01 - redes sem fios - introducao

Tópicos Avançados em Redes de Computadores

- Introdução -

Prof. André Peresandre.peres@poa.ifrs.edu.br

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https://youtu.be/LVfbhsrvS9Q

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Introdução

• Nova era da informação• Convergência

• União de voz, vídeo e dados ⇒ meio único• Internet, VoIP, VOD, ...

• Ubiquidade• Conectividade em qualquer lugar a qualquer hora• Mobilidade e flexibilidade

• Pervasividade• tecnologia "transparente"

Introdução

• Nova era da informação• Necessidade de comunicação sem fios

• Mobilidade• Flexibilidade de infra-estrutura

• Aumento de vazão de dados• Backbones de alta capacidade• QoS

Redes Sem fios

• Tipos de Redes Sem Fios:

• WWAN - Grande abrangência - CDMA, HSPA, LTE, UMB ....

• WMAN – Abrangência metropolitana - Wimax (IEEE 802.16)

• WRAN – Abrangência regional - (IEEE 802.22)

• WLAN – Abrangência Local - Wi-Fi (IEEE 802.11)

• WPAN – Abrangência Pessoal (10m) - Bluetooth (IEEE 802.15)

• LRWPAN – WPAN de baixo consumo - Zigbee (IEEE 802.15.4)

Redes Sem fios

• Frequências• Concedidas pelo governo

• Pagas (leilões)• Específicas para uma região• Livres de interferência

• Livres para uso (ISM - Industrial Scientific and Medical)• acordo internacional• sem necessidade de regulamentação local• ex: telefones sem fio, forno de microondas …• problema: interferência mútua

Redes Sem fios• Frequências

UHF ISM 902 928 MHz

S-Band 2 4 GHz

S-Band ISM 2.4 2.5 GHz

C-Band 4 8 GHz

C-Band Satelite Downlink 3.7 4.2 GHz

C-Band Radar (tempo) 5.25 5.925 GHz

C-Band ISM 5725 5.875 GHz

C-Band Satelite Uplink 5925 6.425 GHz

X-Band 8 12 GHz

X-Band Radar (polícia) 8.5 10.55 GHz

Ku-Band 12 18 GHz

Redes Sem fios

• Frequências

• WWAN – não ISM• WMAN – ISM / não ISM• WRAN – ISM / não ISM• WLAN – ISM• WPAN – ISM• LRWPAN – ISM

Redes Sem fios

• WWAN - Wireless Wide Area Network

• Redes Celulares

• 1a geração (1979)• EUA → AMPS• Europa → TACS, NMT, C450, …• Incompatíveis !• Analógicas → modulação FM

Redes Sem fios

• WWAN - Wireless Wide Area Network

• 2a geração (1982)• Groupe Special Mobile (GSM) • Comitê formado na europa• Renomeado para Global System for Mobile• Alocação da faixa duplex (900MHz) GSM900• Padrão aberto baseado na ISO em 1986• Adotado por diversos países na europa (roaming)

• WWAN - Wireless Wide Area Network

• GSM é adotado por outros países• GSM900 → Europa, África do Norte, Oriente Médio,

Ásia e Austrália• GSM1800 → Ásia e alguns países da América do Sul• GSM1900 → América do Norte

Redes Sem fios

• WWAN - Wireless Wide Area Network

• Identificação do usuário → cartão SIM• Subscriber Identity Module• Permite que usuário possa fazer roaming• Telefones 900, 1800 e 1900 podem ser utilizados em

qualquer lugar com cobertura GSM• Existência de serviços globais

• PCS (Personal Communications Services)• Voz, dados, vídeo

Redes Sem fios

• WWAN - Wireless Wide Area Network

• Alternativas ao GSM:• TDMA (Time Division Multiple Access)• CDMA (Code Division Multiple Access)

Redes Sem fios

• WWAN - Wireless Wide Area Network

• GSM• Utiliza FDM e TDM• Múltiplos canais de frequência divididos em fatias de tempo

