UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU

CENTRO DE CIENCIAS TÉCNOLOGICAS

ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES

MARLON RAFAEL COSTA

AVALIAÇÂO DA IMPLANTAÇÂO DE HANDOFF EM REDES WI-FI

BLUMENAU – SC

2014

MARLON RAFAEL COSTA

AVALIAÇÂO DA IMPLANTAÇÂO DE HANDOFF EM REDES WI-FI

Trabalho de conclusão de curso apresentado

para avaliação no curso de Engenharia de

Telecomunicações, Departamento de

Engenharia Elétrica e Telecomunicações,

Centro de Ciências Tecnológicas da

Universidade Regional de Blumenau, como

requisito parcial para obtenção do grau de

Engenheiro de Telecomunicações.

Professor Francisco Adell Péricas, Ms –

Orientador.

BLUEMENAU – SC

2014

MARLON RAFAEL COSTA

AVALIAÇÂO DA IMPLANTAÇÂO DE HANDOFF EM REDES WI-FI

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado, como exigência parcial para

obtenção de título de Graduação do curso de

engenharia de telecomunicações do centro de

ciências tecnológicas, da Universidade

Regional de Blumenau, pela banca

examinadora formada por:

Aprovado em: 11 / 08 / 2014

AGRADECIMENTOS

Dedico este trabalho aos meus pais e irmãos que direta ou indiretamente me apoiaram

desde do início desta jornada acadêmica e a minha esposa que me apoia neste momento

final do curso de graduação.

E também a empresa Cia Hering, na qual exerço minha atividade profissional e aonde

foi possível realizar as pesquisas para esta trabalho.

RESUMO

Este estudo apresenta uma análise de um processo muito comum nas redes sem fio no

wireless, mas comumente não muito notado: o handoff. A proposta deste estudo

consiste na análise deste processo, desde sua forma mais simples até a mais elaborada,

permitindo desta maneira o entendimento sob a sua forma de operação e funcionamento.

Desta feita, será possível identificar possibilidade de melhorar a conectividade de

dispositivos móveis conectados a uma rede sem fio.

Palavras-chave: Handoff. Wi-Fi. Wireless. IEEE 802.11. Roaming.

ABSTRACT

This study shows an analysis of a very common process in wireless networks, but

not very commonly noticed: the handoff. The purpose of this study is to analyze this

process the handoff from simplest to the most elaborate way, thus, it will allow the

complement understanding of its style of operation and functioning.

Then, it will be possible to identify the potential to improve the connectivity of

mobile devices connected to a wireless network.

Keywords: Handoff. Wireless Wi-Fi. IEEE 802.11. Roaming.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Propagação da Onda Eletromagnética ......................................................................... 12

Figura 2: Logo Wi-Fi Aliance. ....................................................................................................... 12

Figura 3: Exemplo de ESS ............................................................................................................ 17

Figura 4 - Ilustração dos cenários para análises. ......................................................................... 19

Figura 5 - Captura dos Beacons das redes sendo propagadas. ................................................... 20

Figura 6 - Probe Response ........................................................................................................... 20

Figura 7 - Solicitação de endereço DHCP .................................................................................... 22

Figura 8 - DHCP respondendo a solicitação para o dispositivo móvel. ....................................... 23

Figura 9 - Processo de Handoff – Graficamente. ........................................................................ 26

Figura 10 - Pacotes IAPP sendo trocados entre as antenas. ....................................................... 27

Figura 11 - Identificando o Pacote IAPP. ..................................................................................... 28

Figura 12 - Dados transportados no pacote IAPP. ...................................................................... 28

Figura 13 - AP´s sem supervisão de controladora. ...................................................................... 30

Figura 14 - AP´s ligados a uma controladora de gerencia. .......................................................... 30

Figura 15 - Ap´s ligados a uma controladora de virtualização de rede Wireless. ....................... 31

