Redes Locales Inalámbricas (página 2)

Partes: 1, 2

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ClasificaciónWANs
WANs inalámbricas son de varios tipos:
Satelitales
Microondas
Celulares

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ClasificaciónWANs
Celulares
Tres generaciones
Análoga para voz solamente
Digital para voz solamente
Digital para voz y datos
Velocidades por debajo de 1Mbps
Distancias de Kms entre móvil y base

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ClasificaciónWANs – Redes en aviones

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IEEE802.11 – GeneralidadesPercepción de éxito
Robert Metcalfe (1995)
Las redes inalámbricas serán como los inodoros portátiles; alambre su casa y su oficina!

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IEEE802.11 – GeneralidadesModos de Operación
Dos modos de Operación:
En presencia de un Access Point
Con comunicación directa

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IEEE802.11 – GeneralidadesRetos
Frecuencia disponible internacionalmente
Privacidad
Duración de baterías
Salud humana
Relación AB/Costo

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IEEE802.11 – Generalidades Configuración Común
Edificio con Access Points estratégicamente ubicados
Alambrados entre si con cobre y/o fibra
Edificio es un sistema celular
Una celda por cuarto
C/celda tiene canal con AB de 11 a 54 Mbps

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IEEE802.11 – GeneralidadesTopología

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IEEE802.11 – GeneralidadesPrimera Versión
1 o 2 Mbps
Quejas por lentitud

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IEEE802.11 – GeneralidadesNueva Versión 1999
802.11a
AB >
54 Mbps
802.11 b
Mismo rango de frecuencia
Nueva técnica de modulación
11 Mbps
802.11 g
Modulación de 802.11 a
Banda de 802.11 b
54 Mbps

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IEEE802.11 – GeneralidadesPercepción de éxito
Está siendo instalado en:
Aeropuertos y estaciones de tren
Hoteles
Malls
Universidades
Coffee shops
Hará por Internet lo que notebooks hicieron por computación
Combinación con celulares

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IEEE802.11 – Generalidades Técnicas de transmisión
Frequency Hopping Spread Spectrum
Transmisor cambia de frecuencia
Cientos de veces/seg.
Popular entre militares
Difícil de detectar
Básicamente imposibles de interferir
Mejor con multipath fading
Al llegar reflexiones receptor en otra f
802.11 y Bluetooth la usan

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IEEE802.11 – Generalidades ISM
Segmento no asignado
Industrial, Scientific, Medical
Controles de garajes
Teléfonos inalámbricos
Juguetes
Ratones inalámbricos
Usan técnicas Spread Spectrum

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IEEE802.11 – Generalidades ISM
Para dispositivos con P < 1 watt

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IEEE802.11 – Generalidades ISM
Banda 900 MHz mejor pero congestionada
No disponible mundialmente
Banda 2.4 Ghz disponible en mayoría de países
Interferencia de hornos microondas y radares
Bluetooth y 802.11 b y g operan en esta banda
Banda de 5.7 es nueva y no desarrollada
Dispositivos caros
802.11a la usa
Se volverá más popular

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ProtocolosSimilar a Ethernet pero…..
Características inherentemente distintas
No es posible oír antes de transmitir
Multipath fading
Impresoras en red
Hand off

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ProtocolosCSMA tiene problemas
Interferencia importa en receptor no transmisor
Problema de la estación escondida
Problema de la estación expuesta
A diferencia de Ethernet puede haber múltiples transmisiones simultáneas/segmento

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Protocolos – OrígenesMACA
MACA
Multiple Access with Collision Avoidance
Transmisor estimula a receptor para enviar frame corto
Estaciones cercanas lo detectan
No transmiten en la duración del frame real

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Protocolos – Orígenes MACA

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Protocolos – Orígenes MACA
RTS tiene 30 bytes
Incluye longitud de frame que quiere enviar
CTS contiene la longitud copiada de RTS
Estación que oye RTS está cerca de A
Debe callarse hasta que llegue el CTS
Estación que oye CTS está cerca de B
Debe callarse durante frame de datos

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Protocolos – Orígenes MACA
C puede transmitir durante datos
D oye CTS pero no RTS
Debe callarse mientras datos
E debe callarse todo le tiempo
Si colisión en RTS
Transmisor espera lapso al azar y retransmite
Binary exponential backoff

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Protocolos – Orígenes MACAW
Refinación a MACA en 1994
MACA for Wireless
MACA no usa ACK en enlace
Sólo retransmite transporte
ACK de enlace después de cada frame
CSMA es útil
Evitar colisiones de RTS

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ProtocolosPila de 802.11

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Protocolos – Nivel FísicoFHSS y DSSS
Short-range radio
Banda 2.4 GHZ ISM
No licencia
Compite con garajes de control remoto
También con microondas y teléfonos inalámbricos
Todas operan entre 1 y 2 Mbps
Potencia baja para evitar conflictos

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Protocolos – Nivel FísicoOFDM y HRDSSS
Incluidas en el 99
54 y 11 Mbps
Nuevo esquema OFDM en 2001
Banda diferente

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ProtocolosMAC 802.11
Distinto y más complejo que Ethernet por características del medio
Problemas de la estación escondida y estación expuesta

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ProtocolosMAC 802.11
Radios son Half/Duplex
No pueden oír mientras trasmiten
Conclusión
802.11 no puede usar CSMA/CD

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ProtocolosMAC 802.11
Dos modos de operación
DCF: Distributed Coordination Function
Sin control central, similar a Ethernet
PCF: Point Coordination function
Estación base coordina todo
Implementaciones deben soportar DCF
PCF es opcional

