Sumário
Subcamada de Acesso ao
                                                           Alocação de canais
Meio         ...
Alocação de Canais                                   Protocolos de Múltiplo Acesso

  Alocação dinâmica                   ...
ALOHA                                                 Protocolos CSMA

                                                   ...
CSMA with Collision Detection                Protocolos Livres de Colisão

                                               ...
Wireless LAN Protocols                    Ethernet
                                             Apectos importantes das re...
Protocolo MAC                                     Protocolo MAC (CSMA/CD)

Formato dos quadros. (a) DIX Ethernet,
        ...
Gigabit Ethernet                                            Gigabit Ethernet
  Padrão IEEE 802.3z
    Era para ser o últim...
Camada Física                                                Protocolo MAC
 Técnicas de espalhamento espectral            ...
Estrutura do Quadro 802.11                              Serviços 802.11

                Quadro 802.11                    ...
Redes 802.16                            Camada Física 802.16

         Pilha de protocolos                  Ambiente de tr...
Aplicações Bluetooth                          Pilha de Protocolos Bluetooth
           Perfis do Bluetooth
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Pontes de 802.x para 802.y              Interligação de LANs

 Comparação entre os cabeçalhos dos      Configuração com qu...
Repetidores, Hubs, Pontes, Switches,
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  1. 1. Sumário Subcamada de Acesso ao Alocação de canais Meio Protocolos de múltiplo acesso Redes Ethernet LANs sem fio Redes sem fio banda larga Bluetooth Comutação na camada de enlace Camada de Enlace Camada de Enlace As funções que podem ser atribuídas aos No modelo OSI não foi previsto protocolos da camada de enlace são inicialmente a utilização de meios Enquadramento físicos compartilhados (redes de Controle de Erros difusão ou broadcast) Controle de fluxo A solução foi adicionar uma subcamada Com exceção do enquadramento, todas – a Camada de Controle de Acesso ao essas outras funções estão presentes em Meio (MAC) protocolos de camadas superiores A subcamada MAC é responsável pela arbitragem do meio Alocação de Canais Alocação de Canais Alocação estática de canais Alocação dinâmica FDM tradicionalmente A estação que está transmitindo utiliza Espectro dividido em N partes toda a banda R/N para cada Problemas O modelo consiste em N estações Impossibilidade de usar o serviço se mais que N independentes usuários pretendem fazê-lo O canal é único Subutilização para um número menor que N Tráfego ocorre geralmente em rajadas em redes de Podem ocorrer colisões (transmissão computadores simultânea) Não é adequada para redes locais Estações podem detectar colisões 1
  2. 2. Alocação de Canais Protocolos de Múltiplo Acesso Alocação dinâmica ALOHA A transmissão pode ocorrer em tempo Protocolos CSMA (Carrier Sense contínuo ou segmentado (slotted) Multiple Access) No tempo segmentado há um relógio mestre que sincroniza todas as estações Protocolos livres de colisão Detecção de portadora (carrier sense) Protocolos de disputa limitada Se houver, a estação é capaz de determinar Protocolos para LANs sem fio se o meio de transmissão está sendo usado no momento ALOHA Puro ALOHA Puro Usuários transmitem sempre que possuem dados Um transmissor pode detectar colisões Retransmissão ocorre após um período de tempo aleatório Problemas Baixa eficiência (18% dos quadros são transmitidos corretamente no melhor caso) Quadros são transmitidos em instantes de tempo arbitrários ALOHA Puro Slotted ALOHA Necessidade de melhorar o desempenho de um sistema ALOHA Estações só podem transmitir em instantes de tempo específicos Necessário um relógio mestre Desempenho é o dobro do ALOHA puro (37%) Período de vulnerabilidade para o quadro sombreado 2
