01 - Redes sem Fios - introducao
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O documento apresenta uma introdução sobre redes sem fios, descrevendo a nova era da informação, necessidade de comunicação sem fios e aumento da capacidade de backbones. Em seguida, resume os principais tipos de redes sem fios, como WWAN, WMAN, WRAN, WLAN, WPAN e LRWPAN, explicando suas características e aplicações.
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- 1. Tópicos Avançados em Redes 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 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"
- 4. 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
- 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 (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
- 17. • 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
- 18. • 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
- 19. • 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
- 20. • WLAN (Wireless Local Area Network) • IEEE 802.11 • padrões de nível físico: Redes Sem fios
- 21. • 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
- 22. • 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
- 23. • WPAN (Wireless Personal Area Network) Redes Sem fios
- 24. • 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
- 25. • 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
- 26. • 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
- 27. • 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
- 28. • LRWPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network) • 802.15.4 / ZigBee • Rede Mesh (MANET) Redes Sem fios