Computa

1
Computação Móvel
ESS
AP
AP
IBSS
BSS
BSS
Prof. Dr. Amine Berqia Email bamine_at_ualg.pt Web
http//w3.ualg.pt/bamine
2
Porque interessar-se ao CMOL (1) ?

• Utilização crescente dos terminais portáteis em
  meio industrial e logístico,
• Necessidade de um acesso permanente das
  populações nomades ao sistema de informação da
  empresa, para transmitir
• mensagens curtos
• bips, numéricos, alfanuméricos.
• voz
• dados informáticos
• telefax, ficheiros, textos, imagems.

3
Porque interessar-se ao CMOL (2) ?

• Realizar instalações temporárias,
• instaurar redes num tempo muito curto,
• evitar a cablagem de salas, de ligações
  interconstruções,
• Maturidade das tecnologias sem fios telefonia
  celular digitalização das comunicações,
  miniaturização das interface
• Flexibilidade das regras
• Disponibilidade de novas frequências

4
Porque interessar-se ao CMOL (3) ?

• Uma normalização europeia
• ao nível das infra-estruturas (norma ETS300/328)
  
• para a atribuição das bandas de frequências
  (banda do 2.4 Ghz)
• Normalização IEEE802.11
• Tecnologias
• espectro rádio
• infravermelho
• óptica (laser)

5
Tecnoligias Sem Fios

• A rádio
• Quadro regulamentar vinculativo
• 100 M à Kms
• O infravermelho
• não atravessa as paredes opacas ao IR
• respeitar os ângulos de emissões
• O laser
• débito importante
• ligações ponte à ponte

6
WLAN

• 1990 o projecto de lançar uma rede local sem
  fios
• é lançado.
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics
  Engineers)
• IEEE 802.11
• IEEE 802.15
• Hiperlan (High Performance Local Area Network)
• HiperLAN

7
WLAN vs WPAN
WLAN (802.11) para - Interagir com
infra-estruturas LAN - Ser utilizado horas ou
mesmo dias - Equipamentos portáteis. WPAN
(802.15) para - Interagir com equipamentos
pessoais - Ser utilizado segundos ou mesmo
alguns minutos - Equipamentos móveis.
8
Funcionamento do WLAN
Notebook
iPaq
Notebook
Main Corporate Backbone
Switch
Server
PalmPilot
Mobile Phone
9
WLAN

• família de protocolos WLAN (Wireless LAN)
• Standard publicado em 2001, procedente de um
  projecto lançado em 1990
• define a camada física e a camada MAC
• agrupe várias normas 802.11 a, b (Wi-Fi
  Wireless Fidelity), e, f, g, I...
• todas as normas da série 802.11 apresentam a
  mesma arquitectura e descansam sobre o mesmo
  protocolo MAC

10
IEEE 802.11
11
IEEE 802.11

• As frequências situam-se na gama 2,4 GHz
• As comunicações podem fazer-se directamente de
  terminal à
• Terminal o passando por uma estação básica.
• Os débitos variam depende da técnica de
  codificação utilizada
• e a banda espectral da rede.
• Rede IEEE 802.11 é Celular

12
Arquitectura IEEE 802.11
ESS
AP
AP
IBSS
BSS
BSS
AP Access point, BSS Basic Set service, ESS
Extented Set Service, IBSS Independent BSS.
13
WLAN na Europa, Ásia e EU
US
Europe and Asia
Europa e Ásia
EU

• Higher penetration of laptop computers and PDAs
• Higher Internet penetration
• Higher 802.11 penetration
• Airports and hotels as major hotspot locations
• More advanced wireless data applications for
  business users

• Higher density of population
• Higher cellular penetration
• Market dominated by mobile operators
• Bigger reliance on public transportation, smaller
  homes
• Consumer-oriented wireless data market

• Higher density of population
• Higher cellular penetration
• Market dominated by mobile operators
• Bigger reliance on public transportation, smaller
  homes
• Consumer-oriented wireless data market

Higher density of hotspots WLAN access as an
extension of cellular data access
Larger demand for wireless dataapplications from
business users WLAN access as a substitutefor
fixed LAN access
14
Método de Acesso

• Dois métodos de acesso fundamentais a nível da
  camada MAC
• DCF (Distributed Coordination Function)
• Utilizado para permitir transferências de dados
  assíncronas em best esforço
• baseado no CSMA/CA
• PCF (Point Coordination Function)
• Baseado na interrogação polling, controlados
  pelo ponto de acesso concebido essencialmente
  para a transmissão dos dados sensíveis que pedem
  uma gestão do prazo.

15
Transmissões numa rede em modo infra-estrutura

• ponto de acesso
• feito serviço de ponte entre a rede com cabos e
  a rede sem fios
• ponto de passagem obrigatório da transmissão de
  estação sem fios à estação sem fios

16
Modo ad-hoc

• Rede criada ao disparo entre estações próximas e
  não dispondo da infra-estrutura necessária para
  configurar uma rede mais elaborada (como um ponto
  de acesso).
• As estações comunicam directamente entre elas
  (não de multisaltos).
• Qualquer estação rádio deve ser à alcance de
  qualquer outra estação da rede.

