5-1-ieee802.11.ppt [modo de compatibilidade] - ufpr · 5 • 5,15 ghz a 5,825 ghz • ofdm -...

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Ewaldo Luiz de Mattos Mehl

TE155-Redes de Acesso sem Fios

Aspectos Gerais da Tecnologia IEEE 802.11

Ewaldo Luiz de Mattos MehlUniversidade Federal do ParanáDepartamento de Engenharia Elé[email protected]


IEEE 802Comitê do IEEE - Institute ofElectrical and Electronics EngineersgObjetivo: padronização de redeslocais (LANs) e Metropolitanas(MANs) a nível mundial.Primeira reunião: fev.1980http://www.ieee802.org/g

IEEE 802.1 Higher layer LAN protocols IEEE 802.2 Logical link controlIEEE 802.3 EthernetIEEE 802.4 Token bus (disbanded) IEEE 802.5 Token RingIEEE 802.6 Metropolitan Area Networks (disbanded) IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable (disbanded) IEEE 802 8 Fiber Optic TAG (disbanded)

IEEE 802

IEEE 802.8 Fiber Optic TAG (disbanded) IEEE 802.9 Integrated Services LAN (disbanded) IEEE 802.10 Interoperable LAN Security (disbanded) IEEE 802.11 Wireless LAN (Wi-Fi certification) IEEE 802.12 demand priority IEEE 802.13 (not used) IEEE 802.14 Cable modems (disbanded) IEEE 802.15 Wireless PAN

IEEE 802.15.1 (Bluetooth certification) IEEE 802 15 4 (Zi B tifi ti )IEEE 802.15.4 (ZigBee certification)

IEEE 802.16 Broadband Wireless Access (WiMAX certification) IEEE 802.16e (Mobile) Broadband Wireless Access

IEEE 802.17 Resilient packet ring IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG IEEE 802.19 Coexistence TAG IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802.21 Media Independent Handoff IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network


IEEE 802 – Principais grupos wireless802.11 – Rede local sem fio(WLAN).( )802.15 – Redes locais pessoais semfio (WPAN) e sua interoperabilidadecom as WLANs802.16 – Redes metropolitanas deacesso sem fio (WMAN)802 20 R d d fi802.20 – Redes de acesso sem fiocom usuários móveis – proposta802.22 – Redes de acesso sem fiopara zonas rurais (WRAN).

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Sub-grupo& Freqüência Taxa

Máxima

Alcance típico

Ano de Publicação


IEEE 802.11 – Principais normas

& Modulação

q Máxima p(interno) da Norma

802.11aFHSS-OFDM

5,1 GHz 54 Mb/s 20 m 2002

802.11bDSSS 2,4 GHz 11 Mb/s 40 m 1999

802 11g802.11gOFDM 2,4 GHz 54 Mb/s 40 m 2002

802.11nOFDMMIMO

2,4 GHz300 Mb/s(ou mais?)

50 m a 100 m

Draft:2006Final: 2008


IEEE 802.11 e a ANATELRegulamento sobre Equipamentos de Radiocomunicação de RadiaçãoRestrita (seções IX e X), Resolução 365 de 10/05/2004 da ANATEL

Freqüência (MHz) Destinação

2400-2483 Equipamentos de Radiocomunicação Restrita como redes Wi-Fi e Rádio Spread Spectrum. Obs.: em localidades com população superior a 500 milhabitantes, as estações com potência (EIRP) superior a400 mW não podem operar sem autorização da Anatel.

5150-5350 Sistemas de Acesso sem Fio em Banda Larga para Redes Locais somente em ambientes internosLocais, somente em ambientes internos

5470-5725 Sistemas de Acesso sem Fio em Banda Larga para Redes Locais, pode ser utilizada em ambientes externos e internos

5725-5850 Sistemas de Acesso sem Fio em Banda Larga para Redes Locais, pode ser utilizada somente em ambientes externos

Modelo OSIISO: International Standard Organization


IEEE 802

gNecessidade de padronizar a comunicação de dados

entre equipamentos de diferentes fabricantes1980: proposta do modelo OSI

(Open Systems Interconnection)Objetivo: formalizar os diferentes níveis de interação

para a conexão de computadores, habilitando assim acomunicação entre sistemas, independente doFABRICANTE, ARQUITETURA, LOCALIZAÇÃO ouSISTEMA OPERACIONAL


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Aplicação

Apresentação

SessãoSessão

Transporte

Rede

Enlace de Dados

ConexãoFísica


d IEEE 802 11and IEEE 802.11wireless


IEEE 802.11Define duas formas de organizar

redes WLAN:redes WLAN:Ad-hoc:Formada apenas por computadores isolados que

formam uma rede (Workgroup).

