11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 111/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 1

REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS

SEMANA 6 – A SUB CAMADA CAMADA SEMANA 6 – A SUB CAMADA CAMADA DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO E DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO E EQUIPAMENTOS DE INTERCONEXÃOEQUIPAMENTOS DE INTERCONEXÃO

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 211/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 2

A Pilha de Protocolo IEEE 802.16A Pilha de Protocolo IEEE 802.16

-A estrutura geral é igual a outras redes IEEE 802 más com uma quantidade maior de sub-camadas.

-Esquemas de rádio em banda estreita é usado com esquemas de modulação tradicionais.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 3

A Camada Física IEEE 802.16 Wireless banda larga precisa de muito spectro. As ondas milimétricas possuem uma propriedade que

as microondas não possuem. Elas andam em linha reta.

Como consequência, a estação base deve ter múltiplas antenas. Cada uma apontando para um setor diferente.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 4

A Camada Física IEEE 802.16

Quanto mais longe o usuário estiver da estação base, maior será a perda.

Ex.: Operação em 10 a 66 GHz. Para uma estação operando a 25 MHz, se usar QAM-64 ele operá em 150 Mbps. Para QUAM-16 ele opera em 100 Mbps. E finalmente para QPSK ele opera a 50 Mbps.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 5

A Camada Física IEEE 802.16

Usa correção de erros na camada física. Usa largura de banda diferente para canais upstream e downstream

(transmissão de dados), diferente do GSM (transmissão de voz). Esquema de alocação de banda FDD (frequency Division Duplexing)

ou TDD (Time Division Duplexing. O número de time slots em cada direção pode mudar dinamicamente

de forma a atender os requisitos de tráfego. Ex. TDD.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 6

Bluetooth Em 1994 L.M.Ericsson teve interesse em conectar seus telefones

móveis a outros equipamentos sem cabos. Junto com outras 4 empresas (IBM, INTEL, NOKIA e TOSHIBA)

ela formou o SIG (Special Interest Group) para desenvolver padrões sem fio para interconectar equipamentos de comunicação e computadores e acessórios usando rádio (sem fio) barato de curto alcance e baixa potência.

O projeto foi chamado de Bluetooth. Criou uma competição com o IEEE 802.11. Os dois sistemas interferem elétricamente um com o outro. Em 1999 o padrão Bluetooth já tinha 1500 páginas e facilitou o

IEEE adotá-lo como padrão IEEE 802.15 para redes pessoais sem fio (Wireless Personal Area Networks).

O Bluetooht é um sistema completo desde a camada física a camada de aplicação.

O IEEE 802.15 padroniza somente a camada física e de enlace. Mesmo que o IEEE tenha adotado o primeiro padrão PAN em 2002

(IEEE 802.15.1) o Bluetooth SIG ainda continua seus trabalhos.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 7

Arquitetura Bluetooth

A unidade básica de sistema Bluetooth é um piconet o qual consiste de um nó mestre e até 7 nós escravos ativos (parked nodes) a uma distância de 10 metros.

Múltiplos piconets podem coexistir numa mesma extensa sala. E podem ser conectados via uma ponte. Como na figura abaixo.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 8

Arquitetura Bluetooth Usa ISM Band (Industrial, Scientifical and Medical Radio Bands) Podemos ter até 255 parked nodes numa rede. Existem equipamentos que o Mestre reduziu-os a um estado de

baixa potência para aumentar a vida de suas baterias. No estado parked, um equipamento não pode fazer nada

exceto responder a uma ativação ou atuar um sinal do Master. Existem também mais 2 estados de potência intermediários:

HOLD e SNIFF. A razão para o sistema ser Mestre/Escravo é que seus

idealizadores querem o CHIP Bluetooth abaixo de 5 dólares. Isto gera um sistema com estações burras que obecem o que o

Mestre pede. Desta forma um piconet é um sistema TDM centralizado com o

Mestre controlando o relógio (clock) e determinando qual equipamento irá se comunicar e em qual time slot.