LISTA DE ABREVIATURAS

IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers

ANATEL – Agência Nacional de Telecomunicações

BSA - Basic Service Area

BSS - Basic Service Set

ESS – Extend Service Set

AP – Access Point

DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol

GSM – Sistema Global de Celular

MAC – Media Access Control

PDA – Personal digital Assitant

GHz - Giga Hertz

LAN – Local Area Network

VOIP – Voice over Internet Protocol

OEM – Onda Eletromagnética

Wi-Fi – Wireless Fidelity

WECA – Wireless Ethernet Compatibility Alliance

MIMO – Multiple-Input, Multiple-Output

MU-MIMO – Mult-User MIMO

SSID – Set Service Identifier

WEP – Wired Equivalent Privacy

IAPP – Inter-Access Point Protocol

RSSI – Received Signal Strenght Inicator

dB – Decibel

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 10

2. COMO FUNCIONA UMA TRANSMISSÃO SEM FIO OU WIRELESS. ....................... 11

2.1 O QUE É WI-FI?............................................................................................................. 12

2.2 INICIO DA PADRONIZAÇÃO IEEE 802.11 ................................................................ 13

2.2.1 802.11 (ORIGINAL) ............................................................................................... 13

2.2.2 802.11b .................................................................................................................... 14

2.2.3 802.11a .................................................................................................................... 14

2.2.4 802.11g .................................................................................................................... 14

2.2.5 802.11n .................................................................................................................... 14

2.2.6 802.11ac .................................................................................................................. 15

2.3 O QUE É ROAMING E HANDOFF? ............................................................................ 15

2.3.1 ROAMING .............................................................................................................. 16

2.3.2 HANDOFF .............................................................................................................. 16

2.4 POR QUE É NECESSÁRIO O HANDOFF? ................................................................. 16

2.5 ANALISANDO O HANDOFF. ...................................................................................... 18

2.5.1 ESCUTANDO A REDE ......................................................................................... 19

2.5.2 CONECTANDO –SE À REDE .................................................................................... 21

2.5.3 EXECUTANDO O HANDOFF .................................................................................... 23

2.5.4 FASES PARA ACONTECER O HANDOFF ......................................................... 24

2.6 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS PARA REDUZIR O PROCESSO DE

HANDOFF .................................................................................................................................. 29

3 CONCLUSÃO .................................................................................................................... 32

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 33

10

1. INTRODUÇÃO

Entre tantas tecnologias de conectividade de rede, a rede sem fio vem

crescendo cada vez mais. Com a popularização de notebooks, PDAs e outros

dispositivos portáteis, a rede wireless se torna essencial para conexão a uma rede, sendo

ela local ou até mesmo a internet.

Assim, com a diversidade de redes sendo propagadas, surgem os problemas,

que alguns projetos não conseguem resolver satisfatoriamente. Um destes problemas é o

Handoff dos dispositivos móveis, sendo este facilmente identificado e percebido em

grandes redes.

Este trabalho de conclusão de curso se propõe a analisar a teoria do

funcionamento do Handoff, sugerindo melhorias para minimizar a questão.

11

2. COMO FUNCIONA UMA TRANSMISSÃO SEM FIO OU

WIRELESS.

Uma rede wireless ou na sua tradução livre “rede sem fio” é uma rede de dados

onde as conexões entre os dispositivos móveis e as antenas ou dispositivos de

propagação de sinal acontecem sem contato nenhum, ou seja, via o ar ou vácuo.

O fenômeno físico que faz tornar esta comunicação possível é a OEM (Onda

Eletromagnética), que é formada com o trabalho conjunto de outros dois fenômenos: o

Campo Magnético e a Corrente Elétrica Alternada.

A teoria básica da corrente alternada estabelece que quando um meio condutor

recebe uma corrente elétrica, em volta do mesmo é criado um campo magnético. E se

um condutor fechado for colocado dentro de um campo magnético, a variação do fluxo

magnético induzirá no condutor uma corrente elétrica, que automaticamente induzirá

uma tensão no condutor.

Na realidade a tensão é induzida mesmo que não se tenha um condutor no

campo, sendo assim a tensão induzida no espaço na realidade é um Campo Elétrico.

Desta forma o campo magnético cria no espaço um campo elétrico variável. Este campo

elétrico por sua vez produz uma corrente de deslocamento que gera um campo

magnético, o qual em sua volta cria um campo elétrico e assim por diante. Este processo

tem o nome de indução eletromagnética, e, portanto a combinação dos campos é

denominada de campo eletromagnético.

