Wireless n. Alessandro Coneglian Bianchini

Transcrição

1 Wireless n Alessandro Coneglian Bianchini

2 Apresentação Alessandro Coneglian Bianchini exerce a função de engenheiro na NEC Brasil, atuando na elaboração de projetos e implantação de VoIP, Wireless, Redes e Segurança da informação; formado em engenharia elétrica com ênfase em telecomunicações pela Escola de Engenharia Mauá-SP, pós-graduado em segurança da informação pelo IBTA-SP e também pós-graduado em engenharia de rede e sistema de telecomunicações pelo INATEL-MG; Possui certificações de fabricantes como Cisco,Allied Telesyn, Fortinet e Vmware.

3 Certificações VCP 4 Vmware Certified Professional 4.0 VCP 3 Vmware Certified Professional 3.0 ITIL v3 Foundation CCNP - Cisco Certified Network Professional CCDP - Cisco Certified Design Professional CCVP - Cisco Certified Voice Professional CCSP - Cisco Certified Security Professional CCNA - Cisco Certified Network Associate CCDA - Cisco Certified Design Associate CAWDS Cisco Advanced Wireless Design Specialist CAWFS Cisco Advanced Wireless Field Specialist CISS - Cisco Information Security Specialist CIOSSS - Cisco IOS Security Specialist CFWS - Cisco Firewall Specialist CIPSS - Cisco IPS Specialist FCNSA- Fortinet Certified Network Security Administrator CAIR Certified Allied installation Router CAIS Certified Allied installation switch CASE Certified Allied system engineer 4011 Recognition - CNSS (Committee on National Security Systems) 4013 Recognition CNSS (Committee on National Security Systems)

4 Melhorias Confiabilidade e throughput Processamento de sinal Técnicas de modulação Técnica de utilização de múltiplas antenas Extensões no protocolo para utilização eficiente da banda

5 Multiple Input Multiple Output (MIMO) M x N(M = Transmissor e N=Receptor)

6 Técnica de processamento de Sinal

7 Spatial Multiplexing (SM) Divide um fluxo do sinal de saída em múltiplas partes, transmitidas através de diferentes antenas. Cada parte desta transmissão são propagadas por caminhos diferentes chamado Spatial Stream Estes fluxos chegam com diferentes níveis e atrasos Cada um destes fluxos chegam ao receptor com uma assinaturas espacial distinta Um SM habilitado no receptor é capaz de remontar todo o fluxo do sinal original. Multiplexando dois Fluxos espacial em um único canal (rádio freqüência) efetivamente dobramos a capacidade, portanto maximizamos a taxa de dados. Todos os APs n deve implementar pelo menos dois fluxos espaciais, até um máximo de quatro Estações n pode implementar no mínimo um Fluxo espacial(sm)

8 Space-Time Block Coding (STBC) Envia um fluxo de sinal de saída de maneira redundante, usando até quatro diferentes fluxos espacial codificados Cada transmissão utiliza diferentes antenas O receptor compara todos os fluxos que chegam e seleciona o melhor Isto aumenta a confiabilidade do sinal e reduz a taxa de erro,causada por uma baixa relação sinal - ruído Funcionalidade opcional para o padrão n Pode ser combinado com SM Pode ser usado quando temos um numero maior de antena de transmissão em relação as antenas de recepção

9 Transmit Beamforming (TxBF) Concentra a energia de transmissão de RF na direção do receptor Melhora os impacto causados pela reflexão e múltiplos caminhos, melhorando o nível de sinal recebido e aumentando o DATA RATE A direção da transmissão pode ser obtida de maneira implícita(mandando o fluxo em todas as direções) e explicita(obtendo informação do receptor) Funcionalidade opcional no padrão n Não é largamente implementada

10 40 MHz Channel Bandwidth

11 40 MHz Channel Bandwidth

12 Canal de 40MHz b/g tem apenas 3 canais não sobreposto (canais de 20MHz) a tem 12 canais não sobreposto (canais de 20MHz) Com canal de 40MHz temos o dobro da largura de banda, mas quando utilizamos a faixa de 2,4 GHz, temos um canal de 40MHz e o outro de 20 MHz para manter a compatibilidade com o padrão b/g Utilizando a faixa de 5 GHz, é a melhor maneira de utilizarmos canais de 40 MHz. Utilizar canais de 40 MHZ na faixa de 2,4 GHz certamente irá causar interferência nos APs legados

13 Modulação e Codificação Os pontos de acesso e as estações podem negociar taxas que começa em 6,5 Mbps e termina em 600 Mbps Esta variação depende do tipo de modulação e codificação (MCS)

14 Modulação e Codificação

15 Modulação e Codificação Modulação e Codificação determina como os dados são enviados através do ar. Por exemplo, Binary Phase Shift Keying (BPSK) foi incluído no original pelo Padrão b enquanto Quadrature Amplitude Modulation (QAM) foi adicionado por802.11a. Novos métodos de modulação e taxas de codificação são geralmente mais eficiente à sustentar taxas mais elevadas de dados Métodos mais antigos ainda tem suporte para manter a compatibilidade com versões anteriores.

