Infra-Estrutura de Redes Professor: Fábio Alencar Mendonça 2º semestre Curso: Redes de Computadores

Infra-Estrutura de Redes


Professor:Fábio Alencar Mendonça

2º semestre

Curso: Redes de Computadores


Estudo da Camada física

Unidade 4

Meios sem fio

Infra-Estrutura de RedesOndas de Rádio

Sinais de RF são sinais de alta freqüência que se propagam por um condutor de cobre e são irradiados no ar através de uma antena.

Uma vez ao ar livre, se propagam em linha reta e em todas as direções.


Espectro de Freqüência

Distribuição das freqüências da radiação eletromagnética.

A luz visível pelo olho humano: 400 THz a 750 THz.

A luz ultravioleta: 750THz a 30.000 THz.

Radiação infravermelha: abaixo de 400 THz

Ondas de rádio AM/FM, telemetria, radar: abaixo de 400 THz.

Controles remotos de garagem: 40 MHz

Telefones sem fio: 900 MHz ou 2,4 GHz.


Comunicação Wireless

“rede de computador sem a necessidade de usar cabos”

ou simplesmente

“rede sem fio”

A infra-estrutura: o ar ou o vácuo.

Exemplos de tecnologias destinadas à transmissão de dados:

Raios infravermelhos: presente no controle remoto.

Bluetooth: telefone celular

Wi-fi: notebook.

WiMax

ZigBee


Wireless Vantagens:

Mobilidade

Instalação rápida.

Redução de custo.

Escalabilidade.

Desvantagens:

Menor imunidade a interferência

Aumento da energia eletromagnética.

Menor largura de banda.


Wireless – Aplicações

Infra-Estrutura de RedesWireless – Aplicações

Infra-Estrutura de RedesInfravermelho

Raios próximos à luz visível.

Não ultrapassam paredes.

Estão mais sujeitos a interferências

Restringida a ambientes fechados

Operando a 1 Mbps ou 2 Mbps.

Formas de realização:

reflexão (difusão): comunicação entre o emissor e um ou mais receptores é realizada através de um ponto de reflexão. não deve existir obstáculo

linha direta (direta): focados e dirigidos diretamente a um receptor sem ponto intermediário.


Conversor IR - Serial

Notebook com porta IRTeclado IR para Palm

IR Wireless Access Point

AP para Palm

Infravermelho


Composto por estações terrestres (antenas parabólicas) e meios de transporte orbital (satélite).

Sinal enviado da unidade da terra = uplink;

Sinal recebido enviado do satélite = downlink;

Órbita geossíncrona ou geoestacionária (GEO)= 36.000 Km distante da linha do equador;

Satélite Estacionário = satélite GEO que completa sua volta em torno da Terra ao mesmo tempo que esta contorna seu eixo;

Delay 274, 470, 1050 ms. Microondas: atraso de 3ms/km. Cabo coaxial: atraso de 5ms/km.

Sistema de Comunicação Satélite


Linha Equador36.000Km

Terra

downlinkuplink

órbita

Satélite GEO estacionário

Antena parabólica

transmissora

Antena parabólica receptora

Curvatura da Terra

Sistemas de Comunicação Satélite


A capacidade da largura de banda depende da frequencia do satélite.

Freqüências\ uplink downlink

C 6 GHz 4GHz

Ka 28GHz 18GHz

Ku 14GHz 12GHz

V Acima de 30GHz Em estudo

Vantagem Atingem áreas geograficamente remotas. Não há taxas de aluguel de linhas para os donos do satélite.

Desvantagem Atraso da propagação (alta latência). Número limitado de satélites. Alto custo de implementação e manutenção. Período limitado de operação. Interferências (chuva, nevoeiro, poluição). Suscetíveis a intrusão.

Sistema de Comunicação Satélite


Projetos

Teledesic Network: 840 satélites de órbita baixa (entre 300 e 1200 milhas) para voz, dados e video. Possui baixo atraso de propagação.

Iridium: serviço de telefonia celular via satélite. Custo alto.

Globalstar: cobre algumas áreas do planeta (entre as latitudes 700 norte e 700 sul).

