Mestrado em Engenharia de Telecomunicações. Redes de Computadores I. Departamento de Engenharia de Telecomunicações

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1 Departamento de Engenharia de Telecomunicações - UFF Disciplina: Arquitetura IEEE 802 Padrões IEEE 802.3, , 802.2, Profa. Débora D Christina Muchaluat Saade deborams@telecom.uff.br Arquitetura IEEE 802 IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers Conjunto de Padrões para Redes Locais LAN Local Area Networks estações estão a poucos quilômetros umas das outras ISO/IEC Joint Technical Committees 1 (JTC 1) on Information Technology ANSI American National Standards Institute ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas IEEE Institute of Electrical and Eletronics Engineers IEEE Project 802 Local and Metropolitan Area Networks Standards 2 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 1

2 Comitê de Padronização do Projeto IEEE 802 Comitê Executivo Interligação e Gerência LLC CSMA/CD Token Bus Token Ring MAN Banda Larga Fibra Ótica Serviços Integrados Segurança WLANs - Wireless Local Area Networks Demand Priority Access WPANs - Wireless Personal Area Networks WMANs - Broadband Wireless Access RPR - Resilient Packet Ring Radio Regulatory 4 OSI x IEEE 802 Arquitetura OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico Arquitetura IEEE LLC (802.2) MAC Físico 6 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 2

3 Arquitetura IEEE 802 (Redes Locais de Computadores) Aplicação Host A Aplicação Apresentação Host B Aplicação Apresentação Apresentação Sessão Sessão Sessão Transporte Transporte Transporte Rede Enlace Rede LLC MAC comunicação fim-a-fim Rede LLC MAC Físico Físico Físico 7 Camadas da Arquitetura IEEE 802 Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Physical Layer (PHY) 8 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 3

4 Nível Físico Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Physical Layer (PHY) Estabelecimento, manutencão e liberação de conexões físicas transmissão de bits através de um meio físico Cabo coaxial Par trançado ado Fibra ótica Método de codificação Taxa de Transmissão 9 Camada de Controle de Acesso ao Meio Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Physical Layer (PHY) Endereço MAC Organização do acesso ao meio físico compartilhado Barra, Anel, Wireless Detecção de erros (CRC) Delimitação de quadros Técnicas CSMA-CD CD (802.3) Token Ring (802.5) Token Bus (802.4) DQDB (802.6) CSMA/CA (802.11) Prof. Débora C. Muchaluat Saade 4

5 Camada de Controle de Enlace Lógico Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Physical Layer (PHY) Independência da camada MAC LSAPs Multiplexação Controle de erros e de fluxo Tipos de operação Classes de procedimentos 11 Padrões IEEE 802.X Relacionamento entre os Padrões 802 LLC MAC PHY 13 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 5

6 Departamento de Engenharia de Telecomunicações - UFF Disciplina: Padrão IEEE Padrão Ethernet Camadas MAC e FísicaF Protocolo de acesso CSMA/CD Redes Locais com Topologia Lógica L em Barra Taxas de Transmissão 10 Mbps Ethernet 100 Mbps Fast Ethernet 1 Gbps Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae 10 Gbps (conectividade para MANs e WANs) 16 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 6

7 Opções para as Extensões à rede Ethernet 1980: Ethernet. 1985: IEEE Ethernet Comutada (switched( Ethernet). 1995: IEEE 802.3u Fast Ethernet. 1997: Ethernet Full-duplex duplex. 1998: IEEE 802.3z Gigabit Ethernet. 2002: IEEE 802.3ae 10 Gigabit Ethernet.???? Ethernet!!!! 17 Padrão IEEE Semântica do Protocolo da Camada MAC CSMA-CD CD Espera Aleatória Exponencial Truncada Funcionamento Full-Duplex (Ethernet, Fast, Giga, 10 Giga) não usa CSMA/CD 19 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 7