• TDMA• Multiplexação do canal em fatias de tempo• Cada ligação utiliza uma das fatias

• CDMA• Transmissões no mesmo canal de frequência ao mesmo tempo• O que diferencia uma ligação da outra é a utilização de um código • Utiliza espalhamento espectral

Redes Sem fios

• WWAN - Wireless Wide Area Network

Redes Sem fios

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

• IEEE 802.16 (wimax) - Worldwide Interoperability for Microwave Access• Banda larga sem fios• Alternativa para DSL, cabo, fibra na última milha• Utiliza frequências ISM e não liberadas• 802.16 define frequências de 10 → 66 Ghz (antenas fixas)• 802.16a define frequências de 2 → 11 Ghz (mobilidade NLOS)• 802.16d une as definições em documento único• Permite QoS (vídeo, voz, dados)

Redes Sem fios

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

• Conexões ponto – multiponto• Estação base coordenando conexões múltiplas• MIMO ou SIMO• Uplink e Downlink em canais separados (TDD ou FDD)

• Time Division Duplex ou Frequency Division Duplex• Velocidades similares ao LTE (concorrência)

• LTE 144 Mbps (SIMO)• WiMax 144.4 Mbps (SIMO)

• Possibilidade de conexões entre estações base em MESH

Redes Sem fios

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

• IEEE 802.16

• Uso: • última milha sem fios (ex: provedores de acesso)• redes MESH

• Prática: • substituído por WLAN (802.11) como última milha • substituído por 3G/4G como solução sem fios móvel• possui adoção localizada em alguns países• utilizado em links privados (empresas)

Redes Sem fios

• WRAN (Wireless Regional Area Network)

• IEEE 802.22• Ligação de regiões remotas• Utilização de frequências de difusão de TV• VHF / UHF• Entre 54 MHz e 862 MHz

Redes Sem fios

• WLAN (Wireless Local Area Network)

• IEEE 802.11• padrões de nível físico:

Redes Sem fios

• WLAN (Wireless Local Area Network)• Possibilidade de conexões:

• Com ponto de acesso central (AP) → BSS (Basic Service Set)• Sem infra-estrutura central (ad-hoc) → IBSS (Independent BSS)• Múltiplos pontos de acesso com roaming → ESS (Extended SS)

Redes Sem fios

• WPAN (Wireless Personal Area Network)

• IEEE 802.15 (Bluetooth)• Frequência ISM de 2.4GHz• Criação de redes pessoais• Até 8 dispositivos → piconet• Um master os demais slaves• Um slave pode pertencer a mais de uma piconet

→ scatternet• O master coordena a comunicação

Redes Sem fios

• WPAN (Wireless Personal Area Network)

Redes Sem fios

• WPAN (Wireless Personal Area Network)• Versões:

• Bluetooth 1.2 → 1 Mbps• Bluetooth 2.0 → 3 Mbps• Bluetooth 3.0 → 24 Mbps

• Classe 1 → 100 mW → Até 100m• Classe 2 → 2.5 mW → Até 10m• Classe 3 → 1 mW → Até 1 m

Redes Sem fios

• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)

• IEEE 802.15.4 • baixo consumo• baixa vazão • baixo custo• define níveis de enlace e físico• demais níveis:

• ZigBee alliance (conjunto de fabricantes)

Redes Sem fios

• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)

• Redes de sensores/atuadores sem fios• aplicações:

• controle e monitoramento na indústria• monitoramento ambiental• automação residencial• situações de desastre• ...

Redes Sem fios

• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)

• 802.15.4 / ZigBee• 250 Kbps ⇒ 2.4 GHz ⇒ 16 canais• 20/40Kbps ⇒ 868/915Mhz ⇒ 10 canais• CSMA/CA

Redes Sem fios

• LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)

• 802.15.4 / ZigBee• Rede Mesh (MANET)

Redes Sem fios