Sistemas Wireless:
Redes Locais sem Fio.
Prof. Armando Martins de Souza
E-mail:
[email protected]
Redes Locais sem Fio

PADÕES

IEEE 802.11
●
Criado em 1994, foi o padrão original.
●
Oferecia taxas de transmissão de 2 Mbps.
●
Caiu em desuso com o surgimento de
novos padrões.
Armando Martins 2
Redes Locais sem Fio
PADÕES (cont...)
IEEE 802.11b
Taxas de transmissão de 11Mbps.
Largamente utilizada hoje em dia.
Opera em 2.4Ghz
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Redes Locais sem Fio
PADÕES (cont...)
IEEE 802.11b
Alcance de até 100m indoor e 300m outdoor
Mais voltado para aplicações indoor
Tende a cair em desuso com a popularização do
802.11g
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Redes Locais sem Fio
PADÕES
IEEE 802.11a
Taxas de transmissão de 54Mbps.
Alcance menor do que a 802.11b.
Opera em 5Ghz
Alcance de até 60m indoor e 100m outdoor
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Redes Locais sem Fio
PADÕES (cont...)
IEEE 802.11a
Mais voltado para aplicações indoor
Seu maior problema é a não compatibilidade com
dispositivos do padrão b , o que prejudicou e muito sua
aceitação no mercado.
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Redes Locais sem Fio
PADÕES
IEEE 802.11g
Taxas de transmissão de 54Mbps podendo chegar em
alguns casos a 108Mbps.
Opera em 2.4Ghz
Mais voltado para aplicações indoor.
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Redes Locais sem Fio
PADÕES
IEEE 802.11g
Reúne o melhor dos mundos a e b. (alcance x taxa)
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Redes Locais sem Fio
PADÕES
IEEE 802.16a
Criado em 2003.
Popularmente conhecido como Wi-Max
Voltado exclusivamente para aplicações outdoor
Armando Martins 9
Redes Locais sem Fio
PADÕES
IEEE 802.16a (cont...)
Alcance de até 50Km
Taxas de transmissão de até 280Mbps
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Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
AD HOC
Ad hoc é uma expressão latina que significa "para
esta finalidade" ou "com este objetivo".
Toda a comunicação dentro da rede é realizada de
maneira direta. Portanto, se a estação A deseja se
comunicar com a estação B, ela envia os seus
quadros diretamente ao destino B.
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Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
Se a estação B estiver dentro do alcance de
transmissão da estação A, ela
receberá
diretamente os quadros a ela enviados.
Caso contrário, os quadros destinados à estação B
precisarão ser encaminhados por estações
intermediárias.
Este tipo de comunicação também é denominado
comunicação de múltiplos saltos (multi-hop
communication).
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Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
AD HOC
direto
AD HOC
Multi-Hop
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Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
INFRAESTRUTURADO
Toda a comunicação entre estações móveis, ou
entre estações móveis e estações na rede
cabeada, é coordenada por um nó central
denominado ponto de acesso (Access Point - AP).
O AP é responsável por encaminhar os quadros de
suas estações clientes para os destinos da rede
802.11.
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Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
INFRAESTRUTURADO
Se a estação A deseja se comunicar com a
estação B, primeiro ela envia os quadros para o
AP, que encaminha os mesmos para a estação B.
Neste modo de operação, as redes 802.11 formam
células, que também são denominadas BSS (Basic
Service Sets), e cada uma delas opera de maneira
independente em um canal fixo e único.
Armando Martins 15
Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
INFRAESTRUTURADO
Não existe comunicação de múltiplos saltos como
no modo ad hoc, dentro de um BSS toda a
comunicação é realizada de/para o AP.
Armando Martins 16
Redes Locais sem Fio
MODOS DE OPERAÇÃO
INFRAESTRUTURADO
Comunicação via AP
Armando Martins 17
Redes Locais sem Fio
CANAIS DE COMUNICAÇÃO
A atribuição do canal de operação determina a faixa de
frequência a ser utilizada para as transmissões em cada
BSS (Basic Service Sets).