8 CSMA/CD Colisão Tempo T 1 T 2 T 3 20 Técnica CSMA/CD Estação Ativa Meio Livre? Sim Inicia Transmissão Não Retransmissão Atraso Aleatório ponderado pelo número de colisões Incrementa contador de número de colisões Sim Colisão? Não Termina Transmissão Interrompe Transmissão Reforço de Colisão (JAM) 21 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 8

9 CSMA/CD - Retransmissão Espera Aleatória Exponencial Truncada se houve colisão, espera tempo aleatório entre 0 e (limite( superior)*2 n o limite é dobrado a cada colisão sucessiva até o número máximo de colisões: nas primeiras 10 tentativas n varia de 1 a 10, nas tentativas subseqüentes entes, n continua com o valor 10. depois de 16 tentativas mal sucedidas,, a interface reporta tempo de acesso infinito (aborta transmissão). retardo de transmissão pequeno no começo e grande depois, evitando sobrecarga 22 IEEE bittime - tempo para transmitir 1 bit IFG - interframe gap = 96 bittimes 10 Mbps = 9,6 microssegundos 100 Mbps = 960 nanossegundos 1 Gbps = 96 nanossegundos Limite superior para escolha do tempo 512 bittimes Em caso de colisão transmite JAM até completar 96 bits 0 s 0 s e 1 s 1 alternados 23 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 9

10 Padrão IEEE Formato da PDU da Camada MAC Preâmbulo SD Destinatário Remetente Comprimento Dados PAD FCS 56 Bits 8 Bits 48 (16) Bits 48 (16) Bits 16 Bits 368 Bits - 12 KBits 32 Bits 25 PDU Preâmbulo: : 7 bytes (sincroniza( sincronização do transmissor e receptor - codificação Manchester) SD - Start Delimiter Endereços (os fabricantes decidem se usam 1 ou ambas as formas de endereço): 1o. Bit indica se é único (0) ou grupo (1), broadcast (todos( os bits 1) 16 bits: localmente administrados 48 bits: esquema de endereçamento universal fornecido pelo fabricante (2o. Bit indica se é local (1) ou universal (0)) 2^46 endereços universais PAD para satisfazer tamanho mínimo do quadro M >= 2CTp tamanho mínimo (64 bytes a partir de DA) e máximo (1518 bytes = 1,5 KB) FCS - CRC-32: x 32 + x 26 + x 23 + x 22 + x 16 + x 12 + x 10 + x 8 + x 7 + x 5 + x 4 + x 2 + x Prof. Débora C. Muchaluat Saade 10

11 Quadro IEEE x Quadro Ethernet IEEE Preâmbulo SD Destinatário Remetente Comprimento Dados PAD FCS 56 Bits 8 Bits 48 (16) Bits 48 (16) Bits 16 Bits 368 Bits - 12 KBits 32 Bits Ethernet Preâmbulo SD Destinatário Remetente Preâmbulo Tipo do protocolo Dados FCS Ethernet e podem interoperar: se valor do campo comprimento/(tipo do protocolo) > 1500 => é interpretado como tipo do protocolo (quadro ethernet) se valor <= 1500 => é interpretado como comprimento (quadro 802.3) 27 Padrão para Nível Físico Nomenclatura: taxa de transmissão em Mbps técnica de sinalização (Base ou Broad) (tamanho máximo do segmento)/100 ou letra indicando o meio físico 10 Base T 33 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 11

12 Padrões do Nível Físico IEEE Ethernet (10 Mbps) 10Base5, 10Base2, 10BROAD36 10BaseT 10BaseF 802.3u - Fast Ethernet (100 Mbps) 100BaseTX (UTP ou STP) 100BaseT4 (UTP) 100BaseFX (fibra( fibra) 802.3z - Gigabit Ethernet (1Gbps) 1000BaseT (UTP) 1000BaseCX (STP) 1000BaseLX, 1000BaseSX (fibra( fibra) 802.3ae 10 Gigabit Ethernet (10Gbps) Só fibra ótica Somente operação full-duplex (switch) 10GBASE-X Distâncias podem chegar a 40Km cabo coaxial par trançado ou fibra 34 Interligação de Múltiplos Segmentos 49 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 12