IBSS (Independent Basic Service Set)
17
Arquitecturas síntese
(AP Access Point)
(DS)
IBSS (Independent Basic Service Set)
BSS (Basic Service Set)
Set of BSS ESS (Extented Service Set)
18
Handover

• O standard não fornece mecanismo de handover.
• Soluções
• mecanismos proprietários (exemplo inter Access
  Ponto Protocol (IAAP) de Lucent) não
  interoperabilidade
• em cursos 802.11 f normalização dos protocolos
  entre pontos de acesso

19
Conexão dum cliente

• ouve do ponto de acesso
• passivo o ponto de acesso envia regularmente
  mensagens para apresentar-se
• activo envio de um pedido sobre todos os
  canais possíveis
• escolha de um ponto de acesso (em função
  potência do sinal, taxas de erro, carga da
  rede...)
• autenticação
• associação

20
Autenticação (1)

• sistema aberto
• uma estação A envia um pedido de autenticação à
  uma estação B
• se a estação B aceita este modo de autenticação
  sem controlo, deve responder positivamente
• sistema à chave
• Access Control List o ponto de acesso fornece o
  acesso apenas às estações com endereço MAC
  especificado na lista

21
Autenticação (2)
22
Associação

• O cliente envia um pedido de associação e espera
  uma resposta do ponto de acesso para associar-se.
  
• Uma vez aceitado, o cliente selecciona o canal
  rádio mais adequado.
• Periodicamente o cliente supervisiona os outros
  canais para localizar se não há outro não de
  acesso mais eficiente.
• Se deslocando-se o cliente recebe melhor o sinal
  de um novo ponto de acesso, dissocia-se do seu
  ponto de acesso de origem e envia um pedido de
  reassociação ao novo ponto de acesso.
• tráfego rede demasiado elevada sobre ponto de
  acesso de origem
• reassociação com um ponto de acesso menos
  encarregado. Para evitar estas reassociações,
  existe uma função equilibragem da carga num ESS.

23
HiperLAN (1)

• ETSI European Telecommunications Standards
  Institute
• HiperLAN High Performance Local Area Network
• HiperLAN 1
• HiperLAN 2
• HiperLAN 3 (WLL Wireless Local Loop)
• HiperLAN 4

24
HiperLAN (2)
MAC
MAC
MAC
MAC
Camada Fisica
Camada Fisica
Camada Fisica
Camada Fisica
5 GHz
5 GHz
17 GHz
5 GHz
23 Mbit/s
20 Mbit/s
155 Mbit/s
23 Mbit/s
HiperLAN Tipo 4 ATM Sem Fois Interconexão
HiperLAN Tipo 1 LAN Sem Fois 802
HiperLAN Tipo 2 ATM Sem Fois Acesso Curto alcance
HiperLAN Tipo 3 ATM Sem Fois Acessos a distância
ATM Asynchronous Transfer Mode DLC Data Link
control MAC Medium Access Control
25
Arquitectura HiperLAN
Camada Rede
Camada DLC
Liaison
Camada MAC
Camada CAC
Camada MAC
Camada Fisica
Camada Fisica
Camada Fisica
CAC Channel Access Control MAC Medium Access
Control DLC Data Link Control OSI Open
Systems Interconnection
26
Grupo A

• Utilização de banda do espectro sem licença 2,45
  GHz
• muito baixo custo para instaurar em lugar e
  utilização
• Dimensão reduzida
• Modo sem conexão
• Possibilidade superposition com o IEEE 802.11.

27
Grupo B

• Utilização de uma camada MAC (Medium Access
  Control) até 100 kbit/s
• Possibiltés para todas as máquinas de comunicar
  entre elas
• Utilização de QoS para autorizar certas
  aplicações
• Até 10 m de alcance
• Tempo máximo um segundo para se conectar rede.

28
Grupo C

• Segurança da comunicação
• Transmissão do vídeo
• Possibilidade de roaming.

29
Overview
30
HIPERLAN Camadas, Serviços Protocolos
LLC layer
MSDU
MSDU
MAC service
MSAP
MSAP
HMPDU
HM-entity
HM-entity
MAC layer
MAC protocol
HCSDU
HCSDU
CAC service
HCSAP
HCSAP
HCPDU
HC-entity
HC-entity
CAC layer
CAC protocol
PHY service
data bursts
PHY layer
HP-entity
HP-entity
PHY protocol
31
WATM (Modo de transferência Assincrono Sem Fios)
Prof. Dr. Amine Berqia Email bamine_at_ualg.pt Web
http//w3.ualg.pt/bamine
32
Introducão

• A tecnoligia surgiu do ITU-T durante o
  desenvolmento da arquitectura B-ISDN
• ATM foi a tecnica desenvolvida para o transporte
  de informacões nessas redes
• ATM intruduz conceitos novos e diferentes
  daqueles utilizados em redes de pacotes de tipo
  Ethernet (Célula, circuitos virtuais)
• Hoje està amplamente disseminada em equipamentos
  de redes LAN e redes WANs

33
Conceitos Gerais

• Célula
• Circuitos Virtuais
• Camadas ATM

34
Célula ATM
Célula de tamanho fixo 53 bytes, sendo 5
destinados ao header e 48 são dados (payload)
8 7 6 5 4 3 2 1
bits
1
bytes
GFC
VPI
2
VPI
VCI
GFC Generic Flow Control VPI Virtual Path
Identifier VCI Virtual Channel Identifier PTI
Payload Type Indicator CLP cell loss
Priority HEC Header Error Check
3
VCI
4
VCI
PTI
CLP
5
HEC
PAYLOAD
48 bytes
35
Circuitos Virtuais
36
Camadas ATM
Plano de Gernciamento
Plano de Utilizador
Plano de Controle
Camadas Superiores de Rede
Protocolos Sinalizacão ATM
Camada Adaptacão ATM De Sinalizacão
Camada Adaptacão ATM
Camada ATM
Camada Física
37
Camda Física
A camada Física do modelo ATM é subdividida em
duas sub-camadas PMS Physical medium
Sublayer TCS Transmission convergence
Sublayer PMS define as características do meio
físico utilizado TCS responsável por diversas
tarefas (geração dos bits de control de erro,
detecção erros nos cabeçalhos ) SONET
Synchronous Optical Network SDH Synchronous
Digital Hierarchy
38
Camada ATM

• Camada responsável pelas células ATM
• Extração/adição do cabeçalho de célula
• Multiplexagem e demultiplexagem de células de
  diferentes conexões em um único fluxo de células
• Inplementacão do mecanismo de control de fluxo
  na interface de rede do utilizador.

