Redes sem Fio Redes Locais Wireless (WLANs) Ricardo Kléber. Ricardo Kléber

Transcrição

1 Redes sem Fio Redes Locais Wireless (WLANs) Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet Turma: TEC.SIS.5M

2 Redes sem Fio Conteúdo Programático Sistemas de comunicação wireless Redes locais wireless Padrão a Padrão b Padrão g Padrão n Padrão Bluetooth Padrão WIMAX Sistemas de telefonia celular Sistema GSM Sistema GPRS Sistema WCDMA Telefonia celular 2,5G, 3G e 4G. Televisão Digital Estudos de caso em configuração de serviços Atividades em laboratórios

3 Características Conceitos Importantes O é um conjunto de padrões criados pelo IEEE para o uso em redes wireless; O padrão original, hoje chamado de ou legacy foi publicado em 1997 e previa taxas de transmissão de 1 e 2 Mbps, usando a faixa dos 2.4 GHz; Essa banda foi escolhida por ser uma banda não licenciada; Os padrões 802 tratam das camadas física e enlace.

4 Características Conceitos Importantes O IEEE divide a camada de enlace de dados do modelo de referência OSI nas subcamadas: Controle de acesso ao meio (MAC); Controle de enlace lógico (LLC). A subcamada MAC se comunica com a camada física (PHY) e com a subcamada LLC; A subcamada LLC se comunica com as camadas superiores.

5 Padrões Conceitos Importantes Projeto Desenvolver uma especificação para conectividade sem fio para estações fixas, portáteis e móveis dentro de uma área local b Publicado em outubro de 1999; Primeiro padrão wireless usado em grande escala; b atribui a faixa de freqüência de 2,4 GHz a 2,4835 GHz, para Brasil, China, Estados Unidos e Europa; A faixa de 2,471 GHz a 2,497 GHz é para o Japão.

6 Padrões b Permite obter uma taxa de transmissão (teórica) de 11 Mbps; Alcance de cerca de cinquenta metros em propagação indoor e até 200 metros para propagação outdoor; Estas distâncias podem ser aumentadas com o uso de antenas direcionais externas.

7 Padrões a Opera a 5 GHz; A taxa máxima é de 54 Mbps por canal; Alcance (médio) de cerca de trinta de metros (com essa taxa); Utiliza Multiplexação por Divisão de Frequências Ortogonais (OFDM); Opera em duas bandas de frequências. Banda Inferior opera de 5,15 GHz a 5,35 GHz utilizando 8 canais com 20 MHz de banda; Banda superior opera de 5,725 GHz a 5,825 GHz, operando com 5 canais de 20 MHz. Os equipamentos a não são compatíveis (por padrão) com os equipamentos b/g.

8 Padrões g Utiliza a mesma faixa de freqüência do b (2,4GHz), fazendo com que os dois padrões sejam compatíveis; A taxa máxima é de 54Mbps por canal, mas na prática é possível atingir taxas de transmissão reais em torno de 25Mbps; Opera nos mesmos canais de frequência que os da b; É compatível com o b, (exceto equipamentos antigos).

9 Padrões n O IEEE aprovou oficialmente a versão final do padrão para redes sem fio n em 2009; Vários produtos n foram lançados no mercado antes de o padrão IEEE n ser oficialmente lançado; Estes produtos foram projetados com base em um rascunho (draft) do padrão (podem apresentar incompatibilidade); Taxas de transferências disponíveis de 65 Mbps a 600 Mbps; Faixa de frequência 2,4 GHz e/ou 5 GHz.

10 Padrões n Método de transmissão MIMO-OFDM: MIMO permite que a placa utilize diversos fluxos de transmissão, com vários conjuntos transmissores, receptores e antenas; A transmissão ocorre de forma paralela = possibilidade de maior velocidade!!! Utilização de múltiplos APs (emissores) e receptores (com múltiplas antenas).

11 Localização de WLANs Quando instalamos, configuramos e iniciamos um cliente WLAN, o primeiro passo executado será verificar a existência de alguma WLAN dentro do seu alcance; Se houver, ele passará a descobrir também se haverá alguma possibilidade de associação com a WLAN em questão; Este processo é chamado de scanning, e ocorre antes de qualquer outro, uma vez que é modo como o cliente encontra a rede.

12 Scanning Passivo No scanning passivo são os APs que iniciam o processo, através do envio de beacons.

13 Scanning Passivo Os APs enviam beacons em broadcast na expectativa de atingir estações que desejam se conectar; As estações procuram por beacons em cada canal por um determinado período de tempo, tão logo a estação tenha sido inicializada; Os beacons são enviados pelo AP e as estações procuram nesses beacons se o SSID da rede que eles desejam entrar está listado; Se estiver, a estação então tenta entrar na rede através do AP que enviou o beacon.

14 Scanning Passivo Em configurações em que há vários APs, vários beacons serão enviados, a estação tenta entrar na rede através do AP que tiver o sinal mais forte; O processo de scanning continua mesmo depois da estação ter entrado na rede; Isso economiza tempo na reconexão a rede, caso a estação tenha perdido a conexão por algum motivo.