O padrão IEEE 802.11 define o canal utilizado pelos
dispositivos de uma mesma rede como fixo e único.
A norma 802.11 possui três extensões básicas (A,B,G)
consolidadas no mercado que definem:
As faixas de frequência que podem ser utilizadas
Armando Martins 18
Redes Locais sem Fio
CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Os diferentes tipos de esquema de modulação
As codificações a serem empregadas
Armando Martins 19
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Frequências dois padrões A, B, G.
Padrão Frequências
Técnicas de Modulação Taxa de Dados
802.11b
DSSS
até 11 Mbit/s
2400-2483,5 MHz
802.11g
DSSS , OFDM
até 54 Mbit/s
5150 - 5350 MHz
802.11a 5470 - 5725 MHz
OFDM
até 54 Mbit/s
5725 - 5850 MHz
DSSS-Direct Sequence Spread Spectrum - seqüência direta de espalhamento do
espectro. A técnica da modulação do espectro de propagação.
OFDM - Orthogonal frequency-division multiplexing, também conhecido como discrete
multitone modulation (DMT), é uma técnica de modulação .
Armando Martins 20
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
A extensão 802.11A:
●
●
●
●
●
Faixas de frequência 5 GHz
conhecida como
Infrastructure);
Banda
U-NII
(Unlicensed
National
Information
Criada pela FCC (Federal Communications Commission – Órgão
regulamentador da área de telecomunicação e radio difusão dos EUA).
Não tem exigência de licença
Possui esquemas de modulação que permitem taxas de transmissão de até
54 Mbps.
Armando Martins 21
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
A extensão 802.11A (Continuação):
●
Disponibiliza nesta banda 12 canais distintos de operação
●
Os canais não apresentam sobreposição espectral
●
●
Podem ser utilizados sem a presença de interferência entre canais
adjacentes.
Subdivididos em canais de banda baixa, média e alta.
Armando Martins 22
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
●
As extensões B e G da norma 802.11:
●
●
Dispositivos que operam na faixa de frequências ISM (Industry, Scientific
and Medical Band) de 2,4 GHz.
●
Norma 802.11B fornecendo taxas de transmissão de até 11 Mbps.
●
Norma 802.11G fornecendo taxas de transmissão de até 54 Mbps.
A extensão N da norma 802.11:
●
●
Dispositivos na faixa de frequências ISM (Industry, Scientific and Medical
Band) de 2,4 GHz e 5 GHz.
Padrão relativamente recente no mercado.
Armando Martins 23
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Armando Martins 24
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Armando Martins 25
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Máximo throughput esperado para ambiente 802.11
indoor
Distância
[m]
802.11b
[Mbit/s]
802.11a
[Mbit/s]
802.11g
[Mbit/s]
3
5,8
24,7
24,7
15
5,8
19,8
24,7
30
5,8
12,4
19,8
45
5,8
4,9
12,4
60
3,7
0
4,9
75
1,6
0
1,6
100
0,9
0
0,9
Armando Martins 26
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Jurisdição
Faixa (GHz)
Canais
Distintos
Canais sem
sobreposição
Restrições de
potência
EUA, Canadá
2,401 –
2,4835
11
3
1W irradiado
5,15 – 5,35
8
8
50-250 mW
irradiado 3
Brasil
2,400 –
2,4835
11
3
5,15 – 5,35
8
8
EIRP £ 200 mW
5
5,47 – 5,725
11
11
250 mW e EIRP
£ 1W
5,725 – 5,850
5
5
1W
ETSI 1
(Europa)
2,401–2,4835
13
4
100mW ERP até
1W4
19
19
Japão
2,4 – 2,495
14
4
10mW/MHz 2
4,9-5;
5,15-5,25
8
8
10mW/MHz
5,15 – 5,35;
5,47 – 5,725
1W
Armando Martins 27
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
●
Vamos assumir que:
●
Todos os pontos de acesso no nosso cenário sejam compatíveis com o
802.11b;
●
●
Portanto tenham uma taxa de dados de no máximo 11Mbps.