39
Camada de Adaptacão (1)
Camada de Adaptacão ATM (Adaptation ATM Layer
AAL), adapta protocolos de camadas superiores à
Camada ATM Consiste em duas subcamadas CS
Subcamada de Convergência SAS Subcamada de
Segmentação e Adição Acomodar os dados vindos de
várias fontes com diferentes características
40
Camada de Adaptacão (2)
Classe A Classe B Classe C Classe D
Tempo de Transmissão Requerido Requerido Não Requerido Não Requerido
Bit rate Constante Variavél Variavél Variavél
Modo de Conexão Orientado à Conexão Orientado à Conexão Orientado à Conexão Orientado à Conexão
Tipo AAL AAL1 AAL2 AAL3 AAL4
AAL5
41
Protocolos Entre Dispotivos e Switches
UNI User to Network Interface NNI Network to
Network Interface
42
Qualidade de Serviço QoS

• CBR Constant Bit Rate (Transporte de voz)
• rt-VBR real time Variable Bit Rate
  (videoconferência em tempo real)
• nrt-VBR non real time Variable Bit Rate (video
  gravado)
• ABR Available Bit Rate (estações de trabalho
  de borda com interface de rede ATM)
• UBR Unspecified Bit Rate (switch de rede com
  uplinks ATM).

43
Futuro da Tecnologia ATM

• Fast/Gigabit Ethernet para LANs e ATM para MAN e
  WAN
• Os preços dos equipamentos ATM começarão a ser
  mais competitivos

44
WATM

• WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode)
• WATM ATM Radio Access
• 1996 pelo ATM Forum Working Group (WG)
• Mobilidade com
• High-speed
• Quality of service (QoS)

45
Exemplo duma rede WATM
46
WLAN vs WATM

• ATM Forums standard
• Provides end to end ATM connectivity and Quality
  of Service (QoS)
• Service provided by the operating company
• An evolving technology
• WATM

• IEEE 802.11 standard
• Supports TCP/IP applications
• LAN applications
• Product for private use
• Mature technology
• WLAN

47
Links

• www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc
  /
• atm.htm
• www.pcc.qub.ac.uk/tec/courses/network/SDH-SONET/s
  dh-sonetV1.1a_1.html
• www.cse.ohio-state.edu/jain/atm/ftp/atm_watm.pdf
  

48
Prof. Dr. Amine Berqia Email bamine_at_ualg.pt Web
http//w3.ualg.pt/bamine
49
Bluetooth

• O nome da tecnologia provém do nome dum antigo
  Rei Viking, Harald Blåtand (em inglês Blåtand
  Bluetooth) que viveu na segunda parte do século
  X.

50
O que é o Bluetooth ?

• Tecnologia de comunicações sem fios que visa a
  interligação de vários equipamentos e recursos
• Originalmente projectado para a interligação de
  telefones móveis e computadores portáteis
• Tecnologia de radio-frequência de curto alcance e
  baixo custo que consome pouca energia
• Uma especificação define globalmente o sistema,
  desde o rádio até às aplicações
• Os níveis de protocolo podem ser implementados
  tanto a nível de hardware como de software,
  repartindo funcionalidades entre si.

51
História (1)

• 1994 A Ericsson inicia estudos para uma
  interface sem fios entre os seus telemóveis e
  acessórios
• 1998 O Bluetooth SIG (Special Interest Group)
  foi criado (em Fevereiro) e divulgado (em Maio)
  pelas empresas
• Ericsson
• IBM
• Intel
• Nokia
• Toshiba

52
História (2)

• 1999 Juntaram-se ao SIG a Microsoft, Lucent
  Motorola e 3Com
• 1999 Lançamento da versão 1.0 da tecnologia
• 2001 Comercialização dos primeiros
  equipamentos
• Actualmente existem mais de 2500 companhias
  aderentes

53
Exemplo Bluetooth (1)
54
Exemplo Bluetooth (2)
55
Características (1)

• Tecnologia WLAN
• Usado em redes ad-hoc (não necessita de
  infraestrutura)
• Curto alcance (tipicamente 10m, podendo ir até
  100m com aumento de potência)
• Modo de ligação rápido e automático (muito útil
  em criação de pequenas redes pessoais WPAN)
• Baixo custo

56
Curva de Custo
57
Características (2)

• Suporta ligações em modo síncrono (voz) e em modo
  assíncrono (dados)
• Opera na gama de frequências livre dos 2,4 GHz
  Industrial-Scientific-Medical (ISM) (até aos 2,48
  GHz 79 hops de frequência espaçados de 1Mhz)
• Mudança de frequência 1,600 vezes por segundo
• Velocidade máxima 1 Mbps
• Modulação GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)

58
Configuração de Rede
59
Inquiry

• Processo que permite a um dispositivo detectar
  outros que se encontram no raio de alcance

60
Paging

• Processo de criação das ligações Master /
  Slave(s) (originando a piconet)

61
Definições

• Cada paging representa só uma ligação.
• Cada dispositivo (Slave) liga-se ao Master,
  criando e / ou expandindo a piconet.
• Uma piconet é composto por, no máximo, 8
  dispositivos activos, i.e., 1 Master e 7 Slaves.

62
Poupança de Energia (1)

• Park O Slave está sincronizado mas não
  participa na piconet. É-lhe atribuído um PMA
  (Parking Member Address) e perde o AMA (Active
  Member Address).
• Hold Neste modo, um dispositivo pode não
  suportar pacotes ACL (Asynchronous
  Connectionless) e ficar num modo de baixo consumo
  de forma a que o canal fique disponível para
  paging, scanning, etc. No entanto as ligações SCO
  (Synchronous Connection Oriented) continuam
  activas.