Em um campo de irradiação eletromagnética, as linhas do campo elétrico se

fecham sobre si mesmas, não estando unidas as cargas elétricas; e as linhas do campo

magnético não estão relacionadas à corrente em um condutor. Os campos são

verdadeiramente independentes, como se houvessem sido liberados no espaço. Há,

portanto, uma ideia de movimento no processo, sendo esta propagação denominada

onda eletromagnética.

A figura 1 ilustra a propagação de uma onda eletromagnética.

12

2.1 O QUE É WI-FI?

O termo Wi-Fi é uma marca registrada da Wi-Fi Alliance. Hoje é o termo mais

usado no mundo para se referir ao real nome do padrão da tecnologia de rede sem fios, a

norma IEEE 802.11.

Wi-Fi é a abreviação de “wireless fidelity” ou “fidelidade sem fio”. Este termo

teve origem baseado nos aparelhos de som que a partir dos anos de 1950 eram

fabricados expondo o termo “Hi-Fi”, que demonstrava que a tecnologia de som do

aparelho era superior a outros.

Para uso pessoal, esta modalidade não necessita de licenciamento da ANATEL.

Para distribuição de sinal mesmo que para um vizinho residencial, pode já ser

Figura 2: Logo Wi-Fi Aliance.

Fonte: www.wi-fi.org

Figura 1: Propagação da Onda Eletromagnética

Fonte: crv.educacao.mg.gov.br

13

caracterizado pela ANATEL como uma forma comercial e neste caso é necessário o

licenciamento.

2.2 INICIO DA PADRONIZAÇÃO IEEE 802.11

Devido a diversos padrões de fabricantes, logo a IEEE especificou o padrão, e,

para dar força na divulgação da padronização do Wi-Fi, nasceu em 1999 a WECA

(Wireless Ethernet Compatibility Alliance), que seria a junção de empresas como Nokia,

3Com, a atualmente Alcatel-Lucent e Symbol Technologies (adquirida pela Motorola),

que em 2003 passou a se chamar Wi-Fi Alliance. Atualmente a Wi-Fi Alliance possui

mais de 300 empresas associadas. É ela que faz com que uma nova empresa com uma

nova marca e linha de produtos seja homologada no padrão IEEE 802.11 nos seus

equipamentos. Isso significa que nem todo produto que disponibilize o IEEE 802.11

seja Wi-Fi, ele precisa ser avaliado pela Wi-Fi Alliance para garantir que a

interoperabilidade ocorra sem problemas.

O padrão IEEE 802.11 não é muito diferente do IEEE 802.3, que é o padrão

das redes com fio, a ethernet. A principal diferença é o meio físico de transmissão. Uma

grande vantagem é que não foi necessária nenhuma criação de um novo protocolo para

que esta comunicação ocorresse.

O Wi-Fi trabalha com quatorze canais nas frequências de 2,4GHz a 2,484GHz

e na frequência de 5,180Ghz a 5,805GHz, a quantidade de canais é variado nos

continentes. E mais especificamente em alguns países, devido a cada um ter sua

restrição para estas frequências.

2.2.1 802.11 (ORIGINAL)

A primeira versão foi lançada em 1997, hoje conhecida como 802.11 Legacy.

Sua taxa de transmissão é de 1 Mbps ou 2 Mbps. [10]

14

2.2.2 802.11b

Em 1999, foi lançado a versão 802.11b, que utiliza os mesmos canais de

transmissão do 802.11 Legacy. A velocidade nominal pode ser de 1 Mbps, 2 Mbps, 5,5

Mbps e 11 Mbps. A área de cobertura pode chegar a 300 metros em lugares abertos e a

50 metros em lugares fechados. Este padrão foi o primeiro a ser adotado em larga

escala, popularizando o Wi-Fi. [10]

2.2.3 802.11a

Foi disponibilizado praticamente na mesma época do 802.11b. Sua principal

característica é trabalhar em faixas maiores de velocidades, de 6 Mbps a 54 Mbps.

Possui uma frequência diferente, a de 5GHz.

