Redes Locales Inalámbricas WiFi

Presentación del tema: "Redes Locales Inalámbricas WiFi"— Transcripción de la presentación:

1 Redes Locales Inalámbricas 802.11 - WiFi
Primara jornada de Telemática ACIS Noviembre 13 de 2003

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

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

4 Introducción Inalámbricos Fijos .vs. Móviles

5 Clasificación Interconexión de sistemas LANs WANs

6 Clasificación Interconexión de sistemas
Componentes sin cables Distancias cortas Monitor, ratón, teclado, impresora Cámaras, audífonos, scanners Bluetooth

7 Clasificación Relación Maestro – Esclavo

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

9 Clasificación LANs Velocidades de decenas de Mbs
Distancias de decenas de metros Estándarizadas por IEEE802.11 Conocido como WiFi

10 Clasificación LANs Populares en: Oficinas pequeñas Casas
Edificios viejos Cafeterías corporativas Salas de conferencias

11 Clasificación LANs Computadores con módem y antena
Antena en el techo a la que hablan También pueden hablar directamente

12 Clasificación WANs WANs inalámbricas son de varios tipos: Satelitales
Microondas Celulares

13 Clasificación WANs 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 Clasificación WANs - Redes en aviones

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

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

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

18 IEEE802.11 – Generalidades Retos
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 – Generalidades Topología

21 IEEE802.11 – Generalidades Primera Versión
1 o 2 Mbps Quejas por lentitud

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

23 IEEE802.11 – Generalidades Percepción 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 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 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 IEEE802.11 Bluetooth Clasificación
Estructura general Protocolos Servicios Bluetooth

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

30 Protocolos CSMA 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 – Orígenes 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 Protocolos Pila de

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

39 Protocolos MAC Distinto y más complejo que Ethernet por características del medio Problemas de la estación escondida y estación expuesta

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

41 Protocolos MAC 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

42 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

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

44 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

45 Protocolos MAC 802.11 DCF - Fragmentación
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

46 Protocolos MAC 802.11 DCF – Fragment Bust

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

48 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

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

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

51 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

52 Agenda Introducción IEEE802.11 Bluetooth Clasificación Generalidades
Protocolos Servicios Bluetooth

53 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

54 Servicios De 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

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

56 Servicios De 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

57 Servicios De Distribución
Integración Traduce direcciones a direcciones de otras redes Convierte formatos de frames

58 Servicios De Estación Autenticación Desautenticación
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

59 Servicios De Estación Privacidad Encripción y desencripción Usa RC4
Inventado por Ronald Rivest de MIT

60 Servicios De Estación Entrega de datos No se garantiza entrega al 100%
Modelado al estilo Ethernet Niveles superiores retransmiten

61 Agenda Introducción IEEE802.11 Bluetooth Clasificación
Estructura general Protocolos Bluetooth

62 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 Unificó Dinamarca y Noruega Sin cables!!

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

64 Bluetooth Arquitectura
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

65 Bluetooth - Arquitectura Conexión de Piconets

66 Bluetooth Arquitectura
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

67 Bluetooth Arquitectura
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