Sistemas de Comunicação Satélite


Globalstar

Infra-Estrutura de RedesSistemas de Micro-ondas Ondas RF na faixa de 2 a 40GHz; Transmissão de linha visada; Possui pequeno comprimento: sofre degradação ao encontrarem

obstruções; A curvatura da terra pode tornar-se um fator limitante;

Infra-Estrutura de RedesMicro-ondasAs freqüências são controladas pelo governo (necessário autorização) Os canais trabalham tipicamente com velocidades de 1 a 10Mbps. Utiliza antenas parabólicas direcionais. Desvantagens

Propagação afetada por tempestades e fenômenos atmosféricos. Interferências eletromagnéticas e monitoração do sinal.

Infra-Estrutura de RedesBluetooth Uso de ondas RF permanente, de curto alcance e de baixa potência; Criado pelo Ericson (1994): chamadas de portáteis via telefone

celular. Freqüência de operação em 2,4 GHz, em uma distância de 10 m

compartilham até 720 kbps; Aplicações:

fone de ouvido de um telefone celular; impressoras, teclado e mouse; MP3 player; redes domésticas para monitorar aparelho de ar-condicionado,

forno, etc.

Fone de ouvido Cartão de PDA


Access Point

Adaptador para USBAdaptador para USB

PC Card

Adaptador para impressora

Bluetooth


Wi-Fi (Wireless Fidelity)

Nome comercial para o comitê 802.11 do IEEE.

Divide-se em 3 padrões, que integram a chamada arquitetura 802.11x:

802.11b: frequencia de 2,4 GHz. Taxa de transferência: 11 Mbps (real: 5,2 Mbps).

802.11a: frequencia de 5 GHz. Taxa de transferência: 54 Mbps (real: 28 Mbps). Não pode ser utilizada no continente europeu.

802.11g: frequencia de 2,4 Ghz. Taxa de transmissão: 54 Mbps. Dispositivos com compactação de dados: 108 Mbps.


Topologia da Rede

Cada computador é chamado de estação, indicado pela sigla STA (station).

Pode ser configurada como:

Ponto-a-ponto (peer-to-peer), neste caso chamada de rede Ad-Hoc, em que 2 ou mais STA falam diretamente uma com a outra.

Modo infra-estrutura, em que a comunicação é centralizada em um ponto de acesso (Acess Point) em que toda comunicação entra as STA é realizada por este ponto de acesso.


Topologia da Rede Ad-Hoc Vem do latim e significa “apenas para este propósito”.

Comunicação entre equipamentos, sem o uso de um concentrador para redes sem fio.

Nestes modo qualquer máquina pode se comunicar com qualquer outra máquina, desde que uma esteja situada dentro da zona de alcance de sinal da outra.


Topologia da Rede – Infra-estrutura Quando os nós são interconectados entre si ou entre outras redes

através de um Access Point (AP).

Pontos de acesso são utilizados para todas as comunicações em redes nesta topologia.

A comunicação entre 2 estações é a seguinte: primeiro a estação origem envia os dados ao AP e em seguida este transfere os pacotes à estação destino.


Tecnologia de rede sem fio para abrangência de uma cidade.

WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Estudo de caso:

Montar uma rede WiFi para 49 pontos de uma empresa,

espelhadas em uma área urbana com raio de 35Km.

Como obstáculos prédios, lagos, topografia acidentada,

distâncias superiores a 8 Km, com mais de 25 usuários e

em áreas com alta poluição de espectro.

Inicialmente constatou-se que muitos dos pontos não

têm visada entre si.

Alguns estão em áreas em que não há um prédio no

qual se poderia instalar uma antena e em diversos seriam

necessárias obras civis para a instalação de torres para

antenas.

WMAN´s


Padrão 802.16 : padrão que define novas tecnologias de redes sem fio que serão utilizadas nas comunicações sem fio metropolitana;

50 km de distância em área livre com acesso à internet sem fio, em velocidade de até 74 Mbps. 8 a 10 km em áreas de alta densidade populacional.

Capacidade de atender milhares de usuários com 1 única estação base.

Conforme indica a Intel, o grupo de trabalho do padrão IEEE 802.16 estão investindo na evolução da operação fixa à portabilidade e mobilidade. A 802.16e corrigirá a especificação base para habilitar a operação fixa, a portátil e a móvel. Os grupos 802.16f e 802.16g se encarregam das interfaces de administração da operação fixa e móvel.