Existe uma vantagem e uma desvantagem. Por ser uma frequência muito pouco

usada é mais imune a interferências, mas as maiorias dos países não possuem

regulamentação para operar nela, assim não ficou muito popular. [10]

2.2.4 802.11g

Disponibilizado em 2003, é tido como o sucesso do 802.11b, isso por que os

dois padrões conversam tranquilamente entre si, com uma limitação: se o dispositivo

móvel for apenas 802.11b a velocidade fica limitada a deste padrão, mesmo que o AP

(Access Point) tenha possibilidade de transmitir em 802.11g.

Pode trabalhar com taxas de transmissão de até 54 Mbps. [10]

2.2.5 802.11n

O desenvolvimento foi iniciado em 2004 e foi finalizado só em setembro de

2009. A taxa de transmissão pode chegar a 300 Mbps. A principal característica é o uso

de um esquema de transmissão chamado MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output), que

15

torna possível a utilização de múltiplos transmissores e receptores (antenas) em um

único AP (Access Point). Este esquema de transmissão aproveita-se dos múltiplos

caminhos que uma onda eletromagnética pode tomar e também assim cada antena do

AP pode estar realizando apenas uma operação, assim ajudando no processamento dos

sinais.

Comumente os AP´s que transmitem o 802.11n tem três antenas.

Quanto à frequência utilizada, trabalha tanto na faixa de 2.4 GHz quanto na

faixa de 5 GHz. [10]

2.2.6 802.11ac

O sucessor do 802.11n é o 802.11ac, finalizado no ano de 2013. Sua principal

vantagem está em prometer taxas de transmissão de 450 Mbps a 1 Gbps.

Trabalhara na frequência de 5 Ghz e possuirá técnicas mais avançadas de

modulação, o esquema MU-MIMO (Mult-User MIMO), que permite a transmissão e

recepção de sinal de vários terminais, como se estes trabalhassem de maneira mais

colaborativa, na mesma frequência. [10]

2.3 O QUE É ROAMING E HANDOFF?

Quando o sistema de celular GSM foi implantado e ficou popular, o roaming

ficou também bem conhecido, já que habilitava a locomoção geográfica dos aparelhos

celulares. Mas este termo ficou tão amplo que para qualquer processo referente a

dispositivos móveis e seus pontos de acesso (APs) foi chamado de roaming.

A seguir é apresentada a diferença dos termos Handoff e Roaming e também a

explicação do porquê do seu uso.

16

2.3.1 ROAMING

É um termo amplamente empregado na telefonia móvel, onde o dispositivo

móvel move-se geograficamente com a capacidade de continuar disponível mesmo

mudando para redes de outras operadoras. Ou seja, o Roaming é a capacidade de se

manter conectado à rede, mas fora da sua rede original.

2.3.2 HANDOFF

É a habilidade de um dispositivo móvel manter-se conectado à rede, mudando

de AP (Access Point), mas sem sair da rede de origem. No caso de uma rede sem fio,

por exemplo, onde uma empresa deseja cobrir com Wi-Fi um escritório de quinhentos

metros quadrados, e que contém divisórias, colunas, etc., então é necessário mais de um

AP, e se um usuário com um notebook mover-se entre as extremidades do escritório

obrigatoriamente mudará de AP. Se este ocorrer mantendo-se conectado na rede, isso é

denominado Handoff.

2.4 POR QUE É NECESSÁRIO O HANDOFF?

A arquitetura adotada pelo projeto 802.11 para redes sem fio baseia-se na

divisão da área de coberta por células (estações de rádio-base chamados de Access Point

ou apenas de AP). As células tem o nome de BSA (Basic Service Area). Um conjunto

de estações constitui um BSS (Basic Service Set).

O tamanho de uma BSA depende das características do ambiente e dos

transmissores e receptores usados nas estações. E também da tecnologia que está sendo

propagada. Uma área geográfica de dez quilômetros quadrados, para telefonia analógica

pode ser coberta com apenas uma BSA, mas com a telefonia digital GSM, 3G e 4G, é

necessário mais de uma para evitar ruídos na transmissão e sobrecarga dos

equipamentos.

17

Para esta cobertura as BSAs têm sua interligação feita por outro meio físico:

fibra óptica, fios metálicos ou outros links de rádio de longo alcance e direcionais.

Este sistema de distribuição que faz o conjunto de BSSs se comunicarem

chama-se de ESS (Extended Service Set).