13 Domínio de Colisão Número máximo de estações ões: : , 100 ou 1Gbps 50 Interligação de Hubs Ethernet 51 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 13

14 Ethernet (10Mbps) Regra No caminho entre 2 estações quaisquer 5 Segmentos 4 Repetidores 3 mixing segments 52 Extensões ao Ethernet Fast Ethernet (100 Mbps): 2 segmentos (distância máxima m em torno de 200m) 1 ou 2 repetidores Só 1 repetidor Classe I (interligam segmentos com tipos de codificação distintos) 2 repetidores Classe II (interligam segmentos com mesmo tipo de codificação) separados por no máximo m 5 metros Gibabit Ethernet (1 Gbps): Tamanho mínimo m do quadro = 512 bytes 2 segmentos (distância máxima m em torno de 200m) Só 1 repetidor 53 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 14

15 Fast Ethernet (100Mbps) 54 Departamento de Engenharia de Telecomunicações - UFF Disciplina: Padrão IEEE Redes Locais sem Fio Prof. Débora C. Muchaluat Saade 15

16 Redes Locais sem Fio Padrão desenvolvido pelo IEEE projeto Wireless Local-Area Networks Standard Working Group Define: nível físico: frequência de rádio infravermelho Camada MAC - DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC) CSMA/CA Polling 98 IEEE padrões IEEE The original 2 Mbit/s,, 2.4 GHz standard IEEE a - 54 Mbit/s,, 5 GHz standard (1999, shipping products in 2001) IEEE b - Enhancements to to support 5.5 and 11 Mbit/s (1999) IEEE g - 54 Mbit/s,, 2.4 GHz standard (backwards compatible with b) (2003) IEEE n - Higher throughput improvements 100 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 16

17 IEEE Área coberta pela rede é dividida em células (BSA) Rede local sem fio Ad-Hoc ESS com um único BSS Rede local sem fio com infra-estrutura Sistema de Distribuição AP access point 102 Rede sem Fio Ad-Hoc BSS = ESS E-1 E-4 E-2 E-3 BSA (Basic Service Area) = célula BSS (Basic Service Set) = estações comunicando-se em uma BSA 103 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 17

18 Rede sem Fio com Infra-estrutura ESS Sistema de Distribuição AP-A AP-B E-A1 E-B1 BSS-A E-A2 E-B2 BSS-B BSA (Basic Service Area) = célula BSS (Basic Service Set) = estações comunicando-se em uma BSA AP (Access Point) ESS (Extended Service Set) = estações comunicando-se em vários BSS s 105 Camadas Medium Access Control (MAC) Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Camada Física Physical Medium Dependent (PMD) MAC: Acesso ao meio Fragmentação Criptografia (WEP Wired Equivalent Privacy) PLCP: Indicação de meio livre (CCA Clear Channel Assessment) Oferece SAP comum independente da tecnologia de transmissão PMD: Modulação Codificação/decodifica ão/decodificação de sinais 108 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 18

19 Camada FísicaF Transmissão a 1 ou 2Mbps 2.4GHz (Banda reservada para LAN, uso médico m e industrial) Infravermelho (IR) - InfraRed Radiodifusão direct sequence spread spectrum (DSSS) frequency hopping spread spectrum (FHSS) a - rádio (OFDM) em 5 GHz (6 a 54 Mbps) b - rádio (DSSS) em 2.4 GHz (5,5 e 11 Mbps) g - 54 Mbit/s,, 2.4 GHz (compat( compatível com b) (2003) n 100 Mbit/s previsão para fim de DFWMAC Distributed Foundation Wireless MAC 118 Define dois Métodos de Acesso (Funções de Coordenação ão) Distributed Coordination Function - DCF Distribuído (Obrigatório) Decisão de quando transmitir é tomada individualmente CSMA/CA Possibilidade de transmissões simultâneas Point Coordination Function - PCF Centralizado (Opcional) Decisão de quem deve transmitir centralizada em um ponto Precisa do AP redes com infra-estrutura Polling Evita a ocorrência de colisões Prof. Débora C. Muchaluat Saade 19