Infra-estrutura:Formada por diversos computadores e um AccessFormada por diversos computadores e um Access

Point, o qual permite a integração desses computadores com uma rede fixa.


IEEE 802.11Ad-hoc:

Rede sem estrutura pré-Rede sem estrutura prédefinida.Cada computador é capaz de se comunicar com qualquer outro.Pode ser implementadoatravés de técnicas de broadcast ou mestre-escravo.Também chamado de IBSS: Independent Basic Service Set.

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IEEE 802.11Infra-estrutura:

Os computadores seOs computadores se conectam a um elemento de rede central denominado Access Point.Uma WLAN pode ter vários access pointsconectados entre si através de cabos ou através da própria rede sem fios (estrutura mesh).

1997: Criação pelo IEEE do sub-comitê 802.11Objetivo: padronização de protocolos para redes de


IEEE 802.11b

j p ç p pcomputadores interligadas por sinais ópticos ou de rádio

Primeiras propostas:- Infra-vermelho (IR): modulação por posição de pulso- Rádio em 2,4 GHz: 2 grupos de trabalho: a) Orthogonal frequency-division multiplexing

(OFDM) + frequency hopping spreadspectrum (FHSS)

b) Direct sequence spread spectrum (DSSS).- Taxa proposta: 1 Mb/s, logo ampliada para 2 Mb/s

Agosto 1998: Apple lança o computador iMACMarço 1999: Acessório AirPort: rede sem fios


IEEE 802.11b

Março 1999: Acessório AirPort: rede sem fiosChipset Lucent: implementado segundo o draft

(rascunho) da recomendação do grupo de estudos “b” dosub-comitê IEEE 802.11

Placa InternaAi P

Preços de 1999:

AirPort:US$ 100

Estação BaseAirPort:US$ 300

Setembro 1999 Publicação da versão final IEEE 802.11bDirect Sequence Spread Spectrum (DSSS)


IEEE 802.11b

11 Mbps2,4 GHz a 2,495 GHzCanais com superposição: somente 3 “livres”Lançamento de diversos equipamentos compatíveis com

a nova norma, inicialmente para serem usados no equipamentos Apple, mas logo disponíveis para PC

Pontos de Acesso Interfaces Wireless PCICartões PCMCIA

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• 5,15 GHz a 5,825 GHz• OFDM - Orthogonal frequency-division multiplexing


IEEE 802.11a

OFDM Orthogonal frequency division multiplexing• Pressão dos países europeus para incluir:

dynamic frequency selection (DFS) transmit power control (TPC)

• Resultado: atrasos nas definições da tecnologia • Versão Final: Somente foi aprovada em 2002• Há poucas implementações comerciais (alguns notebooks)• Pode ser uma alternativa quando o espectro em 2,4 GHz está muito “poluido” (802.11b/g + Bluetooth + telefones sem fios + etc.)

• 802.11a opera entre 5,15 GHz e 5,825 GHz• 802.11a utiliza uma faixa de 300 MHz


IEEE 802.11a

• Esta faixa é chamada pela FCC de Unlicensed National Information Infrastructure (U-NII).

• A banda de 300 MHz da FCC U-NII foi dividida em três sub-bandas de 100 MHz cada uma, com limites de potência diferenciados:

Band Channel Max PowerHigh band 5.725-5.825 GHz 9-12 1000 mW

Middle band 5.25-5.35 GHz 5-8 250 mW

Low band 5.15-5.25 GHz 1-4 50 mW

• Na faixa de 5,15 GHz a 5,35 GHz foram alocados 8 canaissem superposições

C d l f i di idid 52 b b d d l


IEEE 802.11a

• Cada canal foi dividido em 52 sub-bandas, cada qual por suavez com aprox. 300 kHz wide.• Cada uma destas sub-bandas é chamada de subcarrier (sub-portadora) na terminologia da OFDM• Em OFDM, o transmissor pode selecionar um certo númerode sub-portadoras, dependendo da largura de banda desejada• Dependendo do número de sub portadoras escolhido• Dependendo do número de sub-portadoras escolhido,obtem-se em 802.11a taxas de transmissão de 6, 9, 12,18, 24,36, 48, or 54 MbpsConclusão: em 801.11a pode-se ter até 8 acess-pointsoperando simultaneamente, em um mesmo ambiente!