Se usamos somente um ponto de acesso:
●
Deveríamos obter um throughput real entre 5 a 5.8 Mbps.
●
Nunca teríamos um throughput de 11 Mbps;
●
Devido a natureza half-duplex dos rádios RF;
●
Overhead dos protocolos utilizados tais como o CSMA/CA.
Armando Martins 28
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
●
●
A teoria de 3 canais não interferentes:
●
Permitiria usar um ponto de acesso no canal 1;
●
Outro no canal 6;
●
Outro no canal 11;
Obteríamos portanto um throughput:
●
Aproximadamente 5 Mbps;
●
Em todos os pontos de acesso usando essa configuração;
●
Sem nenhuma interferência de canal adjacente;
Armando Martins 29
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
●
A interferência de canais adjacentes:
●
Causaria uma degradação no throughput dos pontos de acesso;
●
Do canal 1 para 6 há uma pequena quantidade de sobreposição;
●
●
Do canal 6 para 11 também há uma pequena quantidade de
sobreposição;
Razão da sobreposição:
●
●
Os pontos de acesso transmitem aproximadamente na mesma potência
de saída;
E estão localizados muito próximos;
Armando Martins 30
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
●
Razão da sobreposição (Continuação):
●
●
●
Os pontos de acesso transmitem aproximadamente na mesma
potência de saída;
E estão localizados muito próximos;
Logo:
●
Ao invés de ter o throughput esperado de 5 Mbps;
●
Esse throughput caia para 4 Mbps ou menos;
●
Em todos os 3 pontos de acesso;
●
Ou deve estar distribuída de forma desigual entre eles;
●
Onde um pode ter 3, outro 4 e outro 5 Mbps.
Armando Martins 31
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
●
Razão da sobreposição (Continuação):
●
Parte da teoria verdadeira:
●
●
●
Os canais 1, 6 e 11, sofrem menos sobreposição de canal adjacente
que os demais canais.
Usar um ponto de acesso no canal 1 e outro no canal 3, resulta em um
throughput de 2Mbps ou menos nos dois APs;
Melhorar o throughput próximo do teórico:
●
●
Reduzir a potência de saída dos pontos de acesso;
procurar distanciá-los uns dos outros através da área física;
Armando Martins 32
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
De acordo com a FCC ( Federal Communications Commission). Existem 3
canais que não sofrem sobreposição dos canais adjacentes, são eles: 1,6 e 11.
Esse fato possibilita o uso de 3 pontos de acesso dentro de uma mesma área
física.
Armando Martins 33
 CANAIS DE COMUNICAÇÃO
Sobreposição de canais
Usar um ponto de acesso no canal 1 e outro no canal 3 por exemplo, resulta em
um throughput de 2 Mbps ou menos nos dois pontos de acesso.
Uma forma de aumentar o throughput para um patamar próximo do teórico seria
reduzir a potência de saída dos pontos de acesso e procurar distanciá-los uns
dos outros através da área física.
Armando Martins 34
 AS 8 ARMADILHAS DO AMBIENTE WIRELESS
2 – Telefone sem
Fio
1 - Antenas Baixas
3 – Concreto e
Trepadeira
7 – Vidro e
Árvore
6 - Água
5 – Micro no chão
8 – Usuário
Futucão
4 – Forno de MicroOndas
Armando Martins 35
 INTERFERÊNCIA
Tipos de Interferência:
Como o comportamento de um sinal de RF é imprevisível, devemos levar em
consideração vários tipos de Interferência. Podemos citar alguns como, por
exemplo:
a. Degradação do Sinal de RF;
b. Interferência de canais adjacentes;
c. etc
Armando Martins 36
 INTERFERÊNCIA
Banda estreita:
Características de uma banda estreita:
a. Oposto da tecnologia de espalhamento de espectro ;
b. Dependem da potência de saída;
c. Dependem do espectro;
d. Dependem da Consistência do Sinal.