Toda a comunicação é Mestre-Escravo. Não existe comunicação Escravo-Escravo.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 9

Aplicações Bluetooth: 13 aplicações chamadas Profiles. (V 1.1)

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 10

Aplicações Bluetooth: 13 aplicações chamadas Profiles. (V 1.1)

O profile generic access fornece uma maneira de estabelecer e manter um canal seguro entre Mestre e Escravos.

O profile Discovery é usado pelos periféricos para descobrir que serviços outros periféricos tem a oferecer.

Estes 2 profiles são obrigatórios em todos os dispositivos os outros são opcionais.

O profile serial port é um protocolo de transporte usado pela maioria dos profiles para emular uma linha serial.

O profile Generic Object Exchange define um relacionamento Cliente-Servidor para mover dados ao redor. O Escravo pode ser cliente ou servidor. É um bloco construído para ser usado por outros profiles.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 11

Aplicações Bluetooth: 13 aplicações chamadas Profiles. (V 1.1)

O próximo bloco de 3 profiles é para redes. O profile LAN Acces permite um periférico Bluetooth se conectar a uma rede fixa. É um competidor da IEEE 802.11. O profile dial up networking permite a um computador notebook se conectar a telefones móveis contendo um modem interno sem fios. O profile fax é similar ao profile networking, permitindo maquinas de fax sem fio a transmitir ou receber fax de telefones móveis.

Os próximos 3 profiles são para telefonia. Um permite a conexão de telefone sem fio a estação base. O profile intercom permite a 2 telefones serem conectados como walkie-talkie. O head set profile providencia uma forma de telefonar livremente usando o headset. Ex>: telefonar enquanto dirigindo um carro.

Os últimos 3 profiles são para troca de objetos entre 2 periféricos sem fio. Cartões pessoais, figuras ou arquivos de dados. O profile synchronization é usado para carregar dados para uma PDA(Personel Digital Assistants) ou computador notebook quando saindo de casa ou coletando dados deles quando retornando.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 12

Métodos de Alocação de Canal e Sistemas para um Canal Comum

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 13

CONECTIVIDADE

Necessidade de interligação de redes já existentes. Necessidade de expansão: para chegar a distâncias

e/ou número de estações acima do limite. Divisão de uma rede existente

Melhora no tráfego individual Melhora na gerência de cada sub-rede

Repetidores, Pontes, Comutador (Switch), Roteadores, Gateways são equipamentos de conectividade usados em redes para estender seu alcance ou coordenar o o fluxo de pacotes de informação.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 14

Repetidores, Pontes, Switchs e Roteadores no Modelo OSI.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 15

(a) Qual equipamento esta em qual camada. (b)

Quadros e Pacotes

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 16

Repetidor

Amplifica os sinais elétricos, permitindo um alcance maior para a rede.

Podem conectar uma variedade de meios entre si, tais como cabo coaxial fino com grosso.

Permite compensar o baixo nível de sinal enviado pelas placas de interface das estações.

Copia bits individuais entre segmentos de cabo. Não divide a rede em sub-redes. Fabricantes de hubs para Ethernet e Token Ring

fornecem a função de repetidor dentro de seus hubs (concentradores).

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 17

Repetidor

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 18

Ponte Elemento de divisão da rede. Pequenas diferenças entre as redes são suportadas. Armazenam e encaminham quadros entre redes locais:

Pontes Transparentes Encontradas em ambientes Ethernet As LANs não sofrem nenhuma modificação ao serem

interconectadas por esse tipo de ponte. Operam com base em uma tabela de rotas com pares:

endereços de destino/porta(ligação da ponte às LANs) de saída.

