Redes e Sistemas de Comunicação de Dados
Capítulo 11: LANs sem fio
William Stallings
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Aplicações de LAN sem fio
• Extensão de LAN
• Interconexão entre prédios
• Acesso itinerante
• Redes provisórias
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Extensão de LAN
• Originalmente destinada a reduzir o custo de
cabeamento, mas as construções modernas
possuem cabeamento suficiente instalado
• Ainda útil em construções onde o cabeamento é
problemático
– prédios com grandes áreas abertas,
– construções históricas com par trançado insuficiente
– pequenos escritórios onde LANs com fio não são econômicas
• Normalmente, uma LAN sem fio será ligada a uma
LAN com fio segundo os mesmos princípios
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LAN sem fio de célula única
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Interconexão entre prédios
• Conecta LANs em prédios próximos, sejam elas LANs
com ou sem fio
• Um link sem fio ponto a ponto é usado entre dois prédios
(por exemplo, duas unidades microondas ou
transmissora/receptora de infravermelho podem ser
colocadas nos telhados dos dois prédios dentro da linha
de visão um do outro)
• Os dispositivos normalmente são pontes ou roteadores
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Acesso itinerante
• Fornece um link sem fio entre um hub de LAN e um
terminal de dados móvel, como um computador laptop
• Exemplos
– Permitir que um funcionário retornando de uma viagem
transfira dados de um computador pessoal portátil para um
servidor no escritório
– Acesso em um ambiente estendido, como um campus
universitário ou uma empresa operando de um grupo de
prédios
– Nesses dois casos, os usuários podem querer acessar os
servidores em uma LAN com fio de vários locais
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Rede provisória
• Uma rede não-hierárquica (sem servidor
centralizado) configurada temporariamente para
atender a algumas necessidades imediatas
• Por exemplo, um grupo de empregados, cada um
com um laptop ou palmtop, pode se reunir em
uma sala de conferências para uma reunião de
negócios ou um curso de reciclagem. Os
empregados interconectam seus computadores
em uma rede temporária apenas pela duração da
reunião
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Requisitos de LAN sem fio
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Vazão eficiente
Suporte para múltiplos nós
Conexão com LAN de backbone
Ampla área de serviço (100 a 300m)
Permite um baixo consumo de energia enquanto a
rede não está sendo usada (por exemplo, no modo de
espera)
Robustez e segurança da transmissão
Operação de rede co-posicionada
Operação livre de licença
Handoff/roaming
Adição, exclusão e realocação dinâmicas e
automatizadas
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Tecnologia de LAN sem fio
• LANs infravermelho (IR)
– Células individuais de uma LAN IR são limitadas a uma única sala,
pois a luz infravermelha não penetra em paredes opacas
• LANs de amplo espectro
– Na maioria dos casos, essas LANs operam nas bandas ISM
(Industrial, Scientific and Medical) de modo que nenhum
licenciamento FCC é necessário para seu uso nos Estados Unidos
• Microondas de banda estreita
– Não usam amplo espectro. Alguns desses produtos operam em
freqüências que exigem licenciamento FCC, enquanto outros usam
uma das bandas ISM não licenciadas
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Arquitetura IEEE 802.11
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Serviços IEEE 802.11
• Associação
• Reassociação
• Desassociação
• Autenticação
• Privacidade
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Medium Access Control IEEE 802.11
• Entrega de dados confiável
– O mecanismo de transferência de dados básico
envolve uma troca de dois ou quatro quadros
(dados, ACK e CTS/RTS opcionais)
• Controle de acesso
– DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC)
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Arquitetura do protocolo IEEE 802.11
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Camada física do IEEE 802.11
• 802.11 (1997)
– Camada MAC e três especificações de camada física, duas na
banda de 2,4GHz e uma em infravermelho, todas operando em 1 e
2Mbps
– IEEE 802.11a (1999)
– Opera na banda de 5GHz em até 54Mbps
• IEEE 802.11b (1999)
– Opera na banda de 2,4GHz em 5,5 e 11Mbps
• IEEE 802.g (2002)
– Estende o IEEE 802.11b para velocidades de dados mais altas
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802.11 original — Definições de meios físicos
• Amplo espectro de seqüência direta (DSSS)
operando na banda ISM de 2,4GHz, em velocidades
de dados de 1Mbps e 2Mbps
• Amplo espectro de salteamento de freqüência
(FHSS) operando na banda ISM de 2,4GHz, em
