação: Tem uma unidade de controle que armazena algum texto e trata retransmissões. Algumas estações estão conectadas a concentradores para reduzir custos de transmissor/receptor. (3) Tamanho Máximo do Pacote: 32 (cabeçalho) + 16 (checksum) (até 80 bytes de dados) + 16 (checksum) = 704 bits. Em 9600 bps, o tempo de transmissão do pacote mais longo era 73 ms. (4) Quando uma estação tem dados a transmitir ela transmite diretamente. Quando o Menehune recebe um pacote ele insere um pacote de reconhecimento dentro de seus dados de saída. Se uma estação não recebe um reconhecimento dentro de um tempo previsto, ela assume que o pacote sofreu uma colisão e retransmite ele. (5) Intervalos de retransmissão: 200 a 1500 ms. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Vantagens Simplicidade => baixo custo Adequada a aplicações onde o tráfego na rede é pequeno E onde prioridade e tempo de resposta limitado não são importantes. Eficiência do canal é de 18% para a Aloha Pura e 37% para a Aloha Discreta CSMA Carrier Sense Multiple Access Os protocolos nos quais as estações ouvem por uma portadora e agem de acordo são chamados protocolos de sensor de portadoras. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 16

9 Métodos de Acesso CSMA CSMA não persistente (np- CSMA) CSMA Persistente (p-csma) 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 17 np-csma 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 18

10 CSMA Persistente 1 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 19 Técnicas CSMA p-persistente 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 20

11 Comparação da utilização do canal vs. Carga para vários protocolos de acesso aleatório 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini CSMA/CD O método pode ser aplicado em redes em banda básica e em redes em banda larga Análise de eficiência t p = tempo de propagação entre os dois nós mais distantes da rede M = tamanho do quadro C = taxa de transmissão 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 22

12 CSMA com Detecção de Colisão CSMA persistente ou não perssitente são melhoramentos do protocolo ALOHA. Outro melhoramento é o fato das estações abortarem suas transmissões ao detectarem uma colisão. Este protocolo é conhecido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Este protocolo é a base para a Ethernet. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 23 Técnica CSMA/CD 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 24

13 Colisão em Redes em Banda Básica 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 25 Colisão em Redes em Banda Larga cabo duplo. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 26

14 Equação expressando a Eficiência do Método CSMA/CD 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini CSMA/CD Para que haja detecção de colisão: Para redes em banda básica M >= 2Ct p Para redes em banda larga M>= 4Ct p Equação 1 Quanto maior a distância, maior o tempo de propagação, menor a eficiência, e maior o tamanho mínimo do quadro para a detecção de colisão. Quanto maior a taxa de transmissão, maior é o tamanho mínimo do quadro e maior a eficiência. Quanto maior se queira a eficiência, maior deverá ser o tamanho do quadro. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 28

15 Eficiência da IEEE em 10 Mbps com 512-bit slot times. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) Depois de cada transmissão, com ou sem colisão a rede entra num modo onde as estações só podem começar a transmitir em intervalos de tempo a elas pré-alocados. Ao findar uma transmissão, a estação alocada ao primeiro intervalo tem o direito de transmitir sem a probabilidade de colisão. Se não o faz, o direito passa a estação alocada ao segundo intervalo e assim sucessivamente, até que ocorra uma transmissão. Se todos os intervalos não são utilizados, a rede entra no estado onde um método CSMA comum é utilizado para acesso. Podendo ocorrer colisões. Uma transmissão nesse estado (transmissão com colisão ou não) volta o algoritmo para o modo de pré-alocação dos intervalos. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 30

16 CSMA/CA pode estar em um dos 3 estágios: transmitindo, vazia ou em colisão. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Acesso Ordenado sem contenção Acesso ao meio de comunicação evitando o problema da colisão Polling Geralmente usada em topologia barra. Estações conectadas à rede só transmitem quando interrogadas pelo controlador da rede. Utiliza uma estação centralizadora. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 32

17 5.2.2 Slot Utilizado principalmente em topologia em anel. Divide o espaço de comunicação em um número inteiro de pequenos segmentos (slots) dentro dos quais a mensagem pode ser armazenada. Todas as estações sabem o número de slots que a rede contém. Utiliza estação monitora para supervisionar o anel. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 33 Ilustração de um anel de slots. Anel de Slots (ou anel segmentado) 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 34