20 Controle de Acesso DFWMAC DIFS Acesso c/ Contenção DIFS Meio Ocupado PIFS Próximo Quadro IFS - Inter Frame Space PIFS - PCF (Priority) IFS: Point Coordination Function DIFS - DCF (Priority) IFS: Distributed Coordination Function 119 DCF: por que não usar CSMA/CD? Limitações: Meio sem fio: é difícil detectar outro sinal além m do sinal da própria pria estação, com as antenas de transmissão e recepção próximas uma da outra. Nem todas estações de uma BSA são capazes de receber os sinais de todas as demais: Estação escondida 120 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 20

21 Problema com CSMA em redes sem fio Nem todas as estações estão no alcance de todas as demais estações ões: Problema da estação escondida: C não percebe a transmissão de A para B. Alcance de A Alcance de C A B C D 121 Problema com CSMA em redes sem fio Nem todas as estações estão no alcance de todas as demais estações ões: Problema da estação exposta: C não transmite para D se B estiver transmitindo para A. Alcance Alcance de B de C A B C D 122 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 21

22 Solução ão: : CSMA/CA CSMA/CA com requisição (RTS) e reconhecimento (CTS): Uma requisição é enviada ao destino antes de transmitir os dados: É enviado um quadro RTS Request To Send. O destino responde com uma autorização ão: É enviado o quadro CTS Clear To Send. Após o recebimento correto de um quadro,, o destino envia reconhecimento positivo: É enviado o quadro ACK Acknowledgement. 123 Estação escondida Suponha que A quer transmitir para B: A envia RTS para B C não receberá o RTS de A mas receberá o CTS de B. A colisão pode ocorrer entre o envio de RTSs por parte de A e C ao mesmo tempo, sendo ambos endereçados para B. RTS CTS A B C D 126 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 22

23 Estação exposta B quer transmitir para A (enviou( RTS primeiro), C quer transmitir para D (envia( RTS depois): Não há colisão, pois o RTS de B era endereçado para A e C não recebeu o CTS de A. A enviará o reconhecimento de um quadro correto. Dados RTS RTS A B C D 127 Distributed Coordination Function Utiliza a técnica CSMA/CA Obrigatória para todos os AP s e estações em redes sem fio com infra-estrutura ou Ad-Hoc Acrescenta opcionalmente ao CSMA/CA tradicional a troca de quadros de controle RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send) 128 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 23

24 Transmissão de Dados RTS Opcional CTS Estação Origem DATA Estação Destino ACK RTS/CTS - Leva estimativa de tempo de transmissão do quadro de dados usado para atualizar o NAV (Network Allocation Vector) em cada estação 129 Controle de Acesso DCF DIFS Acesso c/ Contenção DIFS PIFS SIFS Meio Ocupado Estação Retarda Acesso Backoff Window Próximo Quadro Slot time Seleciona slot aleatoriamente IFS - Inter Frame Space Backoff time = random x slot time SIFS - Short (Priority) IFS: CTS, ACK, respostas ao polling PIFS - PCF (Priority) IFS: Point Coordination Function DIFS - DCF (Priority) IFS: Distributed Coordination Function Slot time depende da tecnologia de nível físico 133 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 24

25 Exemplo CSMA/CA com RTS/CTS origem DIFS RTS SIFS dados destino SIFS CTS SIFS ACK outra estação NAV (RTS) retarda acesso NAV (CTS) 137 DIFS Backoff window NAV Network Allocation Vector: define instante de tempo mais próximo em que a estação pode tentar acessar o meio Exemplo CSMA/CA sem RTS/CTS origem DIFS dados destino SIFS ACK outra estação retarda acesso DIFS Backoff window 138 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 25

