DCC130 Computação Móvel, Ubíqua e Pervasiva Redes Móveis: Padrões Eduardo Barrére DCC / UFJF

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1 DCC130 Computação Móvel, Ubíqua e Pervasiva Redes Móveis: Padrões Eduardo Barrére DCC / UFJF

2 IEEE

3 Redes sem Fio no IEEE O IEEE 802 possui três grupos de trabalhos (Working Groups ou WGs) dedicados a redes sem fio Grupo de trabalho 11: é o responsável pelo padrão , para as redes locais sem fio; Grupo de trabalho 15: é o responsável pelo padrão que atua na área das redes de área pessoal (Wireless Personal Area Networks ou WPANs); Grupo de trabalho 16: é o responsável pelo padrão que elabora as especificações para as redes metropolitanas sem fio (Broadband Wireless Metropolitan Area Networks ou WirelessMAN)

4 IEEE WLANs WLAN: Termo utilizado para definir qualquer um dos seguintes padrões definidos pelo IEEE: IEEE : Velocidade limitada a 2 Mbps em 2.4GHz. IEEE b: Velocidade limitada 11 Mbps em 2.4GHz. IEEE a: Velocidade limitada a 54 Mbps em 5 GHz. IEEE g: Velocidade limitada a 54Mbps em 2.4GHz. IEEE n: Velocidade limitada a 150Mbps em 2.4GHz e/ou 5GHz IEEE ac: Velocidade limitada a 866.7Mbps em 5GHz

5 IEEE Topologias A topologia do IEEE consiste da interação dos componentes de rede para prover uma WLAN que permita a mobilidade das estações de forma transparente aos protocolos de níveis mais altos O padrão suporta as topologias Independent Basic Services Set (IBSS) Networks e Extended Service Set (ESS) Networks

6 IEEE Topologias Independent Basic Services Set (IBSS) Networks Uma IBSS é uma rede que não tem um backbone de infraestrutura e consiste de pelo menos duas estações wireless. Este tipo de rede é comumente conhecido como AD HOC. Extended Service Set (ESS) Networks Uma ESS possui um backbone de infraestrutura para viabilizar a comunicação entre as estações na rede sem fio (wireless) e na rede fixa (wired)

7 IEEE IBSS Ad-Hoc Sem estrutura pré-definida. Cada computador é capaz de se comunicar com qualquer outro. IBSS Pode ser implementada através de técnicas de broadcast ou mestre escravo.

8 IEEE ESS IBSS Infra-estruturada Os computadores se conectam a um elemento de rede central denominado access point. Uma WLAN pode ter vários access points conectados entre si através de uma rede física. Funciona de maneira similar as redes celulares.

9 IEEE Topologia Arquitetura baseada na divisão da área coberta pela rede em células. Componentes: BSA (Basic Service Area) - Conhecidas também como células O tamanho da BSA (célula) depende das caracteristicas do ambiente e da potência dos transmissores/receptores usados BSS (Basic Service Set) representa um grupo de estações comunicando-se em uma BSA AP (Access Point) ou Ponto de Acesso são estações especiais responsáveis pela captura das transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, possivelmente usando um sistema de distribuição Uma das funções do access point é implementar uma ponte entre a rede wireless e a rede física

10 IEEE Topologia Componentes (cont.): DS (Distribution System) representa uma infraestrutura de comunicação que interliga múltiplas BSAs para permitir a construção de redes cobrindo áreas maiores que uma célula; ESA (Extended Service Area) representa a interligação de vários BSAs pelo sistema de distribuição através dos Aps; ESS (Extended Service Set) - Conjunto de estações formado pela união de vários BSSs conectados por um sistema de distribuição;

11 Slide IEEE IBSS

12 IEEE ESS

13 IEEE Mobilidade O padrão reconhece os seguintes tipos de mobilidade: No-transition: Estações que se movimentam somente dentro da sua BSS BSS-transition: Estações que migram de um BSS em um ESS para um outro BSS dentro do mesmo ESS ESS-transition: Estações que migram de um BSS em um ESS para um BSS em um ESS diferente Não garantida pelo padrão

14 Transmissão de Dados Opcional RTS 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

15 Estação escondida Suponha que A quer transmitir 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 Dep. Ciência da Computação

16 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

17 Potência Gerência de Potência (Power Management) fundamental em dispositivos sem fio Idéia básica: desligar o transceiver quando não for utilizado Cada estação tem dois estados Dormindo power save Acordada active mode Acordar o transceiver periodicamente para receber quadros unicast (TIM) e broadcast/multicast (DTIM) TIM traffic indication map DTIM delivery traffic indication map Períodos longos x vazão Todas as estações devem acordar ao mesmo tempo

18 Roaming Associação/Desassociação Quando o usuário anda com uma estação móvel, a estação deve se desassociar de um BSS e se associar em outro para obter o serviço ininterrupto dentro do ESS 3 tipos de movimentação de estações: Sem transição: movimento dentro de um BSS Transição de BSS: movimento dentro de um ESS sem interrupção Transição de ESS: movimento entre ESS s com interrupção Dep. Ciência da Computação

19 Roaming Passos realizados por uma estação móvel: decide que a qualidade do enlace com seu AP está ruim, então começa a procurar outro AP (varredura - scanning) Essa varredura envolve uma procura de outro BSS ou pode estabelecer um novo BSS em redes Ad Hoc: Varredura passiva: escuta o meio para encontrar outro BSS (beacon) Varredura ativa: envia probe request e aguarda resposta (probe response) Seleciona AP baseado na melhor potência de sinal Envia association request ao AP AP responde com association response, dando ou não permissão AP informa ao sistema de distribuição sobre a nova estação em seu BSS e a base de dados é atualizada

20 Movimentação de Estações ESS Sistema de Distribuição AP-A AP-B E1 BSS-A BSS-B E1

21 Movimentação de Estações ESS Sistema de Distribuição AP-A AP-B beacon BSS-A BSS-B E1 E1 E1 E1

22 Movimentação de Estações ESS Sistema de Distribuição AP-A AP-B associate request BSS-A BSS-B E1

23 Movimentação de Estações ESS Sistema de Distribuição AP-A AP-B association response BSS-A BSS-B E1

24 Movimentação de Estações Sistema de Distribuição E1 no BSS-B AP-A AP-B BSS-A BSS-B E1