A modulação utilizada (OFDM) é capaz de transmitir múltiplos sinais simultaneamente e em diferentes frequencias.

WMAN´s – WiMaxCaracterísticas


A Intel criou uma rede de internet sem fio de alta velocidade em Parintins (AM). Em parceira com o governo a companhia instalou uma rede WiMAX em um centro de saúde, 2 escolas públicas, um centro comunitário e na universidade locais.

Teve como objetivo, além de testar a implantação e operabilidade da rede, oferecer melhorias em saúde e educação com a tecnologia. Estima-se que a rede serviu cerca de 1,5 mil estudantes e 10 mil membros da comunidade de Parintins, que tem 114 mil habitantes.

Participam do projeto: Intel, CISCO, CPqD. Embratel, Proxim, Fundação Bradesco, Universidade Estadual da Amazônia, Universidade Federal da Amazônia e Universidade de São Paulo.

Investimento de US$ 1 bilhão Fonte: Information Week – 13 de outubro de 2006

WMAN´s – WiMaxCaso brasileiro


Rede celular: ser wireless e oferecer distribuição das áreas de cobertura.

Celular: rede formada por células. As células são estações rádio-base ou antenas com capacidade de cobertura limitada a uma determinada região.

Para formar uma rede com cobertura abrangente utilizam-se várias células, como mostra a figura abaixo.

WWAN´s

Infra-Estrutura de RedesRede Celular – Componentes


Radio Frequency Identification – RFIDTermo genérico para tecnologias que utilizam ondas de rádio como

meio para identificação automática de itens individuais. É composto por:

Tags – composto por chip + antena sendo fixado no item a ser identificado.

Leitor – Captura e/ou altera as informações armazenadas nos tags.

Infra-Estrutura de RedesRFID

Aplicações

Controle de Acesso. Cadeia de Suprimentos – Logística. Pedágios (Sem Parar) Vale Transporte (ônibus). Comandas (Restaurantes / Casas Noturnas) Informações sobre o produto (roupas). Histórico de manutenções.Pecuária (rastreamento de bovinos, caprinos etc)


Freqüências de Operação

Baixa – 125 KHz. (alcance ~ até 30cm) Alta – 13,56 MHz. (até 90 cm) UHF – 850-900 MHz.(de 3m à 6m)

Problemas Leitores: Colisões / Duplicidade. Tags: Colisões vários tags respondendo

simultaneamente. Metal e água. interferência com rede 802.11



RFID x Código de Barras

Características RFID Código de Barras

Resistência Mecânica Alta Baixa

Formatos Variados Etiquetas

Exige Contato Visual Não Sim

Vida Útil Alta Baixa

Possibilidade de Escrita Sim Não

Leitura Simultânea Sim Não

Dados Armazenados Alta Baixa

Funções Adicionais Sim Não

Segurança Alta Baixa

Custo Inicial Alto Baixo

Custo de Manutenção Baixo Alto

Reutilização Sim Não


Rede MeshRedes com topologia dinâmica, variável e de crescimento orgânico, constituída por nós cuja comunicação, no nível físico, é feita através de variantes do padrão IEEE 802.11 e 802.16, e cujo roteamento é dinâmico. Sua evolução é a partir das redes móveis ad-hoc.


Rede MeshO backbone da rede mesh é sem fio e o acesso dos nós clientes podem ocorrer com ou sem fio.

Exemplos de projetos pilotos:Niterói (RJ)

MIT (EUA)

Califórnia (EUA)

Grécia

Objetivos:Oferecer acesso a internet a Universidades e escolas próximas.

Construção de cidades digitais (Dublin, Taipei, Pittsburgh e Filadélfia).

Construção de redes de acesso comunitárias permitindo acesso à Internet para os que não podem arcar com altos custos de conexão de faixa larga tradicional.


Rede Mesh

A maioria das redes 802.11 requer que o cliente se desconecte e reconecte aos pontos de acesso à medida que percorre uma área de cobertura.

Com uma rede mesh, não há a queda ou atraso típicos de sistemas que demandam a reconexão.

As redes mesh também evitam o efeito de latência e a redução em largura de banda vistos usualmente na maioria dos sistemas 802.11 à medida que o usuário se afasta de pontos de acesso.

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