WLAN (Wireless Local Area Network)
Trabalho Realizado Por:
Rui Pimenta Nº 2151
Serviços e Sistemas de Telecomunicações
Nuno Oliveira Nº 1991
Prof. Hélder Pereira
WLAN (Wireless Local Area Network)
O que é uma WLAN ?



É uma extensão de uma rede local LAN (Local Area NetworK)
Converte pacotes de dados em ondas de rádio ou
infravermelhos
Envia os pacotes para outros dispositivos sem fios ou para um
ponto de acesso

O ponto de acesso pode servir como ligação para uma LAN

Permite mobilidade aos utilizadores, permitindo LAN móveis
WLAN (Wireless Local Area Network)
Exemplo de uma ligação WLAN a uma LAN
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrão IEEE 802.11


Padrão utilizado para redes sem fios, definindo um nível físico
para redes com transmissões RF e infravermelhos e um
protocolo de controlo de acesso ao meio DFWMAC (Distributed
Foundation Wireless MAC)
Permite suportar diversos canais e sobrepor diversas redes na
mesma área do canal

Pretende apresentar robustez em relação a interferências

Pretende oferecer privacidade e controlo de acesso ao meio
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrão IEEE 802.11




O padrão IEEE 802.11 define basicamente uma arquitectura
para WLANs que abrange o nível físico e de dados
No nível físico são apenas tratadas as transmissões com RF e
IR
No nível de dados foi definido um protocolo de controlo de
acesso ao meio, protocolo MAC, muito equivalente ao
CSMA/CD usado em LANs
Permite velocidades de transmissão de 1 a 2 Mbps
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrão IEEE 802.11 versus RM-OSI da ISO
RM - OSI
7 - Aplicação
6 - Apresentação
5 - Sessão
4 - Transporte
3 - Rede
2 - Ligação de Dados
1 - Física
LLC
(Logic Link Control)
DFWMAC
(CSMA/CD)
Radiofrequência ou
Infravermelho
Modelo
IEEE 802.11
WLAN (Wireless Local Area Network)
Arquitectura da WLAN 802.11



Baseada na divisão da área coberta
pela rede em células denominadas
BSA (Basic Service Area)
O tamanho da BSA depende das
características do ambiente e da
potência dos
transmissores/receptores utilizados
BSS (Basic Service Set) – representa
um grupo de estações que se
comunicam por radiodifusão ou
infravermelho num BSA
WLAN (Wireless Local Area Network)
Arquitectura da WLAN 802.11


AP (Acess Point) – são estações
especiais responsáveis pela captura
das transmissões realizadas pelas
estações da sua BSA, localizadas
noutras BSAs, retransmitindo-as,
usando um sistema de distribuição
Sistema de distribuição – representa
uma infra-estrutura de comunicação
que interliga múltiplas BSAs para
permitira construção de redes
cobrindo áreas maiores que uma
célula
WLAN (Wireless Local Area Network)
Arquitectura da WLAN 802.11


ESA (Extended Service Area) –
representa a interligação de várias
BSAs pelo sistema de distribuição
através dos APs
ESS (Extended Service Set) –
representa um conjunto de estações
formado pela união de vários BSSs
ligados por um sistema de
distribuição
WLAN (Wireless Local Area Network)
Arquitectura da WLAN 802.11




Para a rede ser identificada, cada ESSs recebe uma identificação ESSID
Dentro de cada ESS, cada BSS recebe uma identificação chamada
BSS-ID
O conjunto destes dois identificadores formam o Network-ID de uma
WLAN do padrão IEEE 802.11
Apesar de as WLANs abrangerem áreas maiores que um ambiente
local, o padrão IEEE 802.11 é limitado às redes locais, com ou sem
infra-estrutura
WLAN (Wireless Local Area Network)
Arquitectura da WLAN 802.11



Numa WLAN sem infra-estrutura, conhecida como AD-HOC, as
estações comunicam-se na mesma célula, sem a necessidade
de APs (Acess Points)
Numa rede com infra-estrutura, é necessário ligar vários BSS,
formando um ESS. A estrutura é então representada pelos APs
e pelo sistema de distribuição que liga os vários APs
O sistema de distribuição é representado por um sistema de
comunicação com fios (cobre ou fibra) e pode fornecer os
recursos para ligar WLAN a outras redes
WLAN (Wireless Local Area Network)
Arquitectura da WLAN 802.11

Um elemento fundamental na arquitectura de uma WLAN com
infra-estrutura é o AP (Acess Point) que desempenha as
seguintes funções:



