Redes de Comunicações 2. Redes sem Fio e Mobilidade

Capítulo 1 N O T A S D E A U L A, R E V 2.0 U E R J 2 0 1 5 F L Á V I O A L E N C A R D O R Ê G O B A R R O S Redes de Comunicações 2 Redes sem Fio e Mobilidade Flávio Alencar do Rego Barros Universidade do Estado do Rio de Janeiro E-mail: falencarrb@gmail.com

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.1 Referência Principal:

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UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.6 O resultado destas características do link sem fio é que torna a comunicação (mesmo ponto-a-ponto) muito mais difícil!

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.12 Camada Física original do 802.11 Se apresenta em 3 possibilidades: 1) DSSS a 2,4 GHZ (ISM) com data rates de 1 Mbps (DBPSK com 1 bit por símbolo) e 2 Mbps (DQPSK com 2 bits por símbolo) 2) FHSS a 2,4 GHZ (ISM) com data rates de 1 Mbps 2 Mbps 3) Ir (infravermelho) a 1 Mbps e 2 Mbps com comprimento de onda entre 850 e 950 nm. Para redes de computadores a mais relevante é a primeira (DSSS), porém o que se apresentou de forma realmente popular foram suas variações que detalhamos a seguir. IEEE 802.11a Usa a faixa de 5 GHz usando OFDM composta de 52 sub-portadoras ao invés de Spread Spectrum, cada sub-portadora utilizando modelos específicos de modulação e code rate como especificado: Modulação 16-16- 64-64- BPSK BPSK QPSK QPSK QAM QAM QAM QAM Code rate 1/2 3/4 1/2 3/4 1/2 3/4 2/3 3/4 Mbps 6 9 12 18 24 36 48 54 IEEE 802.11b Extensão do esquema DSSS original, porém alcançando maiores taxas que a original através da modulação CCK (Complementary Code Keying), mais complexa que não veremos.

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.15 O IEEE802.11 apresenta três áreas funcionais: entrega confiável, controle de acesso e segurança. Via de regra, na Internet o TCP (camada 4) é quem confere confiabilidade à entrega de dados, porém, como o meio físico sem fio é muito ruidoso, e como a retransmissão TCP pode levar 1 ou mais segundos, vale a pena aqui tratar a questão da confiabilidade na entrega no nível do MAC. Quando uma estação recebe um quadro de outra estação, ela retorna um quadro ACK (reconhecimento). Se a fonte do quadro não recebe o respectivo ACK dentro de um período curto, ela retransmite o quadro. Assim, ocorre a sequência: RTS CTS quadro de acesso ACK.

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.16 A camada MAC é responsável por diversas tarefas. A principal é o Controle de Acesso ao Meio, mas também suporta roaming, autenticação e conservação de energia. Quanto ao Controle de Acesso, se o 802.11 está no modo centralizado (existe também o modo ad hoc, muito menos popular!) ele usa o protocolo DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC), com a estrutura mostrada no slide 01-28, onde DCF é um protocolo do tipo CSMA simples, sem detecção de colisão. Ele inclui um conjunto de retardos IFS (Inter Frame Space) apropriados para cada tipo de tráfego (SIFS: Short IFS retardo mais curto, usado para todas respostas de ação imediata ou prioritária como em quadros RTS, CTS e resposta de poll ; PIFS: Point Coordination Function IFS retardo médio, usado quando o AP faz polling das estações; DIFS: Distributed Coordination Function IFS o retardo mais longo, usado como retardo mínimo para quadros assíncronos comuns disputando acesso). O PCF é um método de acesso alternativo implementado no topo de DCF e cuja característica principal é o master (o AP) fazer o polling das estações sobre seu domínio fazendo uso de retardos PIFS.

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.17 A funcionalidade do método DCF é ilustrada no slide 01-29.

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.18 Para cada método de acesso tem-se um correspondente parâmetro que define a prioridade no acesso ao meio, como ilustrado no slide 01-30. No método básico DFWMAC-DCF usando CSMA-CA, se o meio está ocupado, os nós têm que esperar DIFS seguido da fase de contenção, onde cada nó seleciona seu tempo de backoff aleatório a ser acrescentado no seu tempo de espera, ao final do que, caso o meio esteja desocupado, aí sim o nó pode acessar o meio imediatamente, como mostrado no slide 01-31. Para ilustrar o mecanismo básico, o slide 01-32 mostra um exemplo de concorrência de transmissão entre 5 estações. No mesmo slide está também ilustrada a situação acidental que duas estações (4 e 5) tenham selecionado o mesmo tempo de backoff original, o que resultará colisão (é claro que estações 4 e 5 terão que retransmitir!)

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.20 O slide 01-33 ilustra a transação DCF completa, agora com a resposta ACK do destinatário do quadro. Observe que esta resposta ocorre em intervalos SIFS, ou seja, com prioridade. O slide 01-34 resume o mecanismo DFWMAC-DCF com extensão RTS/CTS e o slide 01-35 resume os mecanismos com prioridade para suporte a QoS.

UERJ 2015 Redes de Comunicações 2 Pg.45 Material de apoio: 802-11stallings.pdf Laboratório previsto: Análise de comunicação sem fio 802.11.