Utiliza o backward learning para criar sua tabela de rotas.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 19

Pontes

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 20

Operação de uma ponte LAN IEEE 802.15 para IEEE 802.3

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 21

Formato dos quadros IEEE 802

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 22

Interconexão de LANs remotas via Pontes

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 23

Ponte

Pontes de Roteamento na Origem Encontradas em Redes Token Ring A estação de origem escolhe o caminho que o

quadro deve seguir e inclui a informação de roteamento no cabeçalho do quadro (identificador de rede, identificador de ponte)

Cada uma das estações conectadas à inter-rede conhece o caminho para todas as outras estações.

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 24

Comutador (Switch)

Também chamado de hub comutado. Nos hubs todos os pacotes recebidos em

uma porta de entrada são destinados a todas as portas de saída.

A idéia do switch é segmentar a rede para melhorar seu desempenho, fornecendo a cada uma de suas portas, que podem estar ligadas a uma ou mais estações, uma taxa de transmissão na rede igual à do seu enlace de entrada e saída.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 25

Comutador (Switch) Um switch direciona cada pacote entrando na

rede (com seu respectivo port de entrada) para um endereço específico de destino (específico port de saída).

Realiza o chaveamento físico entre duas estações que queiram transmitir dados entre si.

Muito efetivo em redes com diversas conexões lógicas ponto-a-ponto.

Permitem comutação entre diversos meios, por exemplo: 10BASE-T e 10BASE-T, 10BASE-T e 100BASE-T, 10BASE-T, 100BASE-T e 100BASE-F, etc.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 26

Switches

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 27

Um Hub, uma Ponte e um Switch

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 28

Exemplo de um Edifício com Cabeamento Centralizado usando Hub e Switches

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 29

(a) Quatro LANs físicas organizadas em 2 VLANs, Gray e White por 2 pontes. (b) As mesmas 15 máquinas organizadas

em 2 VLANs por Switches

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 30

Roteador (Routers)

Interligam duas ou mais redes usando o mesmo ou diferentes protocolos de rede.

O roteador seleciona o caminho ótimo para transmitir o pacote de dados através da rede ao seu destino.

Interligam redes que diferem bastante entre si. Mais lentos que as pontes, são normalmente

usados em redes de longas distâncias (WAN) Baseados em conexão Sem conexão (datagrama)

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 31

Gateway

Interligam sistemas diferentes Realizam conversão de protocolos nas camadas

mais altas.

Hub Concentrador de fios Amplificação do sinal (repetidor) Hubs integrados com pontes e/ou roteadores.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 32

Interligação de redes através de gateways

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 33

Os gateways no modelo RM-OSI

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 34

Transceivers O MAU (Medium Attachment Unit), também chamado

de transceiver, foi definido com o objetivo de fornecer um meio simples, barato e flexível de ligar dispositivos (estações ethernet) ao meio físico de transmissão.

A conexão entre o MAU e o meio físico é feito por um conector chamado MDI (Medium Dependent Interface) que define a interface mecânica e elétrica entre eles.

Podem ser acoplados externamente a estação ou a placa de interface de rede.

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 35

Arquitetura do nível físico IEEE 802.3

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 36

Conexão de uma estação a uma rede IEEE 802.3, 10BASE5.

11/04/23 Redes de Computadores - R. C. BetiniRedes Industriais - R. C. Betini 37

Transceivers

Disponibilidade para utilização com: Cabo STP Cabo de fibra ótica para 10BASE-FL Cabo de par trançado UTP para 10BASE-T Cabo de fibra ótica 100BASE-FX Cabo UTP categoria 5 para 100BASE-TX Cabo Ethernet Apple para 10BASE-T Cabo AUI 15 pinos para 10BASE5

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 38

Conexão de uma estação a uma rede IEEE 10BASE2

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 39

Ligação de uma estação à rede IEEE 802.3 10BASE-T

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 40

Ligação de dois repetidores segundo a especificação 10BASE-FB

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 41

Ligação de uma estação a um repetidor segundo a especificação 10BASE-FL

11/04/23 Redes Industriais - R. C. Betini 42

Ligação de uma estação à estrela passiva 10BASE-FP