18 Fasnet A rede FASNET utiliza 2 barras unidirecionais. Estações são ligadas as 2 barras podendo Tx e Rx em ambas. Uma estação i utiliza a barra A para transmitir dados para uma estação j quando seu índice for menor que o de j. E utiliza a barra B quando for maior. O ciclo de transmissão é iniciado pela primeira estação ligada à barra. Quando uma estação deseja transmitir para uma estação com índice maior que o seu, ela detecta o início do trem de slots na barra A, verificando o start bit dos slots que recebe. E espera até que o primeiro slot vazio do ciclo chegue a sua unidade de acesso. A estação muda o valor de um bit do cabeçalho do slot marcando-o como ocupado. Em seguida coloca os endereços de destino, de origem, e seus dados no slot. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Fasnet Se os dados não couberem em um único slot, a estação poderá utilizar slots consecutivos para transporta-los até um limite definido por sua cota de transmissão. Quando a estação de destino recebe o slot, ela copia os dados, porém não muda seu estado. O slot segue marcado como ocupado até chegar ao final da barra. Depois que todas as estações tenham tido oportunidade de transmitir, a última estação da barra receberá um slot vazio. Esse evento dispara a atribuição do valor 1 ao end bit de um slot na barra oposta (barra B). Ao receber este slot, a primeira estação da barra A gera um slot com o start bit igual a 1, e o transmite na barra A. Iniciando assim um novo ciclo de transmissões nessa barra. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 36

19 Topologia da FASNET 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Protocolos de Múltiplo Acesso por Divisão de Comprimento de Onda (WDMA) Divide-se o canal em sub-canais usando FDM ou TDM ou ambos e dinamicamente aloca-se eles quando necessário. Esquemas deste tipo são usados em LANs em fibra óptica permitindo diferente conversações usarem diferentes comprimentos de onda (isto é frequências) ao mesmo tempo. Um exemplo de uso é a topologia estrela passiva em redes de fibra óptica. Esta topologia pode trabalhar com centenas de estações. Para permitir transmissões múltiplas ao mesmo tempo, o espectro é dividido em sub-canais onde esquema FDM pode ser utilizado. Neste protocolo WDMA, a cada estação é designado 2 canais. Um canal estreito de controle para sinalizar a estação e outro largo para a estação transmitir seus quadros de informação. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 38

20 Topologia Estrela Passiva 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Protocolos de Múltiplo Acesso por Divisão de Comprimento de Onda (WDMA) Cada canal é dividido em grupos de slots de tempo. Vamos chamar o número de slots no canal de controle m e número de slots nocanal de dados n + 1, onde n destes são para dados o o último é usado pela estação para reportar seu status (principalmente, qual slots sobre ambos os canais estão livres). A sequencia de slots repetem-se indefinidamente em ambos os canais, com o slot 0 sendo marcado de uma maneira especial para que usuários atrasados possam detectá-lo. Todos os canais são sincronizados por um único clock global. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 40

21 Protocolo de Múltiplo Acesso por Divisão de Comprimento de Onda (WDMA) 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Protocolos de Múltiplo Acesso por Divisão de Comprimento de Onda (WDMA) O protocolo suporta 3 tipos de tráfego: tráfego orientado a conexão com taxa de dados constante, tráfego orientado a conexão com taxa de dados variado (arquivos), tráfego datagrama (pacotes UDP). Cada estação tem 2 receptores e 2 transmissores. Um receptor com comprimento de onda fixo para ouvir seu próprio canal de controle. Um transmissor variável para transmitir na frequencia dos outros canais de controle das estações. Um transmissor com comprimento de onda fixo para transmitir quadros de saída. Um receptor variável para selecionar um transmissor de dado que deve ser ouvido. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 42

