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Evoluindo para uma Rede em Malha Sem Fio

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Academic year: 2021

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Júlio César e Melo

juliomelo@cpdee.ufmg.br

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFMG

Linnyer Beatrys Ruiz

linnyer@dcc.ufmg.br

Departamento de Engenharia Elétrica,

(2)

IEEE 802.11: Wi-Fi

Popularização do padrão

IEEE 802.11

 Surgimento: 1998

 Freqüência de operação: ISM, 2,4 GHz (802.11b/g)  13 canais disponíveis  03 canais ortogonais  Taxas de transmissão:  Taxa ajustável  Limite superior  802.11b: 11 Mbps 802.11g: 54 Mbps

(3)

IEEE 802.11: Wi-Fi

Infra-estrutura

(4)

IEEE 802.11: Wi-Fi

Infra-estrutura

Infra-estrutura

Estrutura centralizada  Topologia em estrela Rede limitada ao alcance do ponto de acesso Velocidade máxima: 54 Mbps (802.11g) ! !

Ad hoc

Ad hoc

Sem infra-estrutura  Topologia em malha Rede formada

conforme alcance dos nós

Velocidade máxima:

(5)

Ad hoc

Ad hoc

IEEE 802.11: Wi-Fi

Infra-estrutura

(6)

IEEE 802.11: Wi-Fi

Infra-estrutura

Infra-estrutura

Estrutura centralizada Rede limitada ao alcance do ponto de acesso Velocidade máxima: 54 Mbps (802.11g)

Ad hoc multi-salto

Ad hoc multi-salto

Sem infra-estrutura Rede expansiva com

introdução de novos nós  Requer protocolo de roteamento de multi-salto Velocidade máxima: 11 Mbps (802.11g)

(7)

Ad hoc multi-salto

Como aumentar a

cobertura da rede?

(8)

Ad hoc multi-salto

Como aumentar a

cobertura da rede?

 Antenas direcionais

Barreira que impede visada direta

(9)

Ad hoc multi-salto

(10)

Ad hoc multi-salto

Aumentam a cobertura Podem reduzir saltos Formam um backbone

sem fio

Roteadores

(11)

Ad hoc multi-salto

Aumentam a cobertura Podem reduzir saltos Formam um backbone

sem fio

Podem ter

antenas e multiplas-tecnologias

Roteadores

Roteadores

WiMax Wi-Fi

(12)

Ad hoc multi-salto

E as demais redes?  Internet

 Rede cabeada da

empresa

Rede sem infra-estrutura,

(13)

“Ad hoc” multi-salto

(14)

“Ad hoc” multi-salto

Formam o backhaul

sem fio

Integram a rede sem

fio com a rede cabeada

Pontos de acesso

(15)

Rede em malha sem fio

Backbone cabeado de Internet Pontos de acesso Roteadores sem fio Nós móveis Backbone sem fio Backhaul sem fio

(16)

Rede em malha sem fio

Backbone cabeado de Internet

Pontos de acesso

Roteadores

sem fio Backbonesem fio

Backhaul sem fio

(17)

Rede em malha sem fio

Desafios

Backbone de grande capacidade  Grande número de clientes

(18)

Rede em malha sem fio

Desafios

Backbone de grande capacidade  Rede heterogênea

 Escalonamento  Muitos caminhos  Diferentes tráfegos

(19)

Rede em malha sem fio

Desafios

Backbone de grande capacidade  Rede heterogênea

 Auto-gerenciamento

 Compartilhamento justo de recursos da rede

 Variações nas condições de canais, padrões de tráfego, contenção

(20)

Rede em malha sem fio

Benefícios

 Redução de custo  Wi-Fi

 Todo ponto de acesso requer cabeamento  Alcance: ~ 100m (sem obstáculos)

 Cobertura aumentada com introdução de novos nós (inclusive

(21)

Rede em malha sem fio

Benefícios

 Redução de custo  Maior escalabilidade

 Roteadores energizados

(22)
(23)

Rede em malha sem fio

Relação entrega por velocidade*

Relação entrega por velocidade*

Par de nós P ac ot es /s eg un do * Experimento realizado com interfaces 802.11b Fonte: Aguayo et al, 2004.