63
Poupança de Energia (2)

• Sniff O Slave escuta em slots de tempo
  específicos para receber os pacotes do Master, em
  vez de estar a receber todos os pacotes que o
  Master envia para a piconet. Entretanto, nos
  outros time slots, pode desligar-se e poupar
  energia.

64
Tipos de Ligações

• A banda base suporta dois tipos de ligações-
  Ligações SCO (Synchronous Connection Oriented),
  ligação ponto a ponto entre o Master e um único
  Slave.- Ligações ACL (Asynchronous
  ConnectionLess), ligação ponto a multi-ponto
  entre o Master e todos os Slaves.

65
Ligações SCO

• O Master mantém este tipo de ligação reservando
  slots em intervalos regulares.
• Ligação orientada ao circuito entre Master e
  Slave.
• Tipicamente usada para transmissão Time-Bounded,
  como por exemplo voz.
• O Master suporta até 3 ligações SCO para o mesmo,
  ou para diferentes Slaves.
• Um Slave suporta até 3 ligações SCO do mesmo
  Master, ou 2 de diferentes Masters.
• Os pacotes SCO nunca são retransmitidos.

66
Ligações ACL

• Ligação orientada ao pacote entre o Master e
  todos os Slaves activos na piconet.
• Só pode existir uma ligação ACL entre um Master e
  um Slave.
• Suporta serviços quer assíncronos quer
  isochronous.
• Reenvio de pacotes pode ocorrer a fim de
  assegurar a integridade dos dados.

67
Diagrama de Estados
68
Scatternet (1)
69
Scatternet (2)

• Os dispositivos Bluetooth podem participar em
  múltiplas piconets simultaneamente, criando uma
  scatternet.
• Um dispositivo que é Master numa piconet NÃO pode
  ser Master numa outra rede em que esteja
  inserido.
• Por outro lado, um dispositivo que é Slave numa
  piconet pode ser (não obrigatoriamente) Master
  numa outra piconet.

70
Desvantagens

• Número máximo limitado de dispositivos que se
  podem ligar ao mesmo tempo.
• Baixo alcance (10m 100m)
• Segurança
• Velocidade limitada (1 Mbps)
• Interferências

71
Vantagens (1)

• Conectividade
• Portabilidade
• Não é necessária a intervenção do utilizador para
  estabelecer as ligações
• Eliminação de fios e cabos nos equipamentos
• Maior facilidade nas comunicações de voz e de
  dados

72
Alternativas
50 m
1 m
10 m
100 m
73
Referências

• http//www.bluetooth.com
• http//www.bluetooth.org
• http//electronics.howstuffworks.com/bluetooth.htm
  
• http//www.telemoveis.com/bluetooth/default.asp
• http//www.sysopt.com/articles/bluetooth/
• http//www.palowireless.com/bluetooth/news.asp

74
Apresentação sobre WI-FI
Cadeira Computação Móvel
Prof. Dr. Amine Berqia Email bamine_at_ualg.pt Web
http//w3.ualg.pt/bamine
75
O que significa Wi-Fi?

• Wi-Fi (wireless fidelity) é o termo que designa
  uma WLAN (wireless local area network ) de alta
  frequência.
• A tecnologia Wi-Fi tem ganho muita aceitação
  ultimamente em muitas companhias como alternativa
  ao LAN, e até mesmo para utilização em redes
  caseiras.
• Para assegurar a compatibilidade dos vários
  equipamentos baseados no standard IEEE 802.11, a
  Wi-Fi Alliance (1) criou o logo Wi-Fi certified
  que garante que o produto que o possui foi
  exposto a exaustivos testes de qualidade e
  compatibilidade com os outros produtos wireless
  do mercado.
• (1) http//www.wi-fi.org

76
Tecnologia WI-FI (1)

• As redes WI-FI usam tecnologia de ondas de rádio
  chamadas IEEE 802.11a e IEEE 802.11b
• 802.11a - Standard internacional IEEE para redes
  wireless que opera no intervalo de frequências de
  5 GHz (5.725 GHz to 5.850 GHz) com um máximo de
  transferência de dados de 54 Mbps. Esta
  especificação oferece mais canais que o 802.11b,
  assim, as frequências ficam menos lotadas
  evitando as interferências de ondas rádio e
  microondas.
• 802.11b - Standard internacional IEEE para redes
  wireless que opera no intervalo de frequências de
  2.4 GHz (2.4 GHz to 2.4835 GHz) com um máximo de
  transferência de dados de 11 Mbps. Esta é uma
  frequência muito comum. Fornos Micro-Ondas,
  telefones sem fios, equipamento médico e
  científico, e também equipamentos Bluetooth,
  todos funcionam na banda de frequência de 2.4
  GHz.
• Alguns equipamentos nas redes Wi-Fi podem usar
  ambas as bandas (dual band) 2.4 GHz (11 Mbps) ou
  5 GHz (54 Mbps).