26 Point Coordination Function Implementa um serviço de acesso ordenado usando a técnica de polling, controlado pelo AP (Access Point) Somente pode ser usado em redes com infraestrutura e sem intersecções entre as BSS s que operam na mesma faixa de frequência 139 Serviços DFWMAC Serviço Sem Contenção PCF Serviço Com Contenção MAC DCF (CSMA/CA) NÍVEL FÍSICOF 141 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 26

27 Controle de Acesso PCF DIFS Acesso c/ Contenção DIFS PIFS SIFS Meio Ocupado Estação Retarda Acesso Backoff Window Próximo Quadro Slot Seleciona slot aleatoriamente IFS - Inter Frame Space SIFS - Short (Priority) IFS: CTS, ACK, Mensagens Urgentes PIFS - PCF (Priority) IFS: Point Coordination Function DIFS - DCF (Priority) IFS: Distributed Coordination Function 142 Exemplo Polling t 0 Superquadro t 4 t 1 t 2 t 3 PIFS Meio SIFS ocupado D 1 D 2 SIFS D 3 PIFS D 4 SIFS CF end AP SIFS SIFS SIFS U 1 U 2 U 4 estações NAV das estações NAV Atualiza o NAV Período sem contenção (Inicialmente iria até t 3 ) NAV Network Allocation Vector: define instante de tempo mais próximo em que a estação pode tentar acessar o meio Período com contenção 143 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 27

28 Integração PCF x DCF AP divide o tempo em períodos denominados superquadros Um superquadro consiste em dois intervalos de tempo consecutivos, sendo o primeiro controlado pela PCF e o segundo pela DCF As durações dos períodos PCF e DCF são variáveis Alongamento de superquadro PIFS < DIFS : Função pontual (AP) ganha o acesso primeiro e gerencia transmissões por polling 144 Superquadro DFWMAC Alongamento do Superquadro PCF (opcional) Período Sem Contenção Tamanho variável por superquadro Superquadro DCF Período Com Contenção Meio Ocupado 145 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 28

29 Integração PCF x DCF 146 Formato dos quadros LLC PDU LLC MAC Obs: MAC pode fazer fragmentação ão! 30 Bytes Até Cabeçalho alho MAC SDU MAC CRC PHY Preâmb mbulo Cabeçalho alho do nível físicof Até 2346 PDU MAC 148 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 29

30 Frame control Quadro MAC Address 1 bytes Duration ID Frame control: Address 2 Versão do protocolo (0) Address 3 Sequence control Address 4 Tipo do quadro (gerência, controle, dados) Se quadro foi fragmentado 2 DS bits (Distribution System): Significado dos 4 endereços MAC Duration/ID período de tempo em que o meio ficará ocupado ou Association ID da estação (PS poll) Sequence control número de fragmento/seqüência para reconhecer quadros duplicados (na falta de ACK) CRC detecção de erro CRC-32 data CRC 151 Interpretação dos endereços MAC to DS from DS Address 1 Address 2 Address 3 Address DA SA BSSID DA BSSID SA BSSID SA DA RA TA DA SA 153 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 30

31 Interpretação dos endereços MAC Rede Ad Hoc: : 2 bits DS = 0 DA destination address destinatário lógico e físico SA source address remetente lógico e físico BSSID id. da célula (BSS) STA 3 DS AP STA4 AP STA 1 STA2 DS Distribution System 154 Interpretação dos endereços MAC Rede com infraestrutura (from AP): from DS = 1 Quadro enviado ao destino através de um AP DA destination address destinatário lógico e físico BSSID id. da célula (BSS) remetente físico (AP) SA source address remetente lógico STA 3 DS AP STA4 STA 1 AP DS Distribution System STA2 155 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 31