Dentro de cada ESS, os BSS são identificados com um identificador (ID),

conforme figura 3.

Devido ao grande número de BSAs existentes, faz-se necessário o Handoff.

Esta tecnologia garante de várias formas que um dispositivo móvel possa se locomover

geograficamente entre os BSSs sem a perda de comunicação.

Quem percebe a necessidade de fazer o Handoff é sempre o dispositivo móvel.

Por mais que existam alguns tipos de tecnologias que facilitem e deixem menos

traumática a ação do dispositivo móvel migrar de AP, quem decidirá ou não a troca da

antena fornecedora do sinal é o dispositivo móvel.

Figura 3: Exemplo de ESS

18

2.5 ANALISANDO O HANDOFF.

Para as análises foram utilizados dois cenários.

Para escutar a rede sem fio, na visão do dispositivo móvel, foram utilizados:

Dois access points da Marca Enterasys que têm a capacidade de conversar

entre si e trabalhar em cluster e irradiando o mesmo SSID;

Um notebook com sistema operacional Linux, com a placa de rede sem fio

em modo promíscuo e rodando o programa Wireshark escutando o meio

sem fio;

Um switch de rede, para dar conectividade aos access point a uma rede

LAN;

E um Smartphone para entrar na rede e ser o dispositivo móvel;

Para escutar a rede na visão dos access points, para averiguar a “conversa”

entre os dois equipamentos foram utilizados:

Um switch de rede, com a capacidade de fazer o espelhamento de portas;

Dois access points da Marca Enterasys que tem a capacidade de conversar

entre si e trabalhar em cluster e irradiando o mesmo SSID;

Um notebook com o programa Wireshark rodando, escutando a porta LAN

para capturar pacotes e ver o que se passa na rede.

E um Smartphone para entrar na rede e ser o dispositivo móvel.

A figura 4 ilustra os dois cenários listados anteriormente.

19

2.5.1 ESCUTANDO A REDE

Para iniciar a análise utilizou-se o primeiro cenário para escutar o que se passa

no meio sem fio ao redor do notebook. Este notebook está com a placa de rede sem fio

programada no modo promíscuo, onde ela apenas escutará o meio, não tendo

capacidade de enviar nada ao meio e rodando o programa Wireshark.

O que será visto no programa Wireshark são os quadros de dados chamados

Beacons. São nestes quadros que trafegam as informações das redes disponíveis naquele

access point, sincronismos de dados para conexão à rede entre outros parâmetros. Por

padrão os access points transmitem uma rajada de Beacons a cada cem milissegundos.

A figura 5 mostra o que a placa de rede do notebook está escutando no

momento da análise, onde algumas redes estão sendo propagadas.

A coluna source é a origem do pacote Beacon, são access points Enterasys e a

coluna destination a palavra Broadcast. Isso significa que o access point está

divulgando as redes nele configuradas para todos, quem quiser escutar e se desejar,

tendo as credencias de acesso poderá se conectar nela. Na linha grifada está a rede na

qual se irá trabalhar: o SSID “TCC”.

Figura 4 - Ilustração dos cenários para análises.

20

Aleatoriamente os dispositivos móveis podem requisitar mais informações para

os access points, para verificarem se as redes que estão sendo propagadas estão aptas a

receber conexão do dispositivo móvel.

Na figura 6 um frame de resposta “Probe Response” da solicitação de mais

informações que um dispositivo móvel qualquer solicitou referente a rede TCC.

Observa-se que na coluna source é o access point e a coluna destination o

dispositivo móvel qualquer que estava na região de alcance e pergunta mais

informações sobre a rede TCC.

Figura 5 - Captura dos Beacons das redes sendo propagadas.

Figura 6 - Probe Response

21

Na figura 6 alguns dos parâmetros que foram respondidos ao dispositivo

móvel: SSID, Supported Rates (velocidades suportadas), Current Channel (canal na

qual está ocorrendo a transmissão, Country Information (O plano de canais que está

sendo transmitindo).

2.5.2 CONECTANDO –SE À REDE

Ao conectar à rede TCC, usando um aparelho Smartphone, os pacotes de

negociação das chaves WEP da rede TCC no access point não são possíveis de serem

capturadas, devido a esta comunicação ficar restrita entre a antena e o dispositivo

móvel. E este modelo de antena usada para o trabalho não possui a facilidade de

acompanhar esta tentativa de conexão em algum log ou captura de tela.