15 Scanning Passivo Esse processo só é possível, porque é através do uso de beacons que as estações mantém uma lista de APs disponíveis e catalogam informações sobre os APs, tais como: Canal; Nível de sinal; SSID; Informações complementares (pode variar entre equipamentos e WLANs).

16 Scanning Ativo Diferentemente do processo anterior, no scanning ativo, são as estações que iniciam o processo, tornando-se portanto parte ativa do mesmo.

17 Scanning Ativo Quando a estação está procurando por uma rede, ela envia um frame chamado probe request, contendo o SSID da rede que ela procura; O AP que tiver o SSID em questão, envia um probe response. Se a estação enviar a informação "qualquer rede", no probe request, todos os APs enviarão um probe response. Uma vez que o AP com o SSID específico tenha sido encontrado, a estação inicia os passos de autenticação e associação para entrar na rede através daquele AP.

18 Scanning Ativo A informação passada nos probes responses pelos APs é idêntica aos beacons, com exceção do TIM; O nível de sinal informado nos probes responses ajuda ao cliente determinar qual AP ela tentará se associar; Geralmente a estação escolhe o AP com o melhor nível de sinal e menor taxa de erro (BER); A BER é basicamente uma comparação de pacotes corrompidos em comparação a pacotes bons, tipicamente determinada pela relação sinal- ruído.

19 SSID O SSID é um valor único, alfa-numérico, sensível a maiúsculas e minúsculas; Tem comprimento que varia de 2 até 32 caracteres, que é usado em WLANs como um nome da rede; Esta medida tem basicamente duas finalidades: Segmentar as redes como uma maneira de segurança rudimentar; Facilitar a associação com a rede.

20 SSID O SSID é enviado em vários tipos de frames, tais como: Beacons; Pedidos e respostas de probe. Um cliente deve estar configurado com o SSID correto para conseguir se associar a uma determinada rede; O mesmo deve ser feito no AP; Caso clientes estejam participando de várias redes, todos os referidos SSID devem estar configurados no cliente.

21 Beacons São frames curtos enviados pelos APs a uma estação ou de uma estação a outra; Têm o propósito de sincronizar e controlar a comunicação em uma WLAN; Entre as funções de um beacon, pode-se destacar: Sincronização do tempo; Informação de SSID; Mapa de indicação de tráfego (TIM); Taxas suportadas.

22 Beacons Sincronização do tempo: Quando um cliente recebe o beacon, ele muda seu clock de modo a refletir o clock do AP; Uma vez feita a mudança, os clocks estão sincronizados; Sincronização de clocks em unidades de comunicação, garante que funções dependentes do tempo serão executadas sem erros; Exemplo: Saltos da freqüência em sistemas FHSS.

23 Beacons Mapa de indicação de tráfego (TIM) O TIM nada mais é que uma indicação de quais estações tem pacotes a serem processados, que estão na fila do AP; Esta informação é passada em cada beacon para todas as estações associadas; Quando estão no estado de sleeping, as estações ouvem os beacons e checam o TIM para ver se elas estão presentes na lista; Caso não estejam voltam ao estado de sleeping.

24 Controle de Colisão Como a freqüência de rádio é um meio compartilhado, WLANs tem que lidar com a possibilidade de colisões da mesma forma que as LANs fazem; Não há meios de uma estação WLAN que esteja transmitindo reconheça que está ocorrendo uma colisão; WLANs utilizam um protocolo conhecido como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Colision Avoidance); WLANs atuam evitando que as colisões ocorram diferentemente do CSMA/CD das redes LAN.

25 Controle de Colisão O CSMA/CA utiliza sinais de reconhecimento conhecidos como ACK; Quando uma estação transmite um pacote para uma outra estação, a estação receptora envia um ACK, tão logo receba este pacote; Assim, a estação transmissora sabe que o pacote foi recebido; Se a estação transmissora não receber o ACK do destino, ela conclui que houve uma colisão e retransmite o pacote; Esse mecanismo juntamente com outros mecanismos utilizados para evitar colisões, causa um overhead.

26 Ajuste de Velocidade = DRS (Dynamic Rate Switching) WLANs utilizam o ajuste automático de velocidade em função do aumento da distância entre o cliente e o ponto de acesso; Esse ajuste é feito em "pulos discretos"; Na medida em que o cliente se distancia do ponto de acesso e portanto a distância aumenta, a velocidade cai proporcionalmente; Por exemplo, o padrão , especifica as velocidades de 1, 2, 5.5 e 11Mbps para uma rede b; Quando a amplitude do sinal diminui, a unidade de transmissão sofrerá uma redução na sua taxa nominal para o valor imediatamente mais baixo dentro dessa escala de valores.

27 Redes sem Fio Conteúdo Programático Sistemas de comunicação wireless Redes locais wireless Padrão a Padrão b Padrão g Padrão n Padrão Bluetooth Padrão WIMAX Sistemas de telefonia celular Sistema GSM Sistema GPRS Sistema WCDMA Telefonia celular 2,5G, 3G e 4G. Televisão Digital Estudos de caso em configuração de serviços Atividades em laboratórios