32 Interpretação dos endereços MAC Rede com infraestrutura (to AP): to DS = 1 Origem envia quadro através de um AP BSSID id. da célula (BSS) destinatário físico (AP) SA source address remetente lógico e físico DA destination address destinatário lógico STA 3 DS AP STA4 STA 1 AP DS Distribution System STA2 156 Interpretação dos endereços MAC Rede com infraestrutura (dentro do DS): 2 bits DS = 1 Quadro transmitido entre 2 APs pelo sistema de distribuição sem fio RA receiver address destinatário físico (AP) TA transmitter address remetente físico (AP) SA source address remetente lógico original DA destination address destinatário lógico original STA 3 DS AP STA4 STA 1 AP DS Distribution System STA2 157 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 32

33 Departamento de Engenharia de Telecomunicações - UFF Disciplina: Padrão IEEE Camada de Controle de Enlace Lógico Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Physical Layer (PHY) Independência da camada MAC LSAPs Multiplexação Controle de erros e de fluxo Tipos de operação Classes de procedimentos 179 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 33

34 Camadas, Protocolos e Interfaces Interface LLC/Nível Superior Interface LLC/MAC Nível Superior LLC MAC Protocolo LLC Nível Superior LLC MAC Interface LLC/Nível Superior Interface LLC/MAC Físico Físico 180 Interação entre Camadas (Pontos de Acesso a Serviços os) Usuário LLC Ponto de Acesso ao Serviço LLC Usuário LLC Entidade de Serviço LLC Protocolo LLC Entidade de Serviço LLC Ponto de Acesso ao Serviço MAC Fornecedor de Serviço MAC Fornecedor de Serviço LLC 181 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 34

35 IEEE Multiplexação Usuário Usuário Usuário Endereço LLC (SAP) Usuário 1 2 Usuário ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) LLC LLC MAC Físico Endereço MAC MAC Físico Rede 182 Formato da PDU LLC DSAP SSAP Controle Dados 8 Bits 8 Bits 8 ou 16 Bits N x 8 Bits DSAP: endereço do ponto de acesso ao serviço LLC destino SSAP: endereço do ponto de acesso ao serviço LLC origem 184 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 35

36 Formato da PDU LLC Unidade de Dados LLC 8 Bits 8 Bits 8 ou 16 Bits N x 8 Bits DSAP SSAP Controle Dados LLC Quadro MAC Destinatário MAC Remetente MAC Dados MAC 185 Controle de Erros e Fluxo - LLC Camada MAC faz detecção de erros (CRC) Recuperação de erros opcional retransmissão do quadro com erro Stop-and and-wait Sliding Windows, Go-Back Back-N N (retransmissão( integral) Controle de fluxo opcional Stop-and and-wait Sliding Windows 188 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 36

37 Especificação da Interface LLC/Nível Superior Operação Tipo 1 serviço datagrama não confiável serviço sem conexão e sem reconhecimento transferências de dados ponto a ponto, entre grupos, ou por difusão Operação Tipo 2 serviço de circuito virtual serviço orientado a conexão conexões ponto a ponto controle de fluxo, sequenciação e recuperação de erros Sliding windows, go-back back-n Operação Tipo 3 serviço datagrama confiável serviço sem conexão e com reconhecimento transferências ponto a ponto sequenciação e recuperação de erros Stop-and and-wait 189 Formato do Campo de Controle - Tipo 2 Formato de transferência de Informação (I) Formato de Supervisão (S) N(S) P/F N(R) 1 0 S S X X X P/F N(R) Formato Não-Numerado (U) 1 1 M M P/F M M M N(S) - número de sequência da PDU transmitida N(R) - número de sequência da PDU esperada S - bits de função de supervisão M - bits identificadores de comando não-numerado X - bits reservados P/F - (P = 1) solicitação de resposta imediata e (F = 1) indicador de resposta de solicitação imediata 197 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 37