Após a troca das chaves de autenticação, o dispositivo móvel necessita ganhar

um endereço de rede IP para poder conversar na rede.

22

Na figura 7, observa-se o pacote de requisição capturado no Wireshark. No

campo source existe o IP 0.0.0.0 que seria o smartphone e está com este parâmetro por

que ele não tem o IP. O campo destination está 255.255.255.255 por que ele disparou a

mensagem para todos na rede, quando que algum servidor DHCP o respondesse

observa-se as linhas grifadas os parâmetros sendo solicitados.

Após a solicitação do pedido, o servidor DHCP da rede irá responder o

endereço IP disponível para o smartphone.

Na figura 8, é mostrado a tela do Wireshark aonde é visualizado a entrega do

IP ao dispositivo móvel, na coluna source há o gateway da rede respondendo ao

destination com o IP 10.0.12.143, que já é o IP do Smartphone, observa-se as linhas

grifadas os parâmetros de máscara de subrede, router (gateway) e domain name server

sendo respondidos ao dispositivo móvel.

Figura 7 - Solicitação de endereço DHCP

23

A partir deste ponto, se não houve nenhum problema, o usuário do dispositivo

móvel digitou a senha corretamente, autenticou, houve a distribuição correta do número

IP e existindo uma rede LAN funcionando, a comunicação pode acontecer

normalmente.

2.5.3 EXECUTANDO O HANDOFF

O processo de Handoff refere-se à troca de mensagens entre os APs e os

dispositivos móveis, resultando numa transferência de conectividade de camada física e

de informações de estado do dispositivo móvel em questão. Assim, para ocorrer o

Handoff, são necessárias três entidades participantes: o dispositivo móvel, o AP de

origem e o AP de destino.

As informações de estado são informações de conectividade, como credenciais

de acesso, nomes da rede em questão, algumas métricas, IP que o dispositivo móvel tem

Figura 8 - DHCP respondendo a solicitação para o dispositivo móvel.

24

na rede entre outras. Estas informações são trocadas via IAPP (Inter-Access Point

Protocol) ou outro protocolo proprietário.

Mas mesmo no IAPP que é especificado na IEEE, não é possível visualizar de

forma clara usando o programa Wireshark, ou seja, não é possível ver o que trafega

dentro do pacote do IAPP, mas é totalmente visível que os dois access points trocam

diversas mensagens quando uma troca de antena está ocorrendo.

A maioria absoluta dos dispositivos móveis usa o RSSI (Received Signal

Strength Indicator), como parâmetro de trabalho. O RSSI é uma medida de sinal

recebido pelo dispositivo móvel que está definido no padrão IEEE 802.11.

A unidade de medida do RSSI é dada em decibel (dB): “...é uma unidade

logarítmica que indica a proporção de uma quantidade física (geralmente

energia ou intensidade) em relação a um nível de referência especificado.”

[9]

Cada fabricante tem seu limiar desta intensidade de sinal, uns fazem o seu

dispositivo móvel realizar o Handoff com -70dBm outros esperam chegar a -90dBm.

Lembrando que quanto mais esta medida se aproximar do zero melhor.

Os motivos para que o dispositivo móvel realize o Handoff são:

Distanciamento entre a antena de origem e a aproximação da de destino;

O AP de origem ser desligado;

A potência de transmissão do AP de origem ser diminuída (RSSI);

Transferência de carga entre antenas.

2.5.4 FASES PARA ACONTECER O HANDOFF

Para que ocorra o Handoff de um equipamento sem fio, ocorrem as seguintes

fases:

1. Varredura (Probe Delay): o dispositivo movendo-se para longe do AP ao

qual ele está ligado e o valor de RSSI começa a cair abaixo de certos níveis

estabelecidos pelo fabricante, o dispositivo cliente envia uma onda de

pacotes denominados Probe request e Probe response, para identificar

25

alternativas de access points iniciando o processo de Handoff. Após a

descoberta de APs acessíveis, o dispositivo seleciona os APs mais

próximos com base em certos critérios, configurados pelo fabricante do

próprio dispositivo, como o RSSI, e então ele seleciona o de melhor sinal

de RSSI.

