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IEEE 802.11e
2005
Suporte a Qualidade de Serviço (QoS) na
subcamada MAC
Seguindo a abordagem do DiffServ
802.11 original
Serviço de melhor esforço
Parte do tempo de acesso ao meio desperdiçada com
Fragmentações
Espaços entre quadros
Reconhecimentos
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IEEE 802.11e
Objetivo
Prover suporte a aplicações que precisam de QoS
Voz, áudio e vídeo
Define uma função de acesso chamada HCF
Hybrid Coordination Function
HCF inclui
Mecanismo de acesso baseado em contenção
Enhanced Distributed Channel Access - EDCA
Mecanismo controlado de modo centralizado
HCF Controlled Channel Access - HCCA
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IEEE 802.11e
Tratamento diferenciado para classes de tráfego
(Traffic Classes - TCs) com diferentes requisitos
Diferença para redes IEEE 802.11
QSTAs QoS enhanced Stations
QAP QoS enhanced Access Point
QBSS QoS enhanced BSS
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IEEE 802.11e
Oportunidade de transmissão (Transmission
Opportunity - TXOP)
Intervalo de tempo limitado no qual a estação tem odireito de transmitir uma série de quadros
Definida através de um tempo de início e de umaduração máxima
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IEEE 802.11e - EDCA
QoS baseada na prioridade de acesso ao meio
Diferenciação através de
Variação da quantidade de tempo que uma estaçãoescuta o meio livre antes do backoff ou da transmissão
Tamanho da janela de contenção a ser usada nobackoff
Duração da transmissão de uma estação após obter omeio
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IEEE 802.11e - EDCA
Oito prioridades
Seguindo o padrão IEEE 802.1D
Quatro instâncias da função de coordenação
Executadas em paralelo
Como se fossem MACs virtuais
Associadas a categorias de acesso (AccessCategories - ACs)
ACs identificam
Tráfego de fundo
Melhor esforço
Voz
Vídeo
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IEEE 802.11e - EDCA
Diferenciação na prioridade entre as ACs dada
através de diferentes valores de parâmetros
AIFS
Arbitration Inter-Frame Space
Menor tempo entre o meio livre e o começo da
transmissão de um quadro ou do backoff
Equivale ao DIFS do DCF
CWmin
CWmax
Limite de TXOP
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IEEE 802.11e - EDCA
ACs competem entre si pelas TXOPs e realizam
backoff de forma independente
Duas ou mais ACs podem ter seus temporizadoresexpirados ao mesmo tempo
Estação resolve internamente esses conflitos
TXOP para a AC de maior prioridade
Outra(s) faz(em) backoff
Ganhadora pode transmitir o(s) quadro(s)
Escolha dos parâmetros geralmente associada
ao QAP
Valores padrões podem ser usados quando não háQAP
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IEEE 802.11e - EDCA
Valores padrões para o DSSS e o HR-DSSS
AIFS = SIFSTime + AIFSN x SlotTime
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IEEE 802.11e - HCCA
Permite a reserva de TXOPs junto ao
coordenador híbrido (HC)
Semelhante ao PCF
Contudo
Varredura com QoS pode ocorrer durante o período de
disputa
Escalonamento de pacotes baseado nas especificações
dos tráfegos admitidos
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IEEE 802.11e
Outras funcionalidades
Reconhecimento de blocos
Block Ack
Agregação de diversos reconhecimentos em um quadro
Aumenta a eficiência do meio
Dois tipos
Imediato
Atrasado
Não utilização de reconhecimentos
No Ack
Estabelecimento de enlace direto
Direct-Link Setup - DLS
Usa um enlace entre duas estações que não passa pelo
ponto de acesso
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IEEE 802.11e - quadro de dados
Quadro de dados modificado
Inclusão do campo controle de QoS (2 octetos)
Categoria de tráfego do quadro
Tipo de ACK utilizado
Limite de TXOP
Outros
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IEEE 802.11i
2004
Novos mecanismos de segurança em
criptografia e distribuição de chaves
Criptografia
TKIP
CCMP
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IEEE 802.11i - TKIP
Temporal Key Integrity Protocol
Opcional
Inicialmente chamado WEP2
Baseado no WEP
Implementado por software
Mantém a arquitetura e a operação básica do
WEP
Com algumas alterações
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IEEE 802.11i - TKIP
Principais alterações em relação ao WEP
Usa várias chaves mestras
Usa chaves temporárias derivadas das chaves mestraspara encriptar os quadros
Usa o número de sequência do quadro
Aumenta o IV para 48 bits
Usa gerenciamento de chaves para atualizar as chavesmestras de maneira segura
Usa um novo código de integridade de mensagemchamado Michael no lugar do CRC-32
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IEEE 802.11i - CCMP
Protocolo CTR com CBC-MAC
CTR (Counter Mode) para privacidade
CBC-MAC (Cipher-Block Chaining with MessageAuthentication Code) para autenticação e integridade
Baseado no modo CCM do algoritmo de
criptografia AES
Com chave e tamanho de bloco de 128 bits
CCM
Requer uma nova chave temporal para cada quadro
Usa um número de pacote
Equivalente ao número de sequência do TKIP
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IEEE 802.11n
2009
Criado com objetivo de atingir 100 Mbps na
subcamada MAC
Proposta do padrão aprovada em janeiro de
2006
Três grupos chamados TGn Sync, WWiSE e MITMOTapresentaram a proposta
Introduz o conceito de múltiplas antenas
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IEEE 802.11n - MIMO
Multiple-Input Multiple-Output
Configuração M x N
M antenas transmissoras
N antenas receptoras
Pode chegar a 4 x 4
Aumenta a vazão através de
Multiplexação espacial
Fluxo pode ser quebrado e multiplexado em múltiplos
fluxos espaciais
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IEEE 802.11n
Outras características (camada física)
Junção de canais
Na faixa de 5 GHz
Dois canais de 20 MHz formando 40 MHz
Número de subportadoras de dados
De 48 para 52 (20 MHz)
De 48 para 108 (40 MHz)
Mais uma taxa de código
5/6
Intervalo de guarda
0,8 µs (usado dos padrões anteriores)
0,4 µs
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IEEE 802.11n
Taxas de transmissão são função de
Largura do canal
Modulação
Taxa de código
Quantidade de fluxos espaciais
Depende do número de antenas
Intervalo de guarda
Exemplos a seguir com intervalo de guarda de
800 e 400 ns
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Valores padrões para o DSSS e o HR-DSSS
Principais taxas do IEEE 802.11n com canal de 20 MHz
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Principais taxas do IEEE 802.11n com canal de 40 MHz
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IEEE 802.11n
Outras características (subcamada MAC)
Agregação de quadros em um quadro físico
QoS baseada no IEEE 802.11e
maior eficiência em relação ao IEEE 802.11
padrão
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Bibliografia
Stallings – Capítulo 14
Tanenbaum – Capítulos 1 e 4
Kurose – Capítulo 6
M. Gast, “802.11 Wireless Networks: The
Definite Guide”, O’Reilly, 2a edição, 2005 –
Capítulos 1 a 15
B. Bing, “High-Speed Wireless ATM and LANs”,
Artech House Publishers, 2000 – Capítulo 4