38 Troca de Quadros I LLC1 N(S) N(R) 0 0 D O T N(S)N(R) Dados LLC2 N(S) N(R) 0 0 LLC1 N(S) N(R) I 0 0 Bla Bla.. D O T N(S)N(R) Dados LLC2 N(S) N(R) 0 1 LLC1 N(S) N(R) I 0 1 Bla Bla.. D O T N(S)N(R) Dados LLC2 N(S) N(R) 1 1 LLC1 N(S) N(R) I 1 1 Bla Bla.. D O T N(S)N(R) Dados LLC2 N(S) N(R) 2 1 LLC1 N(S) N(R) I 2 1 Bla Bla.. D O T N(S)N(R) Dados LLC2 N(S) N(R) 3 1 LLC1 N(S) N(R) I 1 3 Bla Bla.. LLC2 N(S) N(R) Cabeçalho alho LLC/SNAP Quando camada LLC é necessária, mas não é implementada, usa-se o encapsulamento LLC/SNAP LLC SNAP Código da Organização Tipo do protocolo DSAP SSAP Controle Dados bytes = 0 2 bytes N x 8 Bits Mesmo código usado no quadro Ethernet 206 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 38

39 Implementação nos Sistemas Operacionais de Rede Modelo OSI Implementação Módulos Camadas Superiores de Software do Modelo IEEE SOR Enlace LLC MAC Driver de Placa software hardware Físico Físico 207 Departamento de Engenharia de Telecomunicações - UFF Padrão IEEE WiMax 208 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 39

40 IEEE Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems IEEE e Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Systems Wireless MAN Freqüências de GHz e abaixo de 11 GHz (5-6GHz) Taxas de até 134Mbps Taxa de pico teórica de 60 Mbps downlink e 28 Mbps uplink Comparação com Sem preocupação inicial com mobilidade Rede sem fio fixa Pode usar comunicação full-duplex Distâncias maiores em área metropolitana Prof. Débora C. Muchaluat Saade 40

41 Arquitetura Usa OFDM no nível n físicof Modulação Adaptativa QPSK, QAM 212 Camada Física F Mobile WiMax ( e 3.5 GHZ) 213 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 41

42 Camada Física The transmission environment. Estação base com antenas setorizadas 214 Camada Física Quadros e slots de tempo para TDD - time division duplexing. O número de slots em cada sentido pode mudar ao longo do tempo. DL-MAP e UL-MAP indicam a utilização do down/up link FEC baseado em código de Hamming Outra opção FDD Frequency Division Duplexing 215 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 42

43 Camada MAC Subcamada de segurança Conteúdo dos quadros é criptografado,, os cabeçalhos alhos não. Autenticação das estações ao se conectarem MAC Orientada à conexão Conexão define a classe de serviço 216 Camada MAC classes de serviço CBR constant bit rate ex. Voz não comprimida Real-time VBR variable bit rate ex.: multimídia comprimida Estação base faz polling aos assinantes em intervalos fixos para saber quanto precisam de banda Non-real real-time VBR variable bit rate ex.:transferência de aquivos Best effort 217 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 43

44 Camada MAC Pedidos de alocação de banda são enviados para a estação base Taxa de pico entre 1.2 kbps e Mbps Pedidos bem sucedidos são avisados no próximo mapa downstream 218 Formato do Quadro (b) (a) Quadro de Quadro genérico pedido de alocação de pedido ão de banda 219 Prof. Débora C. Muchaluat Saade 44

45 Formato do Quadro Quadro genérico CRC é opcional devido (a) devido a FEC na camada física EC indica se payload foi criptografado Type tipo de quadro (se tem fragmentação ão) CI indica presença do CRC final EK indica qual criptografia foi usada Length comprimento total incluindo o cabeçalho alho Header CRC x 8 + x 2 + x Referências Ghosh, Wolter,, Andrews e Chen, Broadband Wireless Access with WiMax/802.16: Current Performance Benchmarks and Future Potential, IEEE Communications Magazine, Fevereiro Cicconetti, Lenzini, Mingozzi, Eklund,, Quality of Service Support in IEEE Networks, IEEE Network, Março/Abril Teo,, Tao e Zhang, The Mobile WiMAX Standard, IEEE Signal Processing Magazine, Setembro Prof. Débora C. Muchaluat Saade 45