2. Re-autenticação (Authentication Delay): durante esta fase, o dispositivo

cliente envia um pedido de autenticação para o novo AP, enviando

credenciais e informações de estado, e aguarda uma resposta do AP para

aprovar ou rejeitar o pedido.

3. Re-associação (Reassociation Delay): após aprovação pelo novo AP, o

cliente envia um pedido de re-associação e aguarda uma resposta. Uma vez

que a re-associação é completada, o novo AP envia um pacote para a

dissociação do AP anterior de modo que o encaminhamento das tabelas de

controle podem ser atualizados. O processo de Handoff está concluído.

Todo este processo se devidamente configurado costuma levar menos de 500

milissegundos, onde a fase mais demorada é a varredura para procura de novos APs.

26

A figura 9 demonstra estas fases em um processo de handoff, conforme

exemplificado a seguir.

1. Varredura: as mensagens de A a E são as mensagens trocadas entre o

dispositivo móvel e os APs próximos, onde o dispositivo móvel está

sondando os APs para verificar os possíveis candidatos a APs de destino. A

quantidade de mensagens trocadas varia de 3 a 11.

2. Re-autenticação: esta fase ocorre durante a troca de informações de

autenticação (credenciais). Dependendo do método de autenticação são

trocados de duas a quatro mensagens (as mensagens E e F).

Figura 9 - Processo de Handoff – Graficamente.

Fonte: [2]

27

3. Re-associação: após a autenticação bem sucedida, é enviado um pedido ao

AP de re-associação e voltando um quadro de confirmação o Handoff se

completa (as mensagens G e H).

2.5.5 CAPTURAS DE PACOTES DE IAPP

Agora, com as duas antenas Enterasys instaladas pode-se verificar a captura de

pacotes do IAPP entre as duas antenas. O teste consistirá em baixar o sinal da antena na

qual o Smartphone está conectado desligando o rádio dela e não a antena, para forçar o

Smartphone a migrar para a outra antena que está irradiando o mesmo SSID.

Na figura 10 é verificada a quantidade de mensagens para que ocorra com o

Handoff. Nas colunas Source e Destination aparecem o IP da antena 1 (10.0.13.200) e o

IP da antena 2 (10.0.13.201).

Na figura 11 foi selecionado um dos pacotes trocados entre as antenas, em

destaque o endereço IP delas e o protocolo IAPP.

Figura 10 - Pacotes IAPP sendo trocados entre as antenas.

28

Na figura 12, é destacado o mesmo pacote IAPP mas com a flag “data” em

destaque, aonde em hexadecimal são mostrados os dados que são transportados na troca

de informações deste protocolo.

Figura 12 - Dados transportados no pacote IAPP.

Figura 11 - Identificando o Pacote IAPP.

29

2.6 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS PARA REDUZIR O PROCESSO

DE HANDOFF

Como já esclarecido, o Handoff é um serviço que depende do dispositivo

móvel. Segundo os atuais padrões 802.11, o único método confiável é que os

dispositivos móveis continuem fazendo o Handoff. Caso este processo se perca de

alguma forma ou se atrase haverá perdas de pacotes prejudicando a continuidade da

operação do link.

Existem aplicações muito sensíveis ao Handoff mal feito. A principal delas é a

ligação VOIP, pois uma latência ideal seria entre cem e cento e cinquenta

milissegundos, mas como dito anteriormente um Handoff mal configurado pode levar

quinhentos milissegundos.

Existem algumas formas que ajudam a reduzir o atraso no Handoff nos

dispositivos móveis. A mais indicada é a utilização de controladoras wireless. Seguem

alguma opções:

Múltiplos Access Points mas sem supervisão de uma controladora: esta

é uma forma barata de fazer o Handoff, onde cada AP terá o mesmo SSID e

nível de segurança. Estes APs não se conversam, ou seja, trabalham em

qualquer canal, com qualquer potência. O instalador preverá zonas lógicas

de cobertura onde haverá um nível reduzido de Handoffs. Aqui ocorre um

processo a mais: os endereços IPs dos dispositivos móveis também trocam

de IP a cada Handoff, atrasando ainda mais o processo (figura 13). [5]