77
Tecnologia WI-FI (2)

• Recentemente têm começado a aparecer produtos
  baseados um novo standard IEEE
• 802.11g Oferece velocidades até 54 Mbps para
  curtas distâncias e funciona na frequência de
  2.4GHz de modo a assegurar compatibilidade com o
  mais lento, mas mais popular 802.11b. Há
  compatibilidade bidireccional entre os dois
  standards, isto é, um equipamento 802.11b pode
  facilmente conectar-se a outro equipamento
  802.11g e vice-versa.
• Para os standards apresentados, a técnica
  utilizada para a modulação das ondas de rádio é
  Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) (1) .
• (1) http//grouper.ieee.org/groups/802/11/Tutorial
  /ds.pdf

78
Tecnologia WI-FI (3)
Padrão 802.11b 802.11g 802.11a
Canais de Frequência Rádio (RF) disponíveis 3 não sobrepostos 3 não sobrepostos 8 não sobrepostos
Banda de Frequência 2,4 GHz 2,4 GHz 5 GHz
Velocidade máxima de transferência de dados 11 Mbps Até 54 Mbps 54 Mbps
Faixa típica de velocidades 30m a 11 Mbps 90m a 1 Mbps 15 m a 54 Mbps 45 m a 11 Mbps 12 m a 54 Mbps 90 m a 6 Mbps

•  

Em alguns países os Canais RF disponíveis são
4. http//www.intel.com
79
Compatibilidade Wireless

• Qualquer aplicação, sistema operativo, ou
  protocolo (por exemplo TCP/IP) de uma LAN,
  consegue correr numa WLAN.

80
IEEE 802.11
81
O que faz o MAC?

• Tem como objectivo o controlo das transmissões
  para que não haja colisões entre pacotes
• Ao contrário de uma rede ethernet com fios que
  usa CSMA/CD (collision detection), o 802.11 usa
  CSMA/CA (collision avoidance)
• Para evitar colisões usa protocolos como
• RTS/CTS
• DCF
• PCF

82
MAC - Medium Access Control (2)

• Métodos de acesso ao MAC
• O acesso ao MAC é controlado por funções de
  coordenação
• DCF (Distributed Coordenation Function)
• usado por defeito com CSMA/CA
• opcional com RTS/CTS
• pode ser usado em modo infrastruture ou AdHoc

DIFS (Distributed Inter Frame Space)

• PCF (Point Coordenation Function)
• uso opcional
• AP interroga os terminais de acordo com uma
  lista
• apenas usado em modo infrastruture

SIFS (Short Inter Frame Space)
PIFS (Point Coordenation Inter Frame Space)
83
MAC - Medium Access Control (2)

• CSMA/CA
• A estação que pretende enviar escuta antes de
  enviar.
• Se alguém já estiver a transmitir, espera um
  tempo (determinado aleatoriamente) e volta a
  escutar.
• Se ninguém estiver a transmitir, é enviada a
  mensagem Ready To Send (RTS), que contem o
  endereço de destino e a duração da transmissão
  (de modo a que as outras estações saibam que não
  podem transmitir durante aquele tempo).
• O destinatário envia a mensagem Clear To Send
  (CTS), que significa que o emissor pode começar a
  transmissão
• Para cada pacote enviado, tem que haver
  acknowledgement. Se este não chegar ao emissor
  dos dados, o pacote é reenviado.
• A toda esta sequência é chamada de 4-way handshake

4-Way Handshake
84
Modulação DSSS

• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
• Usa toda a banda permitida num sub-canal
• Emissor gera aleatoriamente uma string binária
  spreading code - que é partilhada com o receptor
• Os bits de dados são mapeados para chips na
  origem e posteriormente mapeados de volta para
  bit no destino. Ao número de chips usados para
  representar um bit dá-se o nome de spreading
  ratio
• Quanto mais baixo for o spreading ratio, mais
  largura de banda está disponível. Por outro lado,
  quanto menor este for, maior será a resistência
  do sinal rádio a interferências
• Número de LANs co-existentes é limitado pelo
  tamanho dos sub-canais

85
Modulação FHSS

• Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
• Divide a banda em sub-canais de 1MHz
• O sinal salta de sub-canal em sub-canal
• São transmitidos pequenos pacotes de dados num
  determinado sub-canal e durante um determinado
  período temporal (dwell time)
• A sequência de saltos de sub-canal é sincronizada
  entre emissor e receptor para não haver perda de
  dados
• Dado ao facto do sinal estar constantemente a
  mudar de frequência, este torna-se pouco
  susceptível a interferências
• Torna a transmissão muito segura. Para barrar um
  sistema baseado em FHSS é preciso barrar toda a
  banda
• Número de LANs co-existentes é mais elevado do
  que com DSSS
• A maior parte dos fabricantes estão a apostar
  nesta tecnologia para os seus novos produtos

86
Modulação OFDM

• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
• Patenteada em 1970 mas usada desde 1960
• Divide cada canal (20 MHz no caso do 802.11a) da
  banda em ondas portadoras de baixa frequência
  (até 52 no caso do 802.11a)
• Todas estas ondas portadoras são ortogonais, o
  que significa que cada onda portadora não
  interfere com nenhuma das outras
• Ao fazermos esta divisão da banda em pequenos
  sub-canais, a sobreposição de canais é reduzida e
  por isso é possível ter várias LANs
  co-existentes
• Permite estabelecer links de elevada qualidade e
  robustez
• Para além de em Wi-Fi, OFDM é usado em Asymmetric
  Digital Subscriber Line (ADSL), European
  Telecommunications Standard Institute (ETSI),
  Digital Audio Broadcasting (DAB), Digital Video
  Broadcasting Terrestrial (DVB-T) e HiperLAN2

87
Hidden Node Problem
Problema do Terminal Escondido (Hidden Node
Problem)

• Os nós A e C não ouvem um ao outro. Logo se um
  transmitir, o outro não saberá e poderá começar a
  transferir. Isso geraria um colisão.
• A solução para este problema é usar Carrier Sense
  Multiple Access with Collision Avoidance -
  CSMA/CA.

88
RTS/CTS

• É usado no problema das estações perdidas (hidden
  node)
• O terminal 1 não detecta o terminal 3.
• Como resultado, os dois podem enviar pacotes para
  o terminal 2, havendo uma colisão.