Esses são fatores que podem tornar a comunicação intermitente ou até
mesmo corromper os sinais de RF emitidos pelo AP
A Interferência de banda estreita não corrompe o sinal ao longo de toda
banda de RF, bastando mudar o canal para resolver o problema. Ex.: do
canal 1 para o canal 11
Armando Martins 37
 INTERFERÊNCIA
Banda estreita (baixa velocidade):
Para identificar a origem de uma interferência de banda estreita usamos um
analisador de espectro que cresce em amplitude a medida que chegamos
próximo a fonte.
Possíveis formas de resolver um problema de interferência de banda
estreita:
a. Remover a fonte da interferência
b. Blindar ou configurar a WLAN para lidar com ela (ex.: mudança de canal)
c. etc
Armando Martins
38
 INTERFERÊNCIA
Banda larga:
Esse tipo de interferência ocupa toda a banda RF, ela não diz respeito apenas
a faixa de 2.4Ghz ISM, mas em qualquer caso onde haja interferência sobre a
faixa inteira que se esteja tentando usar.
Possíveis causas de interferências de banda larga:
a. bluetooth;
b. Telefones sem fio que trabalham na mesma faixa de frequência que se esta
tentando usar.
c. Microondas (por causa da potência de aproximadamente 1 Watt, que pode
interferir na potência de 50mw “Miliwatt – 0.050Watt” de um AP);
d. etc.
Armando Martins 39
 INTERFERÊNCIA
Degradação do Sinal:
Condições do Tempo:
Podem afetar drasticamente a performance de uma WLAN.
a. Vento
b. Nevoeiro
c. Chuva
Armando Martins 40
 INTERFERÊNCIA
Degradação do Sinal:
Vento:
Não afeta a RF em si, mas pode afetar o posicionamento das antenas.
Ex.: Duas antenas a 5Km em um link ponto a ponto com feixe horizontal e
vertical altamente direcionais.
Armando Martins 41
 INTERFERÊNCIA
Degradação do Sinal:
Raios:
a. Atingindo um componente de uma WLAN (se não tiver protegido por um
centelhador – tem a finalidade de desviar a corrente transiente causada por
raios;
b. Quando um raio atinge um objeto próximo situado entre o transmissor e o
receptor, causando o carregamento do ar onde as RF trafegam. Similar o efeito
da aurora boreal que prejudica transmissões de rádio e televisão.
Armando Martins 42
 INTERFERÊNCIA
Interferência de Canal Adjacente e mesmo Canal:
Não é raro encontrarmos situações em que temos vários pontos de acesso
operando no mesmo canal para atender determinada área. Isso porque muitas
pessoas, erradamente, acreditam que os pontos de acesso e clientes devem
operar no mesmo canal ao longo da rede, para que a mesma opere
corretamente. Isso, maioria das vezes é um grande EQUÍVOCO!!!!
A seguir veremos como trabalhar com vários pontos de acesso e como
acontecem as interferências.
Armando Martins 43
 INTERFERÊNCIA
Interferência de canal adjacente:
São os canais que estão lado a lado na banda de RF (Ex.: Canal 1 é
adjacente ao canal 2 o 4 do 5 e assim por diante).l
a. Largura dos canais é de 22Mhz;
b. Distância entre as frequências 5Mhz;
c. Os canais se sobrepõem uns aos outros;
d. Consequência  Degradação do throughput.
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 INTERFERÊNCIA
Interferência do mesmo canal:
Causas:
a. Imaginemos um prédio de 3 andares. Em cada um dos andares existe um AP
operando no canal 3
b. As células de cada AP provavelmente se sobreporiam.
Armando Martins 45
 INTERFERÊNCIA
Interferência do mesmo canal:
Tem o mesmo tipo de efeito que o canal adjacente, contudo as
circunstância em que ele ocorre são completamente diferentes.
Armando Martins 46
Redes Locais sem Fio
FIM Unidade 4
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