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Protocolos MAC 802.11 – DCF
CSMA/CA
CSMA with Collision Avoidance
Dos métodos de operación
Para transmitir estación oye medio
Si libre empieza a transmitir
No oye mientras transmite
Envía frame completo
Puede ser destruido en el receptor por interferencia en su zona
Binary Exponential Backoff

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Protocolos MAC 802.11 – DCF
Otro modo de operación: MACAW
Oye virtualmente el canal

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Protocolos MAC 802.11 DCF – Fragmentación
Canales menos confiables
Probabilidad de éxito de un frame inversamente proporcional a longitud
Para frame de n bits
Probabilidad de un bit en error p
Probabilidad de frame exitoso
(1-p)**n
Para p = 10**-4 y L = 12,144 bits (ethernet)
Probabilidad de frame exitoso es 30%
Si p = 10**-5 uno de cada 9 frames se dañarán
Si p = 10**-6 más de 1% de los frames se dañarán
Una docena por segundo

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Protocolos MAC 802.11DCF – Fragmentación
802.11 permite dividir frames en fragmentos
Cada uno con su propio checksum
C/u numerado y ack con stop and wait
Al llegar CTS transmisor puede hacer fragment burst
Se retransmiten fragmentos, no frames
Tamaño mín de fragmentos se define por celda
NAV sólo mantiene canal vacío hasta siguiente ack

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Protocolos MAC 802.11DCF – Fragment Bust

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Protocolos – MAC 802.11 PCF
Base polea estaciones
No hay colisiones
Estándar no define política de poleo

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Protocolos – MAC 802.11 PCF
Mecanismo básico:
Base broadcast beacon frame con parámetros del sistema
Hopping sequences, sync de reloj, etc
Invita a nuevas estaciones a registrarse
Estaciones registradas reciben una cierta porción del espectro
Permite administración de QOS

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Protocolos – MAC 802.11 Power Management
Importante en redes de dispositivos móviles
Base puede mandar a dormir estaciones
Les hace buffering de frames

47
Protocolos – MAC 802.11 Coexistencia de DCF y PCF
802.1 lo permite en la misma celda

48
Protocolos – MAC 802.11 Estructura de Frames
Tres clases de frames
Datos, control y administración
C/u con su header
Campos usados por nivel MAC
Otros para nivel físico

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Servicios
IEEE802.11 especifica 9 servicios
5 servicios de distribución
Provistos por estación base
Relacionados con entrada y salida de estaciones de celdas
4 servicios de estación
Intracelda

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ServiciosDe Distribución
Asociación
Estaciones se conectan a base
Al entrar a celda
Anuncia identidad y capacidades
Velocidades que soporta
Requerimiento de PCF
Requerimientos de administración de potencia
Base puede aceptar o no a estación
Si se acepta debe autenticarse

51
ServiciosDe Distribución
Des-Asociación
Base o estación puede iniciarla
Estación debe hacerlo antes de salir o apagarse
Base la usa antes de apagarse para mantenimiento

52
ServiciosDe Distribución
Re-Asociación
Estación la usa para cambiar de base
Útil para moverse de una celda a otra
Evita pérdida de datos
Distribución
Resuelve enrutamiento de frames enviados a base
Si local a celda, se envían al aire directamente
Alternativamente se meten a red alambrada

53
ServiciosDe Distribución
Integración
Traduce direcciones 802.11 a direcciones de otras redes
Convierte formatos de frames

54
ServiciosDe Estación
Autenticación
Después de asociación
Base envía reto pidiendo password
Estación responde encriptando frame reto
Lo envía a base
Desautenticación
Estación lo ejecuta cuando quiere salirse de la red

55
ServiciosDe Estación
Privacidad
Encripción y desencripción
Usa RC4
Inventado por Ronald Rivest de MIT

56
ServiciosDe Estación
Entrega de datos
No se garantiza entrega al 100%
Modelado al estilo Ethernet
Niveles superiores retransmiten

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Bluetooth
En 1994 Ericsson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba conformaron SIG
Special Interest Group
Objetivo:
Estándar de conexión inalámbrica de dispositivos de computación y TC
Radios de rango corto, baja potencia y baratos
Nombre proveniente de Harald Blaatand II
Rey Vikingo 940-981
Unificó Dinamarca y Noruega
Sin cables!!

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BluetoothObjetivo
Inicialmente conexión de dispositivos
Se extendió a LANs
Compite con 802.11
Interfieren eléctricamente
HP lanzó una red Bluetooth sin éxito
En 07/99 salió V1.0 en 1500 pág.
802.15 lo acogió como estándar de PAN
Primera versión de PAN 802.15.1 en 2002
Se espera que los dos estándares converjan

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BluetoothArquitectura
Unidad básica: piconet
Nodo maestro
Máximo 7 nodos esclavos
Distancia máx. de 10 m.
Varias piconets pueden estar en el mismo cuarto
Se conectan por bridge
Scatternet
Conjunto de piconets interconectadas

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Bluetooth – ArquitecturaConexión de Piconets

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BluetoothArquitectura
Piconet puede contener además 255 nodos parqueados
Dispositivos que maestro ha bajado a estado de bajo consumo de potencia
Ahorra baterías
Dispositivos parqueados solo esperan ser activados

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BluetoothArquitectura
Maestro/esclavo abarata implementación
Objetivo de chips: 5 dólares
Esclavos son medio tontos
Piconet es conceptualmente un sistema TDM centralizado
No hay comunicación esclavo-esclavo