Autenticação , associação e reassociação, permitindo a uma estação
móvel continuar ligada à infra-estrutura, mesmo afastando-se da sua
célula de origem
Gestão de potência, permite que as estações operem economizando
energia, através de um modo chamado de power save
Sincronização, garante que as estações associadas a um AP estejas
sincronizadas por um relógio comum
WLAN (Wireless Local Area Network)
Protocolo MAC do Padrão IEEE 802.11


Foi definido um acesso ao meio denominado de DFWMAC, que
suporta dois métodos de acesso, um método distribuído
básico, que é obrigatório e um método centralizado que é
opcional
O método de acesso distribuído forma a base sobre a qual é
construído o método centralizado. Os dois métodos, que
também podem ser chamados de funções de coordenação
(Coordination Functions), são usados para dar suporte à
transmissão de tráfego assíncrono ou tráfego com atraso
limitado (time bounded)
WLAN (Wireless Local Area Network)
Protocolo MAC do Padrão IEEE 802.11


Uma função de coordenação é usada para decidir quando uma
estação tem permissão para transmitir. Na função de
coordenação distribuída (Distributed Coordination Functions DCF), essa decisão é realizada individualmente pelos pontos da
rede, podendo, dessa forma, ocorrer colisões
Na função de coordenação centralizada, também chamada de
função pontual (Point Coordination Function - PCF), a decisão
de quando transmitir é centralizada num ponto especial, que
determina qual estação deve transmitir e em que momento,
evitando teoricamente a ocorrência de colisões
WLAN (Wireless Local Area Network)
Função de Coordenação Distribuída (DFC)

Representa o método de acesso básico do protocolo DFWMAC

É uma função conhecida como CSMA/CA com reconhecimento


Enquanto o protocolo CSMA/CA da Ethernet controla colisões
quando estas ocorrem, em WLAN o CSMA/CA apenas tenta
evitar que estas aconteçam
A utilização da função é obrigatória para todas as estações e
APs, nas configurações ADHOC e com infra-estrutura.
WLAN (Wireless Local Area Network)
Função de Coordenação Distribuída (DFC)





A estação sente o meio para determinar se a outra estação já está a transmitir
Se o meio estiver livre, a estação transmite a sua trama, caso contrário, ela
espera pelo final da transmissão
Após cada transmissão, com ou sem colisão,a rede fica num modo onde as
estações só podem começar a transmitir em intervalos de tempo a elas préalocados
Ao terminar uma transmissão, as estações alocadas ao primeiro intervalo têm
o direito de transmitir. Se não o fazem, o direito passa às estações alocadas ao
segundo intervalo, e assim sucessivamente até que ocorra uma transmissão,
quando todo o processo reinicia
Se todos os intervalos não são utilizados, a rede entra então no estado onde é
usado o mesmo CSMA, podendo dessa forma ocorrer colisões
WLAN (Wireless Local Area Network)
Função de Coordenação Pontual (PCF)



É opcional e pode ser inserida no protocolo DFWMAC, sendo
construída sobre DFC para transmissões de tramas assíncronas
É implementada através de um mecanismo de acesso ordenado
ao meio
Suporta a transmissão de tráfego com atraso limitado ou
tráfego assíncrono
WLAN (Wireless Local Area Network)
Funcionamento das duas funções


É utilizado o conceito de supertrama, fazendo com que o protocolo
possa trabalhar de uma forma em que a função pontual assuma o
controlo da transmissão, para evitar a ocorrência de colisões
O protocolo DFWMAC divide o tempo em períodos consecutivos,
denominados supertramas que são usados do seguinte modo:


no primeiro tempo, controlado por PCF, o acesso é ordenado, o que evita a
ocorrência de colisões
no segundo tempo, controlado por DFC, o acesso baseia-se na disputa pelo meio,
podendo ocorrer colisões
WLAN (Wireless Local Area Network)
ROAMING




É uma importante característica na WLAN, permitindo que as estações
mudem de célula e continuem a enviar e receber informações
Uma estacão móvel, ao entrar numa nova célula e não estando em
conversação, regista-se automaticamente pelo AP que controla a
célula destino
Na célula visitada, o AP desta irá verificar se a estação móvel visitante
não se tinha registado anteriormente. Caso este procedimento não
tenha sido efectuado, o referido AP irá informar ao AP da célula
origem sobre a sua nova posição
Com isso, o AP da célula origem fica a saber da nova posição da
estação, e envia a informação a ela destinada, como se a referida
estação estivesse na sua própria célula
WLAN (Wireless Local Area Network)
Estacões perdidas (Hidden Node)


Um dos grandes problemas das
WLANs ocorre quando uma estação
fica incomunicável por um período
de tempo com o AP
Pode acontecer devido:



Saída da estação móvel da área de
actuação do AP
Entrada da estação móvel numa área
onde as ondas de rádio proveniente
de outro lado não se propagam
Locais onde existe degradação de
sinal, que pode ser por motivos
geográficos ou ambientais
WLAN (Wireless Local Area Network)
Estacões perdidas (Hidden Node)



