Redes Avançadas
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Redes Avançadas
Prof. Mateus Raeder
Universidade do Vale do Rio dos Sinos- São Leopoldo -
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Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder
Tecnologias de cobertura de Redes sem Fio
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WBAN – 802.15 TG6
• WBAN (Wireless Body Area Network)– Padrão de comunicação otimizado para dispositivos de
baixa potência com o propósito de operarem no entorno do corpo humano. (e.g. aplicações médicas e entretenimento)
– Alcance: até 1 metro
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WPAN – 802.15
• WPAN (Wireless Personal Area Network)– Padrão de comunicação para redes sem fio com baixo
consumo e consequente de curta distância (e.g. Bluetooth).
– Alcance: até 10 metros
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WLAN – 802.11
• WLAN (Wireless Local Area Network)– Padrão de comunicação para Redes Sem Fio que busca
correspondência as redes locais cabeadas (e.g. 802.11g).
– Alcance: até 500 metros
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WMAN – 802.16
• WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks)– Padrão de comunicação para Redes Sem Fio que tem
por objetivo possuir área de cobertura proporcional a uma cidade (e.g. WiMax).
– Alcance: até 50 quilômetros
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WWAN – 802.16
• WWAN (Wireless Wide Area Network)– Padrão para comunicação de Redes Sem Fio de longa
distância (e.g. CDMA e GSM).
– Alcance: Superior a 50 quilômetros
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Padrão 802.11
• Resolução 802.11 do IEEE trata da padronização de redes locais sem fio (WLANs), primeiro padrão foi desenvolvido em 1997
• Define– subcamada de controle de acesso ao meio (MAC)– infra-estrutura de rede
• Taxa de transferência de 2 Mbps
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Padrão 802.11 – Topologia
• Basic Service Set:– É a topologia mais básica. Contando com um Access
Point (AP) e um conjunto de clientes
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Padrão 802.11 – Topologia
• Extended Service Set (ESS) – Conjunto de BSS interligadas por uma rede cabeada
(Ethernet)
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Padrão 802.11 – Topologia
• Interdependent Service Set (ISS)– Também conhecida com Ad-Hoc– Todos os clientes se comunicam entre si, sem
necessidade de um AP
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Padrão 802.11 – Serviços
• A arquitetura deste protocolo é baseada em nove tipos de serviços– quatro serviços de estação– cinco serviços de distribuição
• Os serviços de estação se relacionam à atividades dentro de uma única célula.
• Os serviços de distribuição se relacionam ao gerenciamento da associação a células e à relação com as estações situadas fora da célula.
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Padrão 802.11 – Serviços
• Serviços de Distribuição
– Associação• Uma vez associado ao AP ele está liberado para trafegar
dados através do mesmo.
– Re-associação• As estação podem se desassociar, e para usar este recurso
novamente deve se reassociar ao AP.
– Desassociação• Um estação que for desassociada do AP não pode mais
trafegar dados.
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Padrão 802.11 – Serviços
• Serviços de Distribuição
– Distribuição • Dependendo do destino os quadros enviados.
– Integração.• Os quadros devem ser adequados ao meio em que estão
sendo enviados.
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Padrão 802.11 – Serviços
• Serviços de Estação
– Autenticação• Uma estação deve estar autenticada para transmitir dados.
– Desautenticação• Quando uma estação é desautenticada ela não pode mais
utilizar a rede.
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Padrão 802.11 – Serviços
• Serviços de Estação
– Privacidade• Por questão de segurança , todas as informações enviadas
em uma LAN sem fio devem ser criptografadas.
– Entrega de dados• Por fim o objetivo é atingido. Questões de detecção e
correção de erros são deixadas para camadas mais altas.
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Padrão 802.11 – Arquitetura
• Formada por duas subcamadas:– LLC (Logical Link Control)
• oculta as diferenças entre as versões do padrão 802.
– MAC(Medium Access Control):• Define como o meio físico é acessado.
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Padrão 802.11
• Subcamada MAC– Permite dois tipos de funções de acesso ao meio:
• Coordenação distribuída (Distributed Coordination Function - DCF)
– Topologia ad hoc (múltiplos saltos ou comunicação direta)» Períodos de espera para transmitir;
• Coordenação pontual (Point Coordination Function - PCF):– Topologia centralizada; – Coordenada por Pontos de Acesso (Access Points);
» Ex.: Redes Celulares;
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Padrão 802.11
• Protocolos MAC– Protocolos de controle de acesso ao meio (Medium
Access Control Protocols) • Motivação:
– Vários dispositivos podem simultaneamente acessar o meio compartilhado:
– Colisões impossibilitam a comunicação;
– Um protocolo de controle de acesso ao meio (MAC) define regras que governam o acesso ao meio compartilhado:• Assegura a comunicação sistemática, equitativa e eficiente.