velocidades de dados de 1Mbps e 2Mbps
• Infravermelho em 1Mbps e 2Mbps, operando em um
comprimento de onda entre 850 e 950nm
• Todos os produtos 802.11 originais eram de utilidade
limitada devido às baixas velocidades de dados
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IEEE 802.11b
• Extensão do esquema DSSS IEEE 802.11,
fornecendo velocidades de dados de 5,5 e 11
Mbps (uma velocidade de dados mais alta é
conseguida usando uma técnica de modulação
mais complexa)
• A Apple Computer foi a primeira, com a rede sem
fio AirPort, seguida por outros fornecedores
• Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)
criada para certificar a interoperabilidade para os
produtos 802.11b
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Problemas com o 802.11 e o 802.11b
• Os produtos 802.11 originais e 802.11b podem
interferir com outros sistemas que operam na
banda de 2,4GHz
– Bluetooth
– Radiofreqüência residencial
– Outros dispositivos — incluindo monitores de bebês e abridores de
portas de garagem
• Velocidade de dados limitada resulta em
interesse limitado
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Opções do 802.11 de velocidade mais alta
• 802.11a
– Usa banda de 5GHz
– Usa multiplexação de divisão de freqüência ortogonal (OFDM)
em vez do amplo espectro
– As velocidades de dados possíveis são 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48
e 54Mbps
• 802.11g
– Extensão de velocidade mais alta para o IEEE 802.11b
– Combina uma variedade de técnicas de codificação de
camada física usadas no 802.11a e 802.11b para fornecer
serviço em diversas velocidades de dados
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Bluetooth
• Conexão de rádio permanente e de curto alcance,
que reside em um microchip
• Padrão sem fio de curto alcance de baixa potência
para uma ampla variedade de dispositivos
• Usa a banda de 2,4GHz (disponível globalmente
para usos de baixa potência não licenciados)
• Dois dispositivos Bluetooth dentro de 10m de
distância entre si podem compartilhar até 720kbps
de capacidade
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Exemplos das capacidades do Bluetooth
•
Fazer chamadas de um fone sem fio conectado remotamente a
um telefone celular
•
Eliminar cabos ligando computadores a impressoras, teclados e
mouse
•
Conectar players MP3 sem fio a outras máquinas para realizar
downloads de músicas
•
Configurar redes domésticas de modo que os usuários possam
monitorar remotamente o ar condicionado, o forno e a navegação
de Internet
•
Ligar para casa de um local remoto para ligar e desligar
eletrodomésticos, ajustar o alarme e monitorar atividade
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Aplicações do Bluetooth
• Até oito dispositivos podem se comunicar em
uma pequena rede chamada piconet; dez
dessas piconets podem coexistir na mesma
faixa de cobertura do rádio Bluetooth
• três áreas de aplicação gerais
– Pontos de acesso de voz e dados
– Substituição de cabo
– Rede provisória
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Padrões do Bluetooth
• Especificações básicas
– Descrevem as camadas da arquitetura de protocolo, desde a
interface de rádio até o controle de link
• Especificações de perfil
– Discutem o uso da tecnologia definida nas especificações
básicas para implementar um modelo de uso em especial
– O perfil de acesso geral especifica como a arquitetura Bluetooth
de banda base deve ser usada entre dispositivos que
implementam um ou vários perfis
– Outros perfis entram em uma de duas categorias: substituição
de cabo ou o áudio sem fio
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Arquitetura de protocolo Bluetooth
• Protocolos básicos
• Protocolo de substituição de cabo
– Apresenta uma porta serial virtual que é projetada para tornar a
substituição das tecnologias de cabo o mais transparentes
possível
• Protocolo de controle de telefonia (TCS BIN)
– Um protocolo baseado em bits que define a sinalização de
controle de chamada para o estabelecimento de chamadas de
fala e dados entre dispositivos Bluetooth
• Protocolos adotados
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Protocolos básicos Bluetooth
• Rádio
• Banda base
• Protocolo gerenciador de link (LMP)
• Controle de link lógico e protocolo de
adaptação (L2CAP)
• Programa de descoberta de serviço (SDP)
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Protocolos adotados Bluetooth
• PPP
• TCP/UDP/IP
• OBEX
• WAE/WAP
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Modelos de uso de alta prioridade Bluetooth
• Transferência de arquivo
• Ponte da Internet
• Acesso a LAN
• Sincronização
• Telefone três em um
• Fone de ouvido
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Piconets e scatternets
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