1 Wireless LANs 802.11 WiFi, Wi-Fi, ou... ...uairilés [sic] Padrões IEEE 802 802.1: High Level Interface 802.2: Logical Link Control 802.3: CSMA/CD Networks 802.4: Token Bus Networks 802.5: Token Ring Networks 802.6: Metropolitan Area Networks 802.7: Broadband Networks 802.8: Fiber Optic Networks 802.9: Integrated Data and Voice Networks 802.10 Virtual LANs 802.11 Wireless LANs 802.12 Communication media 802.14 Data transport over traditional cable TV network 802.15 personal area networks 802.16 Wireless Local Loops
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Wireless LANs - DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICAnacif/cmovel/06b_WLANs.pdf · WiMAX 802.15.3a/b 802.15.5 UWB Mesh ... – Cobertura (c élula) menor ... – Tx cresce linearmente com
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Wireless LANs
802.11WiFi, Wi-Fi, ou...
...uairilés [sic]
Padrões IEEE 802 802.1: High Level Interface 802.2: Logical Link Control 802.3: CSMA/CD Networks 802.4: Token Bus Networks 802.5: Token Ring Networks 802.6: Metropolitan Area Networks 802.7: Broadband Networks 802.8: Fiber Optic Networks 802.9: Integrated Data and Voice Networks 802.10 Virtual LANs 802.11 Wireless LANs 802.12 Communication media 802.14 Data transport over traditional cable TV network 802.15 personal area networks 802.16 Wireless Local Loops
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Padrões IEEE p/ CM
Local wireless networksWLAN 802.11
802.11a
802.11b802.11i/e/…/w
802.11g
WiFi 802.11h
Personal wireless nwWPAN 802.15
802.15.4
802.15.1 802.15.2Bluetooth
802.15.4a/bZigBee
802.15.3
Wireless distribution networksWMAN 802.16 (Broadband Wireless Access)
Categorias de LAN sem fio• Spread spectrum / OFDM LANs (2.4 e 5.8 GHz)• Infrared (IR) LANs (300 GHz)• Narrowband microwave (18 – 19 GHz)
• Carrier current LANs (pseudo WLANs)– Não requer instalação de cabos de rede– Usa cabos de energia e um “powerline modem”– Portadoras entre 20 e 200 kHz p/ home control, e até 50 GHz para
dados– Taxas de até 200 Mbps– Examplos: Radioshack Master Console para controlar máquinas de
café, lâmpadas, sistemas de aquecimento; Devolo dLAN 200 AVpara dados e TV.
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Categorias de LAN sem fio• Carrier current LANs (powerline modem)
IEEE 802.11 – Arquitetura
• Stations (Unidades Móveis – UMs)• Ponto de Acesso – Access point (AP)• Basic service set (BSS)
– UMs competindo por acesso em um meio sem fiocompartilhado
– Isolado ou conectado a um backbone DS através de AP• Distribution system (DS) – interconecção de
vários BSSs• Extended service set (ESS)
– Dois ou mais BSSs interconectados por um DS
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IEEE 802.11: Termos
Wireless LANCell (BSS)
Wireless LANCell (BSS)
Wireless LANCell (BSS)
CentrexRoteador
Link paraPublic Ethernet
T1ouDSL
X
Y Z
LAN Server
Wired Ethernet LAN(DS)
A B
C D
Extended service set (ESS)
802.11 StackLogical Link Control
Distributed Coordination Function(DCF)
MACLayer
2.4 GHzfrequencyhoppingspread
spectrum1 Mbps2 Mbps
Infraredomni-
directional1 Mbps2 Mbps
5-GhzOrthogonal
FDM6,9,12
18,24,36,48, 54 Mbps
PhysicalLayer
2.4 GHzdirect
sequencespread
spectrum1 Mbps2 Mbps
2.4 GHz
DS-SS
5.5 Mbps11 Mbps
IEEE 802.11 IEEE 802.11a 802.11b
Point Coordination Function(PCF)
ContentionService
Contention-Free Service
2.4 GHz
OFDM
Up to54 Mbps
802.11g
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Família IEEE 802.11• IEEE 802.11a
– Opera em 5-GHz– Provê taxas de 6, 9 , 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps– OFDM– Modulações: BPSK, QPSK, 16-QAM ou 64-QAM
• IEEE 802.11b– Opera em 2.4-GHz– Provê taxas de 5.5 e 11 Mbps– DSSS, 1000mW max.; geral 30mW – 100mW
• IEEE 802.11g– Opera em 2.4-GHz– Compatível com 802.11b– Provê taxas de até 54 Mbps
802.11a 802.11g• IEEE 802.11a
– Custo bem maior– Melhor para aplicações mais pesadas (CAD, ERP, hospitais
etc.) e onde não é necessário manter compatibilidade com b/g– Cobertura (célula) menor (até 55m)– Menos Interferência e maior nº de canais (12 a 20)
• IEEE 802.11g– Menor custo– Cobertura (célula) maior (até 90m)– Banda (2.4 GHz) muito congestionada– Necessário onde for necessário manter compatibilidade com
b/g (e.g. PDAs, acesso público)
Hoje, com o 802.11n, o padrão802.11a é obsoleto.
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Alocação de Canais
IEEE 802.11b DSSS Channel Allocations
Alocação de Canais
IEEE 802.11a OFDM Channel Allocation
ISM
UNII
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Alocação de Canais
Linksys WRT54G e WPC54G 11g WLAN, canal 6.
Alocação de Canais
D-Link DIR-655 e DWA-652 draft 11n, canal 1, 40 MHz.
