Redes sem Fio 2016.1 Redes Locais Wireless (WLANs) 802.11 Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet Turma: TEC.SIS.5M
Redes sem Fio Conteúdo Programático Sistemas de comunicação wireless Redes locais wireless Padrão 802.11a Padrão 802.11b Padrão 802.11g Padrão 802.11n 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
Características Conceitos Importantes O 802.11 é um conjunto de padrões criados pelo IEEE para o uso em redes wireless; O padrão 802.11 original, hoje chamado de 802.11-1997 ou 802.11 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.
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.
Padrões Conceitos Importantes Projeto 802.11 Desenvolver uma especificação para conectividade sem fio para estações fixas, portáteis e móveis dentro de uma área local. 802.11b Publicado em outubro de 1999; Primeiro padrão wireless usado em grande escala; 802.11b 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.
Padrões 802.11b 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.
Padrões 802.11a 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 802.11a não são compatíveis (por padrão) com os equipamentos 802.11 b/g.
Padrões 802.11g Utiliza a mesma faixa de freqüência do 802.11b (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 802.11b; É compatível com o 802.11b, (exceto equipamentos antigos).
Padrões 802.11n O IEEE aprovou oficialmente a versão final do padrão para redes sem fio 802.11n em 2009; Vários produtos 802.11n foram lançados no mercado antes de o padrão IEEE 802.11n 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.
Padrões 802.11n 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).
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.
Scanning Passivo No scanning passivo são os APs que iniciam o processo, através do envio de beacons.
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.
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.
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).
Scanning Ativo Diferentemente do processo anterior, no scanning ativo, são as estações que iniciam o processo, tornando-se portanto parte ativa do mesmo.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 802.11, especifica as velocidades de 1, 2, 5.5 e 11Mbps para uma rede 802.11b; 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.
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