22 5.2.3 Inserção de Retardo Uma das primeiras LAN com tecnologia totalmente brasileira (RedUSP). Um quadro a ser transmitido é colocado no registro de deslocamento RDT. A chave de 1 muda para 2 e a estação transmite seu quadro. Neste instante, o quadro que chega é armazenado em RDR. Após a estação transmitir seu quadro a chave muda para 3. A chave somente é mudada de 3 para 1 quando a estação receber o próprio quadro que transmitiu. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 43 Anel com Esquema de Inserção de Retardo 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 44

23 5.2.4 Passagem de Permissão Neste tipo de esquema de controle uma permissão (token) - um padrão especial é passado sequencialmente de uma estação para outra. Somente a interface que possui a permissão em um determinado intervalo de tempo pode transmitir quadros. Se adapta muito bem a todos os tipos de topologias, sendo mais usado em redes em anel e em barra Passagem de Permissão em Barra (Token Bus) Quando uma estação termina de transmitir ela passa a permissão para a próxima estação do anel lógico. No mínimo as seguintes funções devem ser realizadas de forma centralizada ou distribuída: Adição e retirada do anel virtual. Gerenciamento de falhas (duas ou mais estações com endereços duplicados, perda de transmissão) Iniciação do anel virtual 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Passagem de Permissão em Barra (Token Bus) A passagem de permissão em barra é mais complexa do que a passagem da permissão em anel. A topologia em barra porém trabalha melhor com aplicações em tempo real (protocolo MAP) Fig /10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 46

24 Passagem de Permissão em Anel (Token Ring) Um modelo de bit especial, chamado token, circula ao redor do anel sempre que todas as estações estão vazias. Quando uma estação quer transmitir um quadro, a estação adquire a posse do token e remove ele do anel antes de transmitir. Devido ao fato que existe somente um token, somente uma estação pode transmitir em um dado instante. O momento da inserção de uma permissão livre (token) no anel varia conforme o tipo de operação que pode ser: Single packet Single token (taxas de 10 Mbps) Multiple token (Taxas de 16 Mbps) 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 47 Método de Acesso Token Ring Single Packet 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 48

25 Método de Acesso Token Ring Single Token: a, b e c conforme figura anterior. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 49 Método de Acesso Token Ring Multiple Token: a e b conforme figura anterior. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 50

26 5.2.5 Protocolos com Reserva Protocolos com reserva foram desenvolvidos inicialmente para redes de satélite (redes que lidam com atraso de propagação grande) As estações que possuem quadros para transmitir fazem reservas no ciclo corrente para transmitir no próximo. Os ciclos usualmente possuem tamanho fixo. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 51 Protocolo Bit Map Protocolo com Reserva Supor uma rede com N estções: 0 a N-1 Cada período de reserva consiste exatamente de N slots. Se a estação Zero tem 1 quadro a transmitir então ela transmite o bit 1 no slot 0. E assim sucessivamente. Após a última estação ter transmitido seu quadro então começa outro período de reserva. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 52

27 Acesso a canais de satélite baseado em reservas. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini Protocolos de Acesso com Prioridade Estabelece prioridades para o tratamento de informações. Alguns esquemas que a utilizam: IEEE e IEEE Vários são os requisitos de aceitabilidade que os esquemas de prioridade devem ter: Independência hierárquica de desempenho. Justiça no acesso. Seguro e confiável Sobrecarga decorrida da implementação do esquema de prioridade deve ser a menor possível. Na ausência de prioridade nenhuma sobrecarga deve ser impingida ao esquema normal de acesso a rede. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 54

28 5.4 Protocolos para Redes sem Fio Quando os computadores móveis precisam ser conectados a uma rede cabeada fixa para adquirir mobilidade dizemos que eles são portáveis mas não móveis. Para adquirir mobilidade real os notebook portáteis precisam usar sinais de rádio ou infravermelho para se comunicarem entre si. Um sistema de computadores notebook que se comunicam via sinais de rádio é chamado de Wireless LAN. O padrão IEEE descreve estas redes também conhecidas por WiFi. O padrão trabalha em 2 modos: Na presença de uma estação base (ponto de acesso) Na ausência de uma estação base Ad Hoc Networking 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 55 (a) Rede Wireless com estação base e (b) Ad Hoc Networking 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 56