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Família IEEE 802.11• 802.11c: Bridge Support
– Definition of MAC procedures to support bridges as extension to 802.1D• 802.11d: Regulatory Domain Update
– Support of additional regulations related to channel selection, hopping sequences• 802.11e: MAC Enhancements – QoS
– Enhance the current 802.11 MAC to expand support for applications with Quality ofService requirements, and in the capabilities and efficiency of the protocol
– Definition of a data flow (“connection”) with parameters like rate, burst, period…– Additional energy saving mechanisms and more efficient retransmission
• 802.11f: Inter-Access Point Protocol– Establish an Inter-Access Point Protocol for data exchange via the distribution
system– Currently unclear to which extend manufacturers will follow this suggestion
• 802.11h: Spectrum Managed 802.11a– Extension for operation of 802.11a in Europe by mechanisms like channel
measurement for dynamic channel selection (DFS, Dynamic Frequency Selection)and power control (TPC, Transmit Power Control)
• 802.11i: Enhanced Security Mechanisms– Enhance the current 802.11 MAC to provide improvements in security.– TKIP enhances the insecure WEP, but remains compatible to older WEP systems– AES provides a secure encryption method and is based on new hardware
• 802.11j: Extensions for operations in Japan– Changes of 802.11a for operation at 5GHz in Japan using only half the channel
width at larger range• 802.11k: Methods for channel measurements
– Devices and access points should be able to estimate channel quality in order to beable to choose a better access point of channel
• 802.11m: Updates of the 802.11 standards• 802.11p: Inter car communications
– Communication between cars/road side and cars/cars– Planned for relative speeds of min. 200km/h and ranges over 1000m– Usage of 5.850-5.925GHz band in North America
Família IEEE 802.11
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• 802.11r: Faster Handover between BSS– Secure, fast handover of a station from one AP to another within an ESS– Current mechanisms (even newer standards like 802.11i) plus incompatible devices from
different vendors are massive problems for the use of, e.g., VoIP in WLANs– Handover should be feasible within 50ms in order to support multimedia applications
efficiently• 802.11s: Mesh Networking
– Design of a self-configuring Wireless Distribution System (WDS) based on 802.11– Support of point-to-point and broadcast communication across several hops
• 802.11t: Performance evaluation of 802.11 networks– Standardization of performance measurement schemes
• 802.11u: Interworking with additional external networks• 802.11v: Network management
– Extensions of current management functions, channel measurements– Definition of a unified interface
• 802.11w: Securing of network control– Classical standards like 802.11, but also 802.11i protect only data frames, not the control
frames. Thus, this standard should extend 802.11i in a way that, e.g., no control frames can beforged.
• Obs: Nem todos os “padrões” se transformam em produtos.• Info: www.ieee802.org/11/, 802wirelessworld.com, standards.ieee.org/getieee802/
Família IEEE 802.11
IEEE 802.11 Medium AccessControl
• Camada MAC cobre 3 áreas funcionais:– Entrega confiável de dados– Controle de Acesso– Securança
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Entrega Confiável de Dados
• MAC deve lidar com interferência, ruído, fading etc.
• Frame exchange protocol– Estação origem transmite dados– Destino responde com ACK– Se origem não recebe ACK, ele retransmite frame
• Four frame exchange– Origem envia request to send (RTS)– Destino responde com clear to send (CTS)– Origem transmite dados– Destino responde com ACK
Controle de Acesso
• Duas abordagens:– Distributed Coordination Function (obrigatório)
• Usa Ethernet like CSMA (CSMA/CA)• Assíncrono• Útil em redes adhoc
– Point Coordination Function (opcional)• Implementado em cima do DCF• Usa polling, realizado tipicamente pelo AP (síncrono)• Adequado para LANs infra-estruturadas• Não faz parte do padrão de interoperabilidade do Wi-Fi
• MIMO (Multiple Input Multiple Output)– Tx cresce linearmente com cada antena adicionada
(máx 4 p/ 802.11n): 72.2 p/ 288.9 Mbps
802.11n 802.11g
• Largura do canal– 20 vs. 40 MHz: throuput máx. por antena sobe
para 150 Mbps, fornecendo uma taxa máximateórica de 600 Mbps.
• Menor Overhead do MAC– 54% (11g) vs. 25% (11n)
• Fast MCS feedback– Seleção do esquema de modulação com base no
feedback recebido por pacote.
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Desenvolvimentos Mais Recentes• IEEE 802.11aa: Streaming robusto de áudio e vídeo
(Jun. 2012)• IEEE 802.11ac: Very High Throughput (1 Gbps);
algumas melhorias sobre 802.11n: melhoresesquemas de modulação (+ ~10% throughput);canais mais largos (até 160 MHz), multi userMIMO; beam forming; SDMA; (Dez. 2012)
• IEEE 802.11ad: Very High Throughput > 7 Gbps,60 GHz (~ Jan. 2014)
• IEEE 802.11ae: Gerenciamento de QoS (Mar. 2012)• IEEE 802.11af: TV Whitespace (~ Jun. 2014)• IEEE 802.11ah: Sub 1Ghz, > alcance (~ Mai. 2015)
Fonte: Wikipedia
Segurança• 2.4 cordless phone
– ruído: DoS em 802.11b• Bluetooth usa mesma banda e Modulação
(SST) que 802.11b• Forno de Microondas
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Segurança
Medição feita com Wi-Spy 2.4x de telefone sem fio ‘chaveando’ através de seus canais.
Segurança
Sennheiser wireless headphone
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Segurança
Segurança
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Segurança
Medição feita com Wi-Spy 2.4x de D-Link DWA-652 draft 11n com AP em banda de 40MHz noCanal 1, a uma distância de 90 cm.
Segurança
Projeto de instalação de APsEx.: www.awe-communications.com/Network/WLAN/index.html
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Segurança
Projeto de instalação de APsEx.: www.awe-communications.com/Network/WLAN/index.html