Tópicos Avançados em Redes de
Computadores
- Introdução -
Prof. André Peres
andre.peres@poa.ifrs.edu.br
Sobre este material
• Vídeos da apresentação em:
https://youtu.be/LVfbhsrvS9Q
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Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional. Para ver uma
cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.
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

01 - Redes sem Fios - introducao

  • 1.
    Tópicos Avançados emRedes de Computadores - Introdução - Prof. André Peres andre.peres@poa.ifrs.edu.br
  • 2.
    Sobre este material •Vídeos da apresentação em: https://youtu.be/LVfbhsrvS9Q Este trabalho está licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional. Para ver uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.
  • 3.
    Introdução • Nova erada 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"
  • 4.
    Introdução • Nova erada informação • Necessidade de comunicação sem fios • Mobilidade • Flexibilidade de infra-estrutura • Aumento de vazão de dados • Backbones de alta capacidade • QoS
  • 5.
    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)
  • 6.
    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
  • 7.
    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
  • 8.
    Redes Sem fios •Frequências • WWAN – não ISM • WMAN – ISM / não ISM • WRAN – ISM / não ISM • WLAN – ISM • WPAN – ISM • LRWPAN – ISM
  • 9.
    Redes Sem fios •WWAN - Wireless Wide Area Network • Redes Celulares • 1a geração (1979) • EUA → AMPS • Europa → TACS, NMT, C450, … • Incompatíveis ! • Analógicas → modulação FM
  • 10.
    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)
  • 11.
    • 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
  • 12.
    • 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
  • 13.
    • WWAN -Wireless Wide Area Network • Alternativas ao GSM: • TDMA (Time Division Multiple Access) • CDMA (Code Division Multiple Access) Redes Sem fios
  • 14.
    • 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
  • 15.
    • WWAN -Wireless Wide Area Network Redes Sem fios
  • 16.
    • WMAN (WirelessMetropolitan 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
  • 17.
    • WMAN (WirelessMetropolitan 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
  • 18.
    • WMAN (WirelessMetropolitan 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
  • 19.
    • WRAN (WirelessRegional 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
  • 20.
    • WLAN (WirelessLocal Area Network) • IEEE 802.11 • padrões de nível físico: Redes Sem fios
  • 21.
    • WLAN (WirelessLocal 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
  • 22.
    • WPAN (WirelessPersonal 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
  • 23.
    • WPAN (WirelessPersonal Area Network) Redes Sem fios
  • 24.
    • WPAN (WirelessPersonal 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
  • 25.
    • LRWPAN (LowRate 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
  • 26.
    • LRWPAN (LowRate 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
  • 27.
    • LRWPAN (LowRate 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
  • 28.
    • LRWPAN (LowRate Wireless Personal Area Network) • 802.15.4 / ZigBee • Rede Mesh (MANET) Redes Sem fios