(24)

Rede em malha sem fio

Benefícios

 Redução de custo  Maior escalabilidade  Maior confiabilidade

 Eliminação de pontos únicos de falha  Eliminação de gargalos

(25)

Rede em malha sem fio

Wi-Fi - Infra-estrutura

(26)

Rede em malha sem fio

Auto-reparo

 Vários caminhos

disponíveis entre pares de nós

Distribuição de tráfego

 Tráfego pode ser

distribuído por diferentes caminhos

Rede em malha s/ fio

Rede em malha s/ fio

Ponto único de falha

 Apenas um único

caminho entre pares de nós Ponto de acesso é o gargalo da rede  54 Mbps compartilhados com todos os nós atendidos pelo PA

Wi-Fi - Infra-estrutura

Wi-Fi - Infra-estrutura

(27)

Rede em malha sem fio

Benefícios

 Redução de custo  Maior escalabilidade  Maior confiabilidade  Transparência  Auto-configuração

(28)

Mercado

Tropos

MeshNetworks

LocustWorld

(29)

Mercado

Tropos

MeshNetworks

LocustWorld

(30)

Mercado

Tropos

MeshNetworks

LocustWorld

(31)

Mercado

Tropos

MeshNetworks

LocustWorld

Características

Características

Rádio proprietário  6 Mbps Protocolo proprietário Incorporada à Motorola

(32)

Mercado

Tropos

MeshNetworks

LocustWorld

Crítica

Crítica

Maior parte das

soluções são baseadas em Wi-Fi

 Wi-Fi não permite o

potencial máximo de uma rede em malha sem fio

(33)

IEEE 802.11: Wi-Fi

(34)

IEEE 802.11: Wi-Fi

Ad hoc multi-salto

Ad hoc multi-salto

802.11 é ineficiente para multi-salto Definição de ad hoc para o padrão:  “Rede composta

somente por estações no alcance de

comunicação mútua entre cada um via meio sem fio.”

(35)

Academia

MIT

Microsoft

Rede mesh sobre 802.11b Composta por ~ 50 casas Antenas omni-direcionais

Gateways com antenas direcionais Métrica especial:

 Caminhos com links de boa

qualidade

MIT Roofnet

(36)

Academia

MIT

(37)

Redes comunitárias

Conexões estabelecidas

entre vizinhos

 Surgimento em 1998 utilizando Wi-Fi Toronto Wireless Community Network

(38)
(39)

Padrões

IEEE 802.11s (Wi-Fi, LAN)

 Conexão sem fio entre pontos de acesso

IEEE 802.15 TG5 (WPAN)

Rede em malha com clusters

IEEE 802.16a (WiMax, Broadband)

 Único padrão já definido!

IEEE 802.20 (Mobile Broadband)

 Banda larga com mobilidade e ubiqüidade  Acima de 250 km/h

(40)

Júlio César e Melo

juliomelo@cpdee.ufmg.br

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFMG

(41)

Bibliografia

Akyildiz, I. e Wang, X.. A survey on wireless mesh networks. Em IEEE

Communications Magazine, Set. 2005.

Aguayo, D. et al. MIT Roofnet: Construction of a Community Wireless

Network. Em MIT LCS/AI Student Oxygen Worshop. 2003.

Aguayo, D. et al. Link-level Measurements from an 802.11b Mesh

Network. Em SIGCOMM'04, Ago. 2004, Portland, EUA.

Bruno, R., Conti, M. e Gregori, E.. Mesh Networks: Commodity Multihop

Ad hoc Networks. Em IEEE Communications Magazine, Mar. 2005.

Microsoft Networking Research Group.

http://research.microsoft.com/mesh

MIT Roofnet. http://pdos.lcs.mit.edu/roofnet/

Saiba mais:

http://www.mannasim.dcc.ufmg.br/

Contato:

Júlio César e Melo

mailto:juliomelo@cpdee.ufmg.br

http://www.cpdee.ufmg.br/~juliomelo

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Referências

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