  3. 3. ALOHA Protocolos CSMA A detecção de transmissões em andamento permite melhorar o desempenho em relação aos sistemas ALOHA Estações só transmitem se o meio parecer livre Tipos CSMA 1-persistente CSMA não persistente CSMA p-persistente Throughput versus tráfego ofertado (G = tentativas de transmissão) Protocolos CSMA Protocolos CSMA CSMA 1-persistente CSMA não persistente Se o meio estiver ocupado, a estação espera Se o meio estiver ocupado, a estação aguarda até que ele fique ocioso um tempo aleatório para escutar novamente o meio Quando a estação detecta que o meio está livre, Melhor utilização do canal ela transmite o quadro Se ocorrer uma colisão, a estação espera um CSMA p-persistente tempo aleatório e começa tudo de novo Funciona em canais segmentados Se o canal estiver desocupado, a estação Se o retardo de propagação for grande, a transmite com probabilidade p e adia para o chance de duas ou mais estações detectarem o próximo slot com probabilidade q=1-q meio livre aumenta CSMA com Detecção de Protocolos CSMA Colisão Estações percebem as colisões e abortam suas transmissões Melhor utilização da banda A detecção de colisão é feita através da comparação das características do sinal transmitido com o sinal do meio Potência e características espectrais CSMA/CD é utilizado em redes Ethernet Desempenho de diversos protocolos 3
  4. 4. CSMA with Collision Detection Protocolos Livres de Colisão Não são muito usados atualmente, mas os conceitos são importantes Protocolo de mapa de bits No período de disputa a estação sinaliza o interesse de transmitir com um bit 1 Conhecidos como protocolos de reserva Desvantagem CSMA/CD pode estar em um de 3 Se uma estação tiver dados para transmitir após a estados: disputa, transmissão ou passagem da janela de reserva, ela tem que esperar inatividade. Protocolos Livres de Colisão Protocolos Livres de Colisão Protocolo de contagem regressiva binária Estações ganham prioridade baseadas no seu endereço O endereço maior tem a prioridade de transmitir Operação OR é realizada, se o resultado Protocolo de mapa de bits for 1, quem tem o bit zero naquela posição perde a disputa Protocolos Livres de Colisão Protocolos de LANs sem Fio Numa LAN sem fio, nem todas as estações estão ao alcance umas das outras Problema da estação oculta Estação C não detecta uma concorrente pelo meio físico A na comunicação com B em razão da distância Problema da estação exposta Estação C detecta uma transmissão entre B e A e conclui que não pode transmitir para D O protocolo de contagem regressiva binária 4
  5. 5. Wireless LAN Protocols Ethernet Apectos importantes das redes Ethernet (IEEE 802.3) Cabeamento Codificação Manchester Protocolo MAC Algoritmo de Recuo Exponencial Binário Desempenho Ethernet comutada Fast Ethernet e Gigabit Ethernet Uma LAN sem fio (a) A Transmitindo (b) B IEEE 802.2: Controle Lógico de Enlace Transmitindo. Cabeamento Ethernet Cabeamento Ethernet Tipos mais comuns de cabeamento (a) 10Base5, (b) 10Base2, (c) 10Base-T. Ethernet Cabeamento Ethernet Cabeamento Ethernet Topologias de cabos (a) Linear, (b) Em (a) Codificação binária, (b) Manchester, espinha, (c) Árvore, (d) Segmentada. (c) Manchester Diferencial. 5
  6. 6. Protocolo MAC Protocolo MAC (CSMA/CD) Formato dos quadros. (a) DIX Ethernet, (b) IEEE 802.3. Detecção de colisão pode levar até 2τ segundos Bits de preenchimento são necessários A colisão de quadros curtos só seria detectada após a transmissão Algoritmo de Recuo Exponencial Binário Desempenho Eficiência de uma rede Ethernet em 10 Depois de uma colisão, o tempo é dividido em slots discretos Mbps com slots de tempo de 512-bits 512 tempos de bit (51,2 microssegundos) para 10Mbps Estação escolhe aleatoriamente transmitir entre 0 e 2n slots, sendo n o número de colisões N é limitado a 10 Após 16 colisões desiste-se da transmissão e se declara erro Ethernet Comutada Fast Ethernet Exemplo de Ethernet comutada Cabeamento fast Ethernet. 6
  7. 7. Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet Padrão IEEE 802.3z Era para ser o último Taxa de 1Gbps Compatível com os padrões de 10 e 100Mbps Se os computadores forem interconectados por switches o CSMA/CD não é usado Com hubs a operação se reduz à Ethernet clássica Limitação da distância Codificação diferente dependendo do meio físico Buffers são necessários pela alta velocidade (a) Uma Ethernet de duas estações (b) Uma Ethernet com múltiplas estações IEEE 802.2: LLC(Controle Gigabit Ethernet Lógico de Enlace) Cabeamento Gigabit Ethernet (a) Posição da LLC. (b) Formato dos Protocolos LANs sem fio 802.11 Pilha de Protocolos Pilha de Protocolos Parte da pilha de protocolos 802.11 Camada Física Protocolo MAC Estrutura do quadro Serviços 7