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Padrão 802.11
• CSMA (Carrier Sense Multiple Access):– Múltiplo Acesso com Detecção de Portadora(sinal);
• Disponibiliza um mecanismo de detecção de uso do meio de transmissão compartilhado;
– Funcionamento:– Se o dispositivo "ouve" pacotes no meio de transmissão, ele
aguarda o meio ficar livre; – Se ele transmitisse, ocorreriam colisões;
• Técnica para determinar se o meio está em uso:– O sistema de sensor do dispositivo detecta a presença ou
ausência de energia elétrica ou outra forma de energia.– Somente dispositivos dentro do raio do transmissor detectam a
utilização do canal
PROBLEMAS...
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Padrão 802.11
• Problema do Terminal Escondido– Situação hipotética:
• Nodo A – Está ao alcance do nodo B, mas não de C;
• Nodo C:– Está ao alcance do nodo B, mas não de A;
• Nodo B:– Está ao alcance dos dois nodos anteriores;
• Problema:– Enquanto A transmite para B, C não detecta essa
transmissão e transmite para B, provocando colisões.
C é o terminal escondido para A;
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Padrão 802.11
C é o terminal exposto a B;
• Problema do Terminal Exposto– Situação hipotética:
• Nodo B: – Está transmitindo para A;
• Nodo C:– Verifica que o canal está ocupado;
• Nodo D:– Está ao alcance somente de C;
– Problema:• Enquanto B transmite para A, C poderia transmitir para D,
porém ele verifica que o canal está ocupado.
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Padrão 802.11
• Protocolos MAC– Dispositivo em Captura:
• Nodos A e C estão transmitindo para B;• A interferência dessa comunicação pode gerar uma colisão
em B;• Porém, se um dos sinais estiver com uma intensidade
muito mais elevada que o outro, B pode receber o sinal com sucesso;
• Isto pode melhorar o desempenho das redes, mas geram um controle do canal não equitativo;
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Padrão 802.11
• Protocolos MAC– Métricas de Desempenho:– Características importantes para medir desempenho em
redes sem fio: • Retardo
– Tempo médio gasto por um pacote na fila até a sua transmissão - > controle do tráfego;
• Vazão – Capacidade de transmissão -> bps;
• Equidade – Mesmas regras aplicadas a todos os dispositivos, mas pode
existir prioridades;• Consumo de Energia;• Suporte a tráfego Multimídia;
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Padrão 802.11
• CSMA/CA– Modo Básico de operação:
• CSMA p-persistente (backoff);• Se o canal é detectado livre, o transmissor espera um
tempo DIFS (Distributed Interframe Space). • Se o quadro permanecer livre durante o período DIFS,
então ocorre a transmissão do pacote imediatamente após o DIFS.
• A transmissão é concluída somente após o transmissor receber um ACK.
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Padrão 802.11
• CSMA/CA– Modo Básico de operação (cont.):
• Caso o meio esteja ocupado, é iniciado um processo de backoff, onde a estação escolhe um tempo aleatório uniformemente distribuído e então cria o temporizador backoff.
• O temporizador é decrementado periodicamente. Quando o temporizador expira, a transmissão é refeita.
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Padrão 802.11
• CSMA/CA• Modo opcional de operação:
– Diálogo RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send):– Um terminal que deseja transmitir verifica o estado do canal.
Se estiver livre então ele transmite um pacote RTS. O terminal destino ao receber envia um pacote CTS. Quando o transmissor recebe um CTS ele entende que o canal foi adquirido e inicia a transmissão de dados.• Pacotes incluem a informação sobre o tempo que a
transmissão irá demorar.
![Page 28: Redes Avançadas](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062321/56812a93550346895d8e4415/html5/thumbnails/28.jpg)
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Padrão 802.11
• Modo opcional de operação (cont.):– Os terminais que recebam RTS/CTS usam a informação
para iniciar um temporizador:• Network Allocation Vector - NAV
– Informa o período de tempo que o meio estará indisponível