89
RTS/CTS

• O terminal 1 manda um RTS (Request To Send) ao
  terminal 2.
• O terminal 2 manda um CTS (Clear to Send) ao
  terminal 3.
• Assim o terminal 2 não vai receber pacotes de
  ambos os lados.
• O terminal 1 manda o pacote.
• O terminal 2 responde ao 1 com um ACK.

90
DCF

• Distributed Coordenation Function
• Pode ser usada em redes ad-hoc ou com
  infra-estrutura
• Pode dar uso ao RTS/CTS.
• Funcionamento básico
• Verifica durante um pequeno período de tempo se o
  meio está livre.
• Se o meio estiver livre, envia o pacote. Se o
  meio não estiver livre, espera até que esteja.
  Assim que o meio estiver livre espera mais um
  tempo, se ao fim desse tempo o meio estiver livre
  manda o pacote.
• Se o pacote foi bem recebido, espera um tempo
  para poder enviar o próximo pacote.
• Se o pacote não foi bem recebido, executa uma
  espera um pouco maior e volta a enviar o pacote.

91
PCF

• Point Coordination Function
• Requer a utilização de uma rede baseada em
  infraestrutura.
• O seu uso numa rede não é obrigatório.
• É implementado em cima do DCF.
• Não é usado durante todo o tempo, é usado
  alternadamente com DCF.
• O tempo em que é usado, o PCF é configurável e
  não estático.
• O AP é o que controla quem pode transmitir,
  segundo uma lista de terminais ligados a esse AP.

92
Handover em Wi-Fi

• Um processo importante em Wi-Fi é o Handover. O
  Handover permite que um terminal móvel (como por
  exemplo um portátil), ao mover-se de uma área
  abrangida por um Access Point 1 para uma área
  abrangida por um Access Point 2, não perca a sua
  conexão com o servidor que fornece os dados.
• O processo Handover dá-se quando o terminal sai
  da área abrangida pelo AP1 e entra na área de um
  outro AP2. Este novo AP irá verificar qual o AP
  onde este terminal estava presente anteriormente.
  Desta forma, o AP de onde o terminal saiu, irá
  fornecer os dados ao AP destino, para que o
  terminal possa continuar a sua actividade na rede.

93
Noção de Hotspot

• Um hotspot consiste numa rede constituída por
  Access Points ligados a um servidor, com o
  objectivo de fornecer ligação entre vários
  computadores com sistema de Wireless e acesso à
  internet, sendo um acesso livre ou pago,
  dependente do fornecedor desse Hotspot.
• Um exemplo de Hotspot é a rede wireless na ala
  direita do primeiro andar, no edificio C1 da
  Universidade do Algarve.

94
Exemplo dum Hotspot

• . Área abrangida por um Hotspot no edifício C1.

Localização dum AP.
Sala 1.58
Sala 1.59
Sala 1.63
Computador abrangido pelo Hotspot
Computador com sinal fraco ou sem sinal dum AP
Sala 1.53
Sala 1.55
Sala 1.54
95
Segurança no Wi-Fi (1)

• Desde cedo se percebeu que uma rede wireless
  seria bastante vulnerável a intrusos, podendo
  levar a acesso não permitido a material
  confidencial, roubo de largura de banda ...
  Para tentar melhorar esta situação, foram
  implementados e usados vários modelos de
  segurança, alguns deles
• Wi-Fi Protected Access (WPA) Proporciona uma
  forte protecção de dados usando encriptação, e
  também controlo de acesso e autenticação do
  utilizador.
• Existem dois tipos de WPA
• WPA-Personal protege o acesso não autorizado à
  rede usando uma set-up password.
• WPA-Enterprise verifica os users da rede através
  de um servidor. Usa chaves encriptadas de 128-bit
  e chaves dinâmicas de sessão para assegurar a
  privacidade e segurança no wireless.
• VPN (Virtual Private Network) A maioria das
  grandes empresas usam VPN para proteger o
  acesso-remoto dos seus trabalhadores e das suas
  conexões. O VPN cria um tunel virtual seguro
  desde o computador do utilizador até ao access
  point ou gateway do mesmo, continuando pela
  Internet até aos servidores e sistemas da
  empresa.

96
Segurança no Wi-Fi (2)

• Firewalls As Firewalls podem fazer a rede
  parecer invisível na Internet e podem bloquear
  acesso não autorizado ao sistema. Firewalls de
  Hardware e Software monitorizam e controlam o
  fluxo de dados de e para os computadores da rede.
  Estas podem interceptar, analizar e bloquear um
  vasto leque de intrusos e hackers na Web.
• MAC Address Filtering Como parte do standard
  802.11b, cada estação Wi-Fi radio tem o seu único
  endereço MAC alocado pelo fabricante. Para
  melhorar a segurança, um access point Wi-Fi pode
  ser configurado para aceitar apenas ligações de
  alguns endereços MAC e filtrar os outros. Porém,
  programar todos os endereços MAC autorizados em
  todos os access points de uma empresa pode ser um
  trabalho muito difícil e demorado (para grandes
  empresas), mas para usar em casa pode ser uma
  solução bastante eficiente.
• Outros exemplos de protecções
• Kerberos (criado pelo M.I.T)
• RADIUS Authentication and Authorization

97
World Interoperability for Microwave Access
Prof. Dr. Amine Berqia Email bamine_at_ualg.pt Web
http//w3.ualg.pt/bamine
98
WiMax ?
99
As características do WiMAX

• WiMAX apresenta performance elevados,
• o alcance pode atingir até 50 Km e
• o débito teórico máximo 70 Mbps.
• Várias tecnologias WiMAX, baseadas na norma
  802.16 desenvolvida pelo IEEE.

