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.
1. Tópicos Avançados em Redes de
Computadores
- Introdução -
Prof. André Peres
andre.peres@poa.ifrs.edu.br
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• Vídeos da apresentação em:
https://youtu.be/LVfbhsrvS9Q
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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
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
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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)
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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
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20. • WLAN (Wireless Local Area Network)
• IEEE 802.11
• padrões de nível físico:
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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)
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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
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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
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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)
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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
• ...
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