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Redes Locales Inalámbricas 802.11 - WiFi

Redes Locales Inalámbricas 802.11 - WiFi. Primara jornada de Telemática ACIS Noviembre 13 de 2003 cardila@compucentro.com.co. Agenda. Introducción Clasificación IEEE802.11 Generalidades Protocolos Servicios Bluetooth. Introducción El futuro.

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Redes Locales Inalámbricas 802.11 - WiFi

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  1. Redes Locales Inalámbricas 802.11 - WiFi Primara jornada de Telemática ACIS Noviembre 13 de 2003 cardila@compucentro.com.co

  2. Agenda • Introducción • Clasificación • IEEE802.11 • Generalidades • Protocolos • Servicios • Bluetooth

  3. IntroducciónEl futuro • Algunos creen en un mundo con dos medios de transmisión: • Fibra • Computadores no móviles • Teléfonos • Faxes • Inalámbrico • Todos los móviles

  4. IntroducciónInalámbricos Fijos .vs. Móviles

  5. Clasificación • Interconexión de sistemas • LANs • WANs

  6. ClasificaciónInterconexión de sistemas • Componentes sin cables • Distancias cortas • Monitor, ratón, teclado, impresora • Cámaras, audífonos, scanners • Bluetooth

  7. ClasificaciónRelación Maestro – Esclavo

  8. ClasificaciónRelación Maestro - Esclavo • Maestro dice a dispositivos: • Qué direcciones usar • Cuando hacer broadcast • Qué tan largo transmitir • Qué frecuencias pueden usar • ….

  9. ClasificaciónLANs • Velocidades de decenas de Mbs • Distancias de decenas de metros • Estándarizadas por IEEE802.11 • Conocido como WiFi

  10. ClasificaciónLANs • Populares en: • Oficinas pequeñas • Casas • Edificios viejos • Cafeterías corporativas • Salas de conferencias

  11. ClasificaciónLANs • Computadores con módem y antena • Antena en el techo a la que hablan • También pueden hablar directamente

  12. ClasificaciónWANs • WANs inalámbricas son de varios tipos: • Satelitales • Microondas • Celulares

  13. 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

  14. ClasificaciónWANs - Redes en aviones

  15. Agenda • Introducción • Clasificación • IEEE802.11 • Generalidades • Protocolos • Servicios • Bluetooth

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

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

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

  19. 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

  20. IEEE802.11 – GeneralidadesTopología

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

  22. 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

  23. 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

  24. 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

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

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

  27. 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

  28. Agenda • Introducción • Clasificación • IEEE802.11 • Estructura general • Protocolos • Servicios • Bluetooth

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

  30. 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

  31. 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

  32. Protocolos – Orígenes MACA

  33. 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

  34. 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

  35. 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

  36. ProtocolosPila de 802.11

  37. 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

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

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

  40. 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

  41. 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

  42. Protocolos MAC 802.11 - DCF • Otro modo de operación: MACAW • Oye virtualmente el canal

  43. 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

  44. 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

  45. Protocolos MAC 802.11DCF – Fragment Bust

  46. Protocolos - MAC 802.11 PCF • Base polea estaciones • No hay colisiones • Estándar no define política de poleo

  47. 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

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

  49. Protocolos - MAC 802.11 Coexistencia de DCF y PCF • 802.1 lo permite en la misma celda

  50. 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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