100
As características do WiMAX

• Custos
• - Instalação BTS 15000 - 50000 euros
• - MPE (Customer Premise Equipment) 350

101
(No Transcript)
102
(No Transcript)
103
(No Transcript)
104
Planeamento tecnológico
1re componente Intel
Uso fixo
Uso nomades
Usos móveis
Intel Roadmap
105
Visão Optimista
De acordo com o instituto Research and markets, o
mercado do WIMAX no mundo atingirá 2,2 mil
milhões de dólares em 2009. Certos analistas,
ainda mais optimistas, prevê até à 5 mil
milhões de dólares
WiMAX 35 vezes mais rápido que ADSL
106
Utilização do WiMAX
Duas abordagens - Redes de transporte e de
recolha - Redes de serviço
107
Redes de recolha (1)
hotspots backhauling
108
Redes de recolha (2)
Conexão BTS (GSM) ou Node B (UMTS)
109
Redes de serviço
- Mobilidade do WiMAX (Cobertura dos hotzones por
terminais móveis Computador, PDAs, Celulares) -
Last Mile (Ajuda do ADSL em zona rural)
110
Scenarii de despregadura
Despregadura rural
111
Scenarii de despregadura
Despregadura Urbana
112
Digital Divide

• Genebra, Dezembro de 2003
• World Summit on Information Society
• Digital Divide Acesso desigual aos NTIC entre
  países ou num mesmo país (rural vs urbano, ricos
  vs pobres...)
• Challenge (UN et IUT) Information Society for
  all

• 16 de Junho de 2005 - Publicação do IUT
• Constatação 30 das villages do mundo estão sem
  nenhum tipo
• de conexão
• Iniciativa "Connect the World"
• Objectivos bring access ICTs to the people
  worldwide whom making a simple telephone call
  remains out of reach.

113
Digital Divide
2 Objectivos do WSIS para 2015
Target 1 to connect villages with ICTs and
establish Community Access Point, knowing that it
is estimated that 1.5 million villages in
developing nations remain unconnected to
telephone networks. Target 10 To ensure that
more than half the worlds inhabitants have
access to ICTs within their reach, knowing that
the total number of estimated Internet users in
2002 was around 600 million, or just under ten
per cent of the worlds population.
114
Digital Divide
Barreiras essenciais para divulgação dos TICs
115
Soluções Wimax
116
Mobile IP

• RFC 3344

Prof. Dr. Amine Berqia Email bamine_at_ualg.pt Web
http//w3.ualg.pt/bamine
117
IPv4

• Assume que o endereço IP identifica o ponto de
  ligação de um nó à Internet e não o próprio nó.
• Um nó tem que ter um IP com o mesmo prefixo que
  a rede em que está ligado.
• As decisões de routing IP são baseadas no
  endereço IP de destino dos pacotes. Por outro
  lado as camadas acima como o TCP mantêm
  informação sobre as conexões com base nos IPs de
  origem e destino da ligação. Ao tentar suportar
  mobilidade na Internet utilizando os protocolos
  actuais deparamo-nos com dois requisitos
  mutuamente exclusivos
• Um nó móvel tem que mudar de endereço IP sempre
  que muda de ponto de ligação, de modo a que os
  pacotes que são enviados para o nó sejam
  encaminhados correctamente.
• Para manter conexões TCP existentes o nó móvel
  tem que manter o mesmo endereço IP. Alterando o
  endereço IP corrompemos a ligação.
• É portanto necessário um mecanismo novo que
  facilite a mobilidade de IPs na Internet.

118
IP Móvel

• IP Móvel permite que um nó mude de ponto de
  ligação à Internet sem perder a conexão,
  mantendo o mesmo endereço IP e com o mínimo de
  alterações à infrastructura actual da Internet.
• Palavras chave

• IP Móvel foi concebido para resolver o problema
  permitindo que cada nó móvel tenha dois endereços
  IP e mantendo a ligação entre ambos de modo
  transparente.
• Um dos endereços é o home address permanente que
  é atribuido à home network e é utilizado para
  identificar o endpoint das comunicações.
• O segundo é o care-of address, um endereço
  temporário que representa o ponto de ligação
  actual do nó móvel.

• Nó móvel
• Home agent
• Home address
• Home network
• Foreign agent
• Foreign network
• Link-layer address
• Túnel
• Care-of Address
• Foreign agent care-of address
• co-located care-of address

119
Fases da conexão

1. Mobility agents anunciam a sua presença através
   de Agent Advertisement messages.
2. Um nó móvel determina se está ou não na sua home
   network.
3. Se estiver de retorno à home network vindo de uma
   foreign network na qual estava registado deve
   cancelar esse registo através do home agent.
4. Quando o nó móvel detecta que está numa foreign
   network obtém o care-of address nessa rede. Pode
   ser um foreign agent care-f address, ou um
   co-located care-of address.
5. O nó móvel regista o care-of address com o home
   agent.
6. O home agent intercepta todos os datagramas
   enviados para o home address do nó móvel e
   envia-os para o care-of address através de um
   túnel.
7. Na direcção oposta os datagramas são enviados
   pelo nó móvel e entregues no destino utilizando
   os mecanismos standard do de routing IP, não
   passando necessáriamente pelo home agent.

120
Foreign network
Exemplo de comunicação entre um nó móvel numa
foreign network e um nó exterior.
121
Agent Discovery
Durante a fase de Agent Discovery, o home agent e
foreign agent anunciam na rede os serviços que
disponibilizam utilizando o ICMP Router Discovery
Protocol (IRDP). O nó móvel usa estas mensagens
para determinar se se encontra ligado à home
network ou a uma foreign network. O IP Móvel
define um mecanismo de extensões que permitem o
transporte de informação adicional em mensagens
de controlo de IP Móvel ou mensagens ICMP Router
Discovery. As mensagens IRDP contêm extensões de
IP Móvel que especificam se um agent é um home
agent ou um foreign agent, o seu care-of address,
os serviços disponibilizados e a duração máxima
do registo para os nós móveis visitantes. Em vez
de esperar por Agent Advertisements um nó móvel
pode enviar um Agent Solicitation, que força
quaisquer agentes na ligação a enviarem um Agent
Advertisement. Quando um nó móvel determina que
está conectado a uma foreign network, adquire um
care-of address. Quando um nó móvel recebe um
Agent Advertisement de um foreign host, detecta
que se encontra fora da home network e inicia o
processo de registo.
122
Mobile IP - Registo

• O que permite?
• Pedir serviços de reencaminhamento numa rede
  estrangeira
• Informar o seu home agent do seu care-of address
• Renovar um registo que está a expirar
• Anular registo quando retorna à sua home network.