  8. 8. Camada Física Protocolo MAC Técnicas de espalhamento espectral (a) Problema da estação oculta FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Alternância de freqüências de acordo com um gerador (b) Problema da estação exposta pseudo-aleatório DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) A operação ocorre nas freqüências de 2,4GHz ou 5GHz A versão atual 802.11n usa SDM (Spatial Division Multiplexing) Taxas de 54Mbps até 600Mbps com o uso de várias antenas Protocolo MAC Protocolo MAC O 802.11 não utiliza o CSMA/CD Uso do canal de escuta virtual usando o Dois modos de operação CSMA/CA. DCF (Função de Coordenação Distribuída) CSMA/CA Detecção de canal virtual Para canais ruidosos a transmissão é fragmentada PCF (Função de Coordenação de Ponto) Os dois modos podem coexistir em uma mesma célula Protocolo MAC Protocolo MAC Rajada de fragmentos Espaçamento entre quadros no 802.11. 8
  9. 9. Estrutura do Quadro 802.11 Serviços 802.11 Quadro 802.11 Duas categorias de serviços Distribuição Relacionados ao gerenciamento da associação a células e interação com estações de fora Estação Atividade dentro da célula Serviços 802.11 Serviços 802.11 Serviços de distribuição Serviços de estação Associação Autenticação Usado para conexão das estações móveis com a Impedir que estações móveis não autorizadas usem o estação base serviço Desassociação Desautenticação Reassociação Saída da rede Mudança de estação base Privacidade Distribuição Criptografia Roteamento de quadros Integração Entrega de dados Conversão de quadros para outros tipos de redes Entrega sem garantia de confiabilidade Redes sem Fio Banda Larga Redes sem Fio Banda Larga 802.16 802.16 Comparação entre 802.11 e 802.16 Comparação entre 802.11 e 802.16 802.11 Pilha de protocolos Redes locais Mobilidade é levada em conta Camada física 802.16 Protocolo MAC Redes metropolitanas Mobilidade não é importante Estrutura do quadro Maior largura de banda (frequências mais altas são necessárias) Qualidade de serviço para multimídia e aplicações em tempo real 9
  10. 10. Redes 802.16 Camada Física 802.16 Pilha de protocolos Ambiente de transmissão Camada Física 802.16 Quadro 802.16 Necessidade de assimetria entre os (a) Quadro genérico (b) Quadro de fluxos de downstream e upstream requisição de largura de banda Bluetooth Arquitetura Bluetooth Padrão sem fio para interconectar Duas piconets podem ser conectadas dispositivos de computação e para formar uma scatternet. comunicação e ainda acessórios Utiliza a mesma frequência do 802.11 (2,4 GHz) Desenvolvido por um consórcio e padronizado depois pelo IEEE 802.15 10
  11. 11. Aplicações Bluetooth Pilha de Protocolos Bluetooth Perfis do Bluetooth Versão 802.15 do Bluetooth Comutação na Camada de Quadro Bluetooth Enlace Quadro Bluetooth típico Necessária para interconectar diferentes LANs Geograficamente dispersas Divididas de acordo com a organização de um empresa Divisão de carga Limitação tecnológica devido à distância Confiabilidade Segurança da informação Data Link Layer Switching Pontes de 802.x para 802.y Diversas LANs conectadas por um backbone Operação de uma ponte de uma LAN para tratar uma carga total maior que a 802.11 para uma 802.3. capacidade de uma única LAN 11
  12. 12. Pontes de 802.x para 802.y Interligação de LANs Comparação entre os cabeçalhos dos Configuração com quatro LANs e duas quadros pontes Pontes Spanning Tree Pontes Spanning Tree Pontes paralelas transparentes (a) LANs Interconectadas. (b) Spanning tree. Repetidores, Hubs, Pontes, Switches, Pontes Remotas Roteadors and Gateways Pontes Remotas para comunicação entre LANs (a) Dispositivos por camada. (b) Quadros, pacotes e cabeçalhos. 12
  13. 13. Repetidores, Hubs, Pontes, Switches, Roteadors and Gateways LANs Virtuais (a) Um hub. (b) Uma ponte. (c) Um A building with centralized wiring using switch. hubs and a switch. LANs Virtuais O Padrão IEEE 802.1Q Interoperação entre as VLANs com os sistemas Ethernet legados. (a) 4 LANs organizadas em 2 VLANs, cinza e branco, por 2 pontes. (b) Mesmas 15 máquinas organizadas em 2 VLANs através de switches O Padrão IEEE 802.1Q 802.3 e 802.1Q 13

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