30

Controladoras configuradas: configuração utilizada em conjunto com

APs de diversas marcas e modelos, ela apenas garante que todos os APs

tenham a mesma configuração de SSID e nível de segurança. O dispositivo

cliente ainda determina quando ele vai mudar de ponto de acesso, mas o IP

muda. [5]

Controladoras de gerência: esta configuração aperfeiçoa o processo de

Handoff entre os APs, onde o dispositivo cliente ainda gerencia a troca de

APs mas o processo é mais rápido do que o handoff puro. Aqui os APs

trocam informações entre si pela controladora, mas o IP ainda muda (figura

14). [5]

Figura 14 - AP´s ligados a uma controladora de gerencia.

Fonte: [5]

Figura 13 - AP´s sem supervisão de controladora.

Fonte: [5]

31

Controladora que usa virtualização de wireless: é a melhor solução do mercado

atual, aonde a controladora virtualiza a rede sem fio entre todos os APs como

sendo único para o cliente, onde literalmente a controladora monitora e escuta os

APs na rede. Para aplicações empresariais como TelefoniaIP, é a mais indicada.

Mas para usuários caseiros e small-offices, pode ser uma solução muito cara.

Agora os endereços IPs serão os mesmo em todos os APs. Aqui este tipo de

controladora também trabalha como um roteador de camada 3 (figura 15). [5]

É importante lembrar que a melhor solução é a baseada em controladora,

apesar que sempre é o dispositivo móvel que decide a hora de trocar de AP. Mas se o

dispositivo móvel não tiver um bom gerenciamento, o Handoff será problemático.

Dependendo do tipo de rede, o custo de uma controladora pode ser algo

demasiadamente caro para implementá-la. De qualquer forma, dependendo do uso, é

preciso fazer uma avaliação do tipo custo/benefício.

Figura 15 - Ap´s ligados a uma controladora de virtualização de rede Wireless.

Fonte: [5]

32

3 CONCLUSÃO

Este trabalho fez uma apresentação e uma análise de um processo facilitador

para locomoção de dispositivos móveis em uma rede sem fio: o Handoff. Mas uma

cobertura de rede mal projetada pode piorar a situação.

Entende-se que apesar de existir formas para facilitar o processo por parte dos

dispositivos móveis de acesso, a decisão de realizar o Handoff sempre é do dispositivo

móvel.

O trabalho apresentou as possibilidades de melhoria no processo, mas deixou

claro que são caras e portanto cabíveis financeiramente apenas para grandes empresas.

O objetivo do trabalho foi atingido utilizando meios de fácil acesso, não sendo

necessário altos investimentos, como o software Wireshark que é gratuito e um

notebook de performance mediana com sistema operacional Linux com uma

distribuição gratuita.

Sugere-se como próximos trabalhos a possiblidade de usar meio de captura

especializados, como hardware e software empresariais não gratuitos, para averiguar o

quanto é possível avançar na pesquisa deste assunto.

33

BIBLIOGRAFIA

1- CARPENTER, TOM. CWNA Certifed Wireless Network Administrator

Offcial Study Guide (Exam PW0-100) 4 ed. New York : MacGraw-Hill, 2008.

2- MISHRA, Arunesh. SHIN, Minho. ARBAUGH, William. An Empirical

Analysis of the IEEE 802.11 MAC Layer Handoff Process. Paper. University

of Maryland. USA.

3- ORZACH, Yoram. Network Analysis using Wireshark. Packt Publishing Ltd,

2013.

4- SOARES, Luiz Fernando G.LEMOS, Guido. COLCHER, Sergio. Redes de

computadores: das LAN, MANS e WANs as redes ATM. Rio de Janeiro:

Campus, 1995.

5- http://hometoys.com/emagazine.php?art_id=1909. Acesso em: 25 de março de 2014

6- http://pt.wikipedia.org/wiki/Roaming Acesso em: 25 de março de 2014

7- www.cwnp.com/dictionary Acesso em: 02 de abril de 2014

8- http://www.infowester.com/wifi.php. Acesso em: 02 de abril de 2014

9- http://pt.wikipedia.org/wiki/Decibel Acesso em: 01 de maio de 2014

10- www.wi-fi.org Acesso em: 01 de maio de 2014