• O que é?
• Método pelo qual o nó móvel comunica ao seu home
  agent o seu ponto de ligação e respectivas
  informações.

123
Procedimento de Registo
Via Foreign Agent
Via Co-located Address
124
Registration Request

0 1 2
3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7
8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 -----------
---------------------
Type SBDMGrTx Lifetime
--------------------
------------
Home Address
------------------------
--------
Home Agent
------------------------
--------
Care-of Address
------------------------
--------

Identification

----------------
---------------- Extensions
... --------
Header IP Header UDP
IP Header IP Header UDP Header UDP Header
Source Address Dest Address Source Port Dest Port
Endereço Interface (Lan Card, Wriless ) Foreign Agent ou Home Agent Variavel 434
Type 1 (request) G Encapsulamento GRE Home Address IP do Nó móvel
S Bindings Simultaneous R reservado Home Agent IP do home agent
B BroadCast DataGrams T Reverse tunneling requested Care of Address IP do fim do tunel
D Desencapsulamento pelo NM X reservado Identification 64 bit ID to Request/Reply Matching
M Encapsulamento mínimo LifeTime segundo restantes do registo Extensions variavel
125
Registration Reply
0 1 2
3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7
8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 -----------
---------------------
Type Code Lifetime
--------------------
------------
Home Address
------------------------
--------
Home Agent
------------------------
--------

Identification

----------------
---------------- Extensions
... --------
Header IP Header UDP
IP Header IP Header UDP Header UDP Header
Source Address Dest Address Src Port Dest Port
Copiado do endereço de destino do request Copiado do endereço de source do request Var. Copiado do source port do request
Tabela de Códigos
Type 3 (Registration reply)
Code codigo com resultado do request
LifeTime tempo de validade do registo (seg).
Home Addr IP do No movel
Home Agent IP do home agent
Identification 64 bit ID number para corresponder requests e replies.
Registo com sucesso Registo negado por Foreign agent Registo negado por home agent
0 registo aceite 64 razão não específica 128 razão não espicificada
1 reg. Aceite, bindings simultaneos não suportados 65 proibido administritivamente 129 proibido administritivamente
66 Recursos insuficientes 130 Recursos insuficientes
126
Extensões
0 1 2
3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8
9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 ------------
--------------------
Type Length SPI
.... ----------------------
---------- ... SPI (cont.)
Authenticator ... ----------
----------------------

Tipo 32 Comprimento 4 numero de dados no
Authenticator. SPI Security Parameter Index (4
bytes). . Authenticator, tamanho variável

• Utilização do SPI para escolha de contextos
• SPI escolhe um algoritmo, um modo e uma chave.
• .Todas as implementações têm de incluir
  autenticação
• HMAC-MD5.

127
Cenário 1
The mobile node wishes only IP-in-IP
encapsulation, does not want broadcasts, and does
not want simultaneous mobility bindings
IP fields Source Address mobile node's
home address Destination Address copied
from the IP source address of the Agent
Advertisement Time to Live 1 UDP
fields Source Port ltanygt
Destination Port 434 Registration Request
fields Type 1
S0,B0,D0,M0,G0 Lifetime the
Registration Lifetime copied from the Mobility
Agent Advertisement Extension of the Router
Advertisement message Home Address the
mobile node's home address Home Agent
IP address of mobile node's home agent
Care-of Address the Care-of Address copied from
the Mobility Agent Advertisement Extension of
the Router Advertisement message
Identification Network Time Protocol timestamp
or Nonce Extensions An authorization-enabli
ng extension (e.g., the Mobile-Home
Authentication Extension)
128
Cenário 2
Registering with a Co-Located Care-of Address
The mobile node enters a foreign network that
contains no foreign agents. The mobile node
obtains an address from a DHCP server 13 for
use as a co-located care-of address. The mobile
node supports all forms of encapsulation
(IP-in-IP, minimal encapsulation, and GRE),
desires a copy of broadcast datagrams on the home
network, and does not want simultaneous mobility
bindings IP fields Source Address
care-of address obtained from DHCP server
Destination Address IP address of home agent
Time to Live 64 UDP fields
Source Port ltanygt Destination Port
434 Registration Request fields
Type 1 S0,B1,D1,M1,G1
Lifetime 1800 (seconds) Home Address
the mobile node's home address Home Agent
IP address of mobile node's home agent
Care-of Address care-of address obtained from
DHCP server Identification Network Time
Protocol timestamp or Nonce Extensions he
Mobile-Home Authentication Extension
129
Cenário 3
The mobile node returns home and wishes to
deregister all care-of addresses with its home
agent. IP fields Source Address
mobile node's home address Destination
Address IP address of home agent Time
to Live 1 UDP fields Source Port
ltanygt Destination Port 434
Registration Request fields Type 1
S0,B0,D0,M0,G0 Lifetime 0
Home Address the mobile node's home address
Home Agent IP address of mobile node's
home agent Care-of Address the mobile
node's home address Identification
Network Time Protocol timestamp or Nonce
Extensions An authorization-enabling extension
(e.g., the Mobile-Home Authentication Extension)