29 O Protocolo MACA e MACAW (MACA para Wireless): (a) A transmitindo um RTS para B. (b) B respondendo com um CTS para A. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 57 Aplicações em Redes: Ethernet Os padrões que estão em uso são o IEEE 802.3(Ethernet), IEEE (Wireless LAN), IEEE (Bluetooth), IEEE (Wireless MAN) os quais usam o mesmo protocolo IEEE de enlace lógico (LLC) que faz conexão com o protocolo de rede. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 58

30 Ethernet Cabeada Quatro tipo de cabos são geralmente usados. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 59 10BASE5, 10BASE2 e 10BASE-T 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 60

31 Topologias a cabo: (a) Linear,(b) Espinha, (c) Árvore e (d) Segmentada Na ethernet cabeada não poderemos ter 2 transceivers a mais de 2,5 km. E nenhum caminho entre 2 transceivers pode ter mais que 4 repetidores. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 61 (a) Codificação Binária, (b) Codificação Manchester, (c) Codificação Manchester Diferencial Ethernet usa codificação manchester com +0,85 e -0,85 V, dando um valor DC de 0 V. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 62

32 Formato do Quadro: (a) DIX Ethernet e (b) IEEE Preâmbulo 8x Endereço mais alto bit do endeço de grupo é 0 para endereço ordinário e 1 para endereço de grupo (multicast). Se todos forem 1 é um broadcast. O bit 47 configura endereço local ou endereço global. Se for global temos combinação de 46 bits gerando 7x10 13 possibilidades de endereços. -Tipo: tipo de quadro especifica o processo que deve ser usado para tratar o quadro. -Dado: máximo de 1500 bytes. -Pad:Assegura que o quadro tenha no mínimo 64 bytes (do end. Destino ao check sum). 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 63 Detecção de Colisão deve levar até 2 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 64

33 Para Ethernet 10 Mbps Para percorrer 2,5 km com 4 repetidores o tempo de ida e volta é 50s. Portanto o quadro de tamanho mínimo deve levar pelo menos este tempo para ser transmitido. Em 10 Mbps 1 bit leva 100s para ser transmitido. Logo 500 bits (+- 64 bytes)levaria 50s, 512 bits foi adotado, criando um slot de tempo de 51,2 s. Para velocidades maiores o tamanho mínimo do frame de ser maior e em contrapartida o tamanho do segmento diminue. Para uma rede de 2,5 km operando em 1 Gbps o tamanho mínimo do quadro deveria ser de 6400 bytes. Ou alternativamente o tamanho mínimo do quadro poderia ser 640 bytes e a distância máxima entre 2 estações não poderia ser maior de 250 m. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 65 Ethernet Comutada (Switched) Quando houver muitas estações e muito tráfego uma solução seria o uso de switches. Estes switches normalmente contém de 4 a 32 cartões. Cada cartão contendo 1 a 8 conectores. Frequentemente cada conector possui uma tomada 10BASE-T para um determinado computador. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 66

34 Um simples Exemplo de Ethernet Comutada 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 67 Fast Ethernet (IEEE 802.3u) 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 68

35 Gigabit Ethernet Todas a conexões da Gigabit Ethernet são ponto a ponto. Não há possibilidade de colisão, logo CSMA/CD não é usado. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 69 Cabeamento Gigabit Ethernet 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 70

36 IEEE 802.2: Controle de Enlace Lógico O protocolo LLC fornece controle de erro e controle de fluxo a nível de enlace. O cabeçalho LLC contém 3 campos: Um ponto de acesso de destino, Um ponto de acesso da fonte, Um campo de controle O ponto de acesso indica de qual processo o quadro veio e a qual processo ele deve ser entregue. O campo de controle contém número de sequência e número de confirmação do quadro. Transmissão na internet dispensa confirmação e reconhecimento a nível de LLC. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 71 IEEE 802.2: Controle de Enlace Lógico a) Posição do LLC b) Formato do Protocolo 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 72