A comunicação do AP com a estação
perdida, será via “ponte”. O AP deve enviar
dados para a ponte, como directamente
para a estação perdida. Assim se esta
receber a comunicação, não há mais a
necessidade de existir ponte
Se o AP perder a comunicação com a ponte
ou a ponte perder a comunicação com a
estação perdida, o AP escolhe outra ponte
entre as estações que responderam
inicialmente
Com este método o AP tem a oportunidade
de recuperar uma estação que por algum
motivo se tornou incomunicável com a
rede
WLAN (Wireless Local Area Network)
Transmissão em WLANs

Utilizam radiofrequência para a transmissão de dados, através
de duas técnicas, a DSSS e a FHSS, codificando dados e
modulando sinais de modos diferentes para equilibrar
velocidade, distância e capacidade de transmissão


DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) – distribui o sinal numa
gama extensa da faixa de frequência e reorganiza os pacotes no
receptor
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) – envia segmentos
curtos de dados que são transmitidos através de frequências
específicas, controlando o fluxo do receptor. Esta técnica é mais
lenta, comparada com o a DSSS, mas é menos susceptível a
interferências
WLAN (Wireless Local Area Network)
Transmissão em WLANs



A escolha da técnica DSSS ou FHSS vai depender de vários
factores relacionados com a aplicação dos utilizadores e o
ambiente onde a rede vai operar
Estas técnicas transmitem tramas de dados enviando-as por
vários canais disponíveis dentro de uma frequência, em vez de
utilizar um único canal, possibilitando a transmissão
simultânea de várias tramas
Podiam ser usadas outras técnicas, como por exemplo
infravermelhos, mas estes não atravessam certos materiais,
apesar de se poder enviar mais dados que em radiofrequência
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrão IEEE 802.11b

Tal como o padrão IEEE 802.11, também define o protocolo
para dois tipos de redes


Rede AD HOC – é um sistema onde as comunicações são
estabelecidas entre várias estações de uma mesma área
(célula), sem uso de um AP ou servidor e sem a necessidade de
infra-estrutura
Rede Cliente/Servidor – é um sistema com infra-estrutura
onde várias células fazem parte da arquitectura, e as estações
comunicam-se com estações de outras células através de AP
usando um sistema de distribuição
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrão IEEE 802.11b
Rede AD HOC
Rede com infra-estrutura
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrões existentes para WLAN


802.11a - descreve o padrão de rede sem fios para uma WLAN que
funciona na banda de rádio de 5 GHz (banda de frequência ISM - Industrial
Scientific Medical). As WLANS baseadas em 802.11a podem alcançar uma
velocidade máxima de 54 Mbps, oferecendo uma faixa de dados de rede
cinco vezes mais rápida do que em 802.11b, e pode ter um tráfego maior
do que as redes baseadas em 802.11b
802.11b - descreve o padrão de rede sem fios IEEE para uma WLAN que
funciona na banda de rádio de 2.4 GHz (banda de frequência ISM Industrial Scientific Medical). As WLANS baseadas em 802.11b são mais
comuns do que as redes 802.11a ou 802.11g e podem alcançar uma faixa
de dados máxima de 11 Mbps em distâncias de até aproximadamente
91m. A 802.11b foi a primeira tecnologia WLAN oferecida a consumidores
e proporcionou a criação de redes sem fios instantâneas nos escritórios e
lares
WLAN (Wireless Local Area Network)
Padrões existentes para WLAN


802.11g - é um padrão proposto, descrevendo o método de rede sem
fios para uma WLAN que funciona na banda de rádio de 2.4 GHz
(banda de frequência ISM - Industrial Scientific Medical). Ao usar a
tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), as
WLANS baseadas em 802.11g alcançarão uma velocidade máxima de
54 Mbps. O equipamento compatível com 802.11g, como, por
exemplo, Pontos de acesso sem fios, irá oferecer ligação WLAN
simultânea para ambos os equipamentos 802.11g e 802.11b
Embora a 802.11b seja o principal padrão para redes sem fios, há
alguns padrões que já foram estabelecidos e que estão a surgir. Estes
oferecem alguns benefícios reais mas também algumas limitações. A
maior consideração a fazer-se é provavelmente que a grande maioria
dos pontos de acesso sem fios hoje são 802.11b
WLAN (Wireless Local Area Network)
Benefícios e limitações dos vários padrões

802.11b




Padrão predominante para WLANs para LANs de empresas e de
residências, bem como para pontos de ligação públicos
Funcionam em três canais no espectro 2.4GHz
Transfere dados em velocidades de até 11Mbps à distância de até
91m
Interferência ocasional com micro-ondas e telefones sem fios
WLAN (Wireless Local Area Network)
Benefícios e limitações dos vários padrões