16 Guard Interval Guard Interval é o tempo entre os símbolos transmitidos (a menor unidade de dados enviados de uma só vez). Este intervalo é necessário para compensar os efeitos de multipath que poderia causar Inter-Symbol Interference (ISI). Este intervalo é como uma pausa entre as palavras ditas num megafone para superar eco (reflexão de ondas sonoras). Dispositivos legados a / g usa um intervalo de 800 ns, mas dispositivos n tem a opção de pausar por apenas 400 ns. Shorter Guard Interval conduzirá a uma maior interferência e processamento reduzido. Guard Interval levaria a tempo ocioso indesejáveis no ambiente wireless e Shorter Guard Interval (SGI) aumenta a taxa de dados em 11 por cento, enquanto manter a separação símbolo suficiente para a maioria dos ambientes

17 Guard Interval

18 Unequal Modulation Unequal Modulation se refere ao uso de um tipo de modulação e codificação de taxa em cada fluxo espacial. MCS valores de 0 à 31 define a mesma modulação e codificação será usada em todos os fluxos. MCS de 32 à 77define descrevem combinações de mistura que pode ser usado para modular de 2 até 4 fluxos. Exemplo MCS 33 refere-se ao uso de 16-QAM no fluxo espacial Numero 1 e QPSK no fluxo numero 2, enquanto MCS 77 refere-se ao uso de 64-QAM em fluxos de 1 à 3 e com o 16-QAM no fluxo numero 4.

19 Padrão n APs n são obrigados a suportar, pelo menos, valores de MCS de 0 a 15 Estações n deve apoiar valores de MCS de 0 a 7. Todos os outros valores MCS,incluindo aqueles associados com 40 canais MHz, SGI(Short Guard Interval) e modulação desigual são opcionais. Identificar os valores de MCS suportados em comum por todos os seus dispositivos n é uma boa maneira de determinar o conjunto de taxas de dados que podemos realmente utilizar em sua rede WLAN.

20 Redução de overhead na camada MAC Block Acknowledgement Frame Aggregation MAC Service Data Unit Aggregation (A-MSDU) MAC Protocol Data Unit Aggregation (A-MPDU)

21 Block Acknowledgement Block Acknowledgement reduz o número de ACKs que o receptor deve enviar a um transmissor para confirmar a entrega de quadros. Transmissores legados a / g esperam um ACK (quase imediato) para cada frame que não é um multicast/broadcast. Mas transmissores n também podem aceitar ACKs Block que é confirmar da recepção de vários frames unicast. Por exemplo, em vez de enviar 8 ACKs como é feito na forma anterior para confirmar os frames de 1 a 8, um receptor n pode dizer a mesma coisa com apenas um ACK Block.

22 Frame Aggregation Frame Aggregation aumenta a carga que pode ser transmitida por cada 802,11 frame Reduzindo o overhead da camada MAC podemos ter uma redução de 83% à 58%Usando um MSDU) e 14% (quando se utiliza A-MPDU). Dispositivos a / g podem enviar até bytes de payload por frame. Mas os novos dispositivos padrão n tem a opção de agregação de frames em conjunto para transmissão, aumentando a carga útil e reduzindo o significativamente o overhead fixo causado pelo interframe spacing and preamble

23 Opções de agregação MAC Service Data Unit Agregação (A-MSDU) grupo de logical link control packets (MSDUs) com a mesma qualidade de serviço (QOS) do e, independente da origem ou destino. O resultado é que temos apenas um cabeçalho MAC seguindo de até 7935 bytes de MSDU MAC Protocol Data Unit Agregação (A-MPDU) ocorre mais tarde, depois que os cabeçalhos MAC são adicionados a cada MSDU. Os MAC FRAME (MPDUs) são completados e então agrupados com payload PHY de até bytes.

24 Comparação

25 A-MSDU x A-MPDU

26 Interoperabilidade e coexistência Dado o fato de que milhões de dispositivos wireless a/b/g estão sendo utilizados e que esses dispositivos operam na mesma faixa de freqüências utilizada pelo n a coexistência com estes dispositivos legados é primordial. Ao longo do tempo, os dispositivos mais antigos deveriam ser retirados para dar lugar aos novos(tecnologia). Mas os consumidores e as empresas não vão parar utilização estes dispositivos legados do dia para noite. De fato, muitas empresas ainda usam dispositivos b, apesar de produtos a /e g estarem disponíveis há anos. implantações com n deve ser capaz de conviver bem com a/b/g, O padrão n deve ser capaz de limitar o impacto em redes WLANs legada próxima a este, permitindo também a comunicação com as estações legadas. Estes objetivos são alcançados com HT Protection e mecanismos de coexistência.