37 Resumo de Redes Ethernet Padrão dominante por mais de 3 décadas. Simples, flexível, barata (cabeamento e placas de rede) e fácil de dar manutenção. Não existem softwares a ser instalados com exceção dos drivers e não existem tabelas de configuração a serem gerenciadas. A adição de novos computadores é fácil e somente requer que eles sejam plugados na rede. Ethernet interage facilmente com TCP/IP. Ethernet e IP são não orientados a conexão. Ethernet atende altas velocidades sem necessidade de trocar o software. Ethernet vs ATM e FDDI => Ethernet ATM hoje é usada principalmente no centro dos sistemas de telecomunicações. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 73 Redes Locais sem Fio (Wireless LANs) Podem operar em 2 configurações: (a) com uma estação base e (b) sem uma estação base. O padrão LAN leva isto em consideração e atende a ambos os arranjos. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 74

38 A Pilha de Protocolo /10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 75 A Pilha de Protocolo Infravermelho: Usa a mesma tecnologia que o controle remoto da TV IEEE Rádio de curto alcance (FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum e DSSS Direct Sequence Spread Spectrum): não requer licença, 2,4 GHz IEEE Faixa de frequência usada por portões automáticos, telefone sem fio e forno de micro ondas. Todas estas técnicas operam na velocidade de 1 a 2 Mbps e com baixa potência o que não causa muito interferência de sinais. Em 1999 foram introduzidas as técnicas OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (até 54 Mbps IEEE a) e HR-DSSS High Rate Direct Sequence Spread Spectrum (até 11 Mbps IEEE b) Em 2001 foi introduzida uma segunda técnica de modulação OFDM - numa banda de frequência diferente que a primeira. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 76

39 Wireless Banda Larga (Broadband Wireless) IEEE Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access System ou Wireless MAN ou Wireless Local Loop Proposta: fornecer serviço de comunicação sem fio Multimegabit para voz, internet, vídeo sobre demanda, etc. LMDS (Local Multipoint Distribution Service) foi inventado para esta proposta. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 77 Arquitetura de um Sistema LMDS 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 78

40 Arquitetura de um Sistema LMDS Igual ao ADSL o LMDS usa alocação de largura de banda assimétrica. Na tecnologia atual cada setor pode ter até 36 Gbps downstream e 1 Mbps up stream compartilhado por todos os usuários de um setor. Se cada usuário ativo baixa 3 páginas de 5 KB por minuto, o usuário está ocupando em média 2000 bps de spectrum. O que permite o máximo de usuários ativos por setor. Assumindo que 1 em cada 3 usuários estão ativos no período de pico, uma única torre com 4 antenas poderia servir até pessoas num raio de 5 km. Este tipo de sistema permite as empresas, entrarem no negócio de Internet e Telefonia Local e oferecer taxas comparáveis a TV a cabo e em baixo preço. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 79 Comparação entre IEEE e IEEE Ambos foram projetados para fornecerem alta velocidade em redes sem fio. O IEEE fornece serviços para edifícios e edifícios não são móveis. Eles não migram de célula para célula frequentemente. Muito do IEEE trata com mobilidade e nada disto é relevante em aplicações de edifícios. Edifícios podem ter mais de um computador neles, uma complicação que não ocorre quando a estação final é um único computador notebook. Devido os proprietários de edifícios estarem geralmente dispostos a gastarem muito mais dinheiro para comunicação que proprietários de notebooks, melhores radios estão disponíveis. IEEE usa comunicação full duplex enquanto o IEEE evita para manter o custo do rádio baixo. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 80

41 Comparação entre IEEE e IEEE O IEEE alcança vários quilômetros enquanto o IEEE Cada célula IEEE pode tratar muito mais usuários que uma célula IEEE Maior largura de banda é necessário para IEEE (10 a 66 GHz) que para IEEE As ondas curtas são unidirecionais (IEEE ) e as longas são omnidirecionais (mulipaths IEEE ) Resumindo, IEEE foi projetado para ser um Ethernet Móvel e o IEEE foi projetado para ser sem fio más estacionária (TV a Cabo). 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 81 Comparação entre IEEE e IEEE Uma breve comparação com o sistema de telefonia celular é eficiente. Banda estreita, voz-orientada, baixa potência, estações móveis que se comunicam usando microondas de comprimento médio. Ninguém assiste filmes de 2 horas de alta resolução em telefones GSM ainda. Embora IEEE pudesse ser utilizado para equipamentos móveis no futuro, ainda não foi otimizada para isto. 2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 82