802.11a




Funcionam em 12 canais no espectro 5GHz
Transfere dados em velocidades de até 54Mbps à distância de até
17.5m
Não é compatível com versões anteriores, como o 802.11b,
exigindo assim equipamento sem fios todo novo para utilizar este
padrão
Poucos problemas de interferências
WLAN (Wireless Local Area Network)
Benefícios e limitações dos vários padrões

802.11g



Funcionam em três canais no espectro 2.4GHz
Possui a velocidade do padrão 802.11a, mas é compatível com
versões anteriores do 802.11b
Mais segurança
WLAN (Wireless Local Area Network)
Componentes utilizados em WLANs


Os componentes essenciais de WLANs são:
Cartão PCMCIA para NOTEBOOKS

AP – Acess Point

Cartão ISA/PCI para DESKTOPS
WLAN (Wireless Local Area Network)
Componentes Utilizados em WLANs


São usadas ainda antenas para captar e difundir sinais de rádio
Antenas direccionais que levam sinais de rede para longas distâncias,
como por exemplo de um prédio para o outro. Elas podem ser
montadas em postes ou mastros nos telhados para assim aumentar o
alcance
WLAN (Wireless Local Area Network)
Componentes Utilizados em WLANs

Antenas omnidireccionais
que são usadas em
sistemas onde as
comunicações são
baseadas em células

Os AP (Acess Point) funcionam
como uma bridge entre a rede
Ethernet tradicional e a rede
sem fios e podem suportar até
200 estações, sendo
recomendável um número de
até 50 estações por AP por
forma a garantir um nível
adequado da rede.
WLAN (Wireless Local Area Network)
Benefícios das WLANs



A mobilidade das redes sem fios permite que os utilizadores acedam a
informação em tempo real em qualquer lugar dentro da sua
organização
A velocidade e simplicidade de instalação de uma rede sem fios pode
ser rápida e fácil por evitar a necessidade de passar cabos por paredes
e tectos
A flexibilidade de instalação das redes sem fios permite que a rede
chegue onde os cabos não permitem
WLAN (Wireless Local Area Network)
Benefícios da WLANs


Embora o investimento em equipamento de rede wireless seja
superior ao de cablagem, o custo global da instalação e as despesas
do tempo de vida da rede podem ser significativamente mais baixos.
Estas redes trazem grandes benefícios a longo prazo em ambientes
dinâmicos e com grande mobilidade
As redes sem fios podem ser constituídas de forma escalável de forma
a evoluírem de redes peer-to-peer para poucos utilizadores até redes
com infra-estruturas complexas para centenas de utilizadores que
cobrem áreas mais vastas
WLAN (Wireless Local Area Network)
A tecnologia presente para WLANs

A tecnologia móvel Intel® Centrino™ - é a mais recente tecnologia da Intel
desenvolvida especificamente para a computação móvel, com recursos
embutidos de LAN sem fios e desempenho sem precedentes, para tal três
componentes trabalham juntos para garantir ligação e liberdade sem
precedentes. Estes componentes são: o processador Intel® Pentium® M, a
família de chipsets Intel® 855 e a ligação de rede Intel® PRO/Wireless 2100
WLAN (Wireless Local Area Network)
A tecnologia presente para WLANs
WLAN (Wireless Local Area Network)
Implementação em Universidades em Portugal

Rede inter-edifícios – Rede Wireless - Universidade de Évora
WLAN (Wireless Local Area Network)
Implementação em Universidades em Portugal

Universidade de Aveiro – Rede WIRELESS
Locais implementados
Edifício da Reitoria

Aula Magna

Piso da Reitoria

Sala de Actos

Serviços Académicos
Centro de Informática e Comunicações
Café da Universidade de Aveiro
Departamento de Electrónica e Telecomunicações

Sala 102, 104, 106

Sala 118, 119, 120

Sala 136

Sala 214, 215, 216, 217, 220
Biblioteca

Zonas de utilização comum do edifício
Departamento de Economia Gestão e Engenharia Industrial

Anfiteatros do piso 1
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Sala 10.1.11.2

Salas de informática do piso 3
Complexo Pedagógico Científico Tecnológico

Anfiteatros do piso 1

Bar do piso 1

Salas de informática do piso 2 e piso 3

Departamento de Comunicação e Arte Halls de todos os pisos

Ateliers do piso 2
As placas
WIRELESS deverão
estar configuradas
para o modo
Infrastructure, visto
serem usados AP,
estes distribuem o
SSID
automaticamente

Os parâmetros
enviados são
enviados por DHCP