27 HT Protection High Throughput (Greenfield) Mode - existem três modos de funcionamento n: HT Non-HT HT Mixed Mode Um AP n usando o modo High Throughput (HT) - também conhecido como modo de Greenfield - assume que não existem estações de legadas próximo usando o mesma faixa de freqüência. Se estações legadas não existem, eles não podem se comunicar com o AP n. Modo de HT é opcional.

28 Non-HT (Legacy) Mode Non-HT (Legacy) Mode - um AP n usando o modo não-ht envia todos os quadros utilizando o antigo formato dos padrões a / g para que as estações legadas possam entendê-las. Os APs que devem usar canais de 20 MHz e os canais nenhum dos novos recursos de HT Todos os produtos têm de suportar este modo a garantir compatibilidade com versões anteriores Mas usando um AP n Non-HT este não oferece nenhuma melhora de performance com relação a / g.

29 HT Mixed Mode O HT mixed mode é obrigatório e será o mais comum de funcionamento em APs n Neste modo, melhorias HT podem ser utilizadas simultaneamente com os mecanismos de proteção HT que permitem comunicação com estações de legadas. HT modo misto fornece compatibilidade com versões anteriores, mas o padrão n tem perdas significativas na taxa de transferência em relação ao modo de Greenfield.

30 Comparação

31 Coexistência de canal 20/40 Mz APs e as estações devem trocar informações sobre os canais que irão usar para comunicar. No n, isso é feito através com envio de informações de HT e elementos de capacidade para indicar a largura do canal (20 ou 40 MHz), o número primário do canal e o secundário canal de 40 MHz. Para promover a convivência pacífica, um AP n pode automaticamente mudar para outro canal ou mudar para operação de 20 MHz, se outro AP começa a operar em qualquer parte da faixa do canal de 40MHz. Phased Coexistência de Operação (PCO) é uma opção em que um AP n alternar entre o uso de 20 MHz e 40 MHz canais. Antes de usar um canal de 40 MHz, o AP faz a reservas AP de ambos canais adjacentes de 20 MHz. Isso faz com que um AP n torne-se mais tolerante com APs legados próximos operando com sobreposição de canais. Mais uma vez,essa opção reduz taxa de transferência.

32 Estratégia de migração Estes mecanismos n são destinados a permitir a interoperabilidade e reduzir as interferência com APs legado e estações. A melhor forma de evitar estes problemas é planejar considerando cuidadosamente como vão ser usadas as faixas de 2,4 e 5GHz. Por exemplo, podemos usar a faixa de 5 GHz para a alta velocidade n e fazermos um backhaul (interligação entre APs) com 40 canais MHz. Estes APs n ainda pode usar o modo HT se nenhum legado a foi implantado. Muitos vão achar que é necessário usar a faixa de 2,4 GHz para comunicação entre AP e estação, dado que temos muitos chipsets b / g embutidos em notebooks e celulares.

33 Estratégia de migração - Cont Uma estratégia é implantar em n HT modo misto com 20 canais MHz na banda de 2,4 GHz só para dar suporte as estações legadas. Novas estações n poderia ser dada a opção de se conectar aos APs n na faixa dos 5 GHz, utilizando para melhoria do desempenho e estimular a atualização dos equipamentos. Em APs n com dois rádios, poderia ser utilizados para dar suporte simultaneamente à estação em 2,4e 5 GHz. Estas são apenas algumas das estratégias possíveis para a transição de um WLAN n. Aplicações,QOS e densidade de usuário também devem ser considerados.

34 Melhorias na infra-estrutura As maiores taxas de transferência de dados que são entregue por APs n aumentar a demandas colocadas em upstream na infra-estrutura de rede. Esses novos APs n também exige mais energia do que APs legado n Draft 2.0 os APs necessitam de até duas vezes o 12.95W que podem ser entregue atraves do 802.3af Power over Ethernet (PoE). Futuros chipsets n serão mais eficiente no consumo de energia e o padrão emergente 802.3at PoE será capaz de entregar 30W.

35 Padrão Wireless Popularidade Comparativo B G N Tecnologia já ultrapassada, pouco usada atualmente. Atualmente a tecnologia mais usada Velocidade Até 11 Mbps Até 54 Mbps ( 5 vezes mais que o b) Freqüência Alcance Compatibilidade 2.4 Ghz (é o máximo que atinge quadro há maior movimento na banda) De 30 a 50 metros em ambientes fechados.. Largamente adotado Tecnologia com expectativa de rápido crescimento Promete de 300 a 600 Mbps 2.4 Ghz 2.4 Ghz / 5 Ghz De 50 a 100 metros em ambientes fechados. Funciona com redes b na velocidade de 11 Mbps. De 100 a 400 metros em ambientes fechados Promete total compatibilidade com as outras tecnologias.

36 Bibliografia Whitepaper n Primer Airmagnet Acessado em 01/04/2010 ás 23:50.