IEEE 802.11a & 802.11b

802.11a 802.11b

54 Mbps

48 Mbps36 Mbps

24 Mbps

12 Mbps2 Mbps

5.5 Mbps

11 Mbps

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Objetivo original: aumentar a taxa de transmissão em 2,4 GHz


IEEE 802.11g

,Havia restrições da FCC para usar OFDM (orthogonalfrequency division multiplexing) em 2,4 GHzMaio 2001:FCC retira a restrição contra OFDMNovembro 2001:draft IEEE 802 11g usando OFDMdraft IEEE 802.11g usando OFDM2,4 GHz a 2,495 GHz54 Mbps“Compatibilidade” IEEE 802.11b+g: os equipamentos

usam as duas técnicas de modulação!

1999: Wireless Ethernet Compatibility Alliance2000: Proposta de mudança de denominação:


IEEE 802.11 e a WiFi Aliance

2000: Proposta de mudança de denominação: WiFi AlianceObjetivo: difundir a tecnologia IEEE 802.11b(na seqüência também 802.11g e 802.11n)http://www.wi-fi.org/


Outros sub-grupos IEEE 802.11

802 11e – Características de QoS no nível802.11e Características de QoS no nívelMAC, melhor gerenciamento de banda ecorreção de erro802.11f – IAPP – Inter-Access Point Protocol802.11h – Espectro de freqüência e potênciade transmissão em 5 GHz na Europade transmissão em 5 GHz na Europa802.11i – Melhorias na segurança – inclusãodo AES (Advanced Encryption Standard)


IEEE 802.11 b/g/n - WiFi

Os padrões b, g e n usam a faixa de freqüências de 2,400 GHz até 2,495 GHz

Esta faixa é chamada Faixa ISM – Industrial, Scientific and Medical Band

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O sub-grupo IEEE 802.11b definiu um total de 14 canais. Os mesmos canais foram usados

l b 802 11 802 11


IEEE 802.11b/g/n

pelos sub-grupos 802.11g e 802.11n.

EUA e Canadá: permitem Canal 1 até Canal 11.Europa (ETSI): Canal 1 até Canal 13. Japão (MPHPT): Apenas o Canal 14.Brasil: ANATEL permite Canal 1 até Canal 14.

“Canal” representa a freqüência central.

21 3 4 5 6 7 8 9 10 112,412 2,417 2.422 2.427 2.432 2.437 2.442 2.447 2.452 2.457 2.462 2.467 2.472 2,484

Canal

Freqüência Central (GHz)

12 13 14


IEEE 802.11b/g/n


IEEE 802.11b/g

Em 802.11b, cada canal tem uma única portadora (mono carrier) na freqüência centralportadora (mono-carrier), na freqüência central do canal.Em 802.11g, cada canal tem 52 portadoras (52 carriers), cada uma com 300 kHz de largura

300 kHz


IEEE 802.11b/g

Cada canal tem 22 MHz de larguraá (b d d ) dHá um espaço (band guard ) de 5 MHz entre o

canal (n) e (n+5)

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Observa-se que apesar da


IEEE 802.11b/g

modulação DSSS definir 14 canais, apenas 3 não são sobrepostos:

Canal 1Canal 6Canal 6Canal 11


IEEE 802.11b/g

Cada canal tem 22 MHz de larguraá (b d d ) dHá um espaço (band guard ) de 5 MHz entre o

canal (n) e (n+5)

A escolha correta dos canais melhora o desempenho!


IEEE 802.11b/gA escolha correta dos canais melhora o desempenho!


IEEE 802.11b/g

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À medida que nos afastamos do Acess Point a taxa de transmissão efetiva vai diminuindo


IEEE 802.11b/g

2 Mbps

5.5 Mbps

11 Mbps

802.11b

48 Mbps36 Mbps

24 Mbps

12 Mbps

802.11g

11 Mbps

54 Mbps

5-1-ieee802.11.ppt [modo de compatibilidade] - ufpr · 5 • 5,15 ghz a 5,825 ghz • ofdm -...

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