Redes LAN/MAN Wireless II: Protocolo 802.11 Show A figura 2 apresenta o posicionamento na estrutura de camadas OSI [6] do protocolo 802.11. Figura 2: Camadas Física e de Enlace de uma rede 802.11. Camada Física (PHY) As funções dessa camada são:
Na camada física, o 802.11 define uma série de padrões de transmissão e codificação para comunicações sem fio, sendo os mais comuns: FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrun), DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) e OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Os padrões de rede sem fio para essa camada são:
Camada de Enlace O padrão 802 define duas camadas separadas, o LLC (Logical Link Control) e o MAC (Media Access Control), para a camada de enlace de dados do modelo OSI. As funções da camada MAC são:
As funções da camada LLC são:
O quadro MAC do 802.11, como mostrado na Figura 3, consiste em um cabeçalho (header) MAC, o corpo do quadro e o campo FCS (frame check sequence). Os números na figura representam o número de bytes de cada campo.
A descrição dos campos é apresentada a seguir. Frame Control Field (Campo de Controle do Quadro) Esse quadro contém informações de controle usado para definir o tipo de Quadro MAC 802.11. A estrutura desse quadro é mostrada na Figura 4.
No quadro de controle, temos:
Duration/ID Field (Duração/ID Campo) Esse campo é usado para todos os campos de controle, exceto com o subtype chamado Power Save (PS) Poll, para indicar o tempo restante necessário para receber a próxima transmissão. Quando é usado o subtipo PS Poll, esse campo contém a AID (Associaton Identity) da estação que está transmitindo. Para a reserva virtual usando-se CTS/RTS esse campo contém o período de tempo que o meio vai ficar ocupado. Address Field (Campo Endereço) Dependendo do tipo de quadro, os 4 campos de endereço irão conter uma combinação dos seguintes tipos de endereços, conforme ilustrado na tabela 1:
Sequence Control (Controle de Seqüência) Esse campo contém dois subcampos, conforme mostra a Figura 5:
Frame Body (Corpo do Quadro) Contém a informação específica de dados ou de gerenciamento. Frame Check Sequence – FCS (Seqüência de Verificação do Quadro) O transmissor do quadro aplica um CRC-32 (Cyclic Redundancy Check) sobre todos os campos do cabeçalho MAC e sobre o corpo do quadro para gerar o FCS. O receptor do quadro utiliza-se do mesmo CRC para determinar o seu próprio valor de FCS e então verificar se ocorreu ou não erro durante a transmissão. Protocolo DFWMAC Além de definir um mecanismo para transmissão física usando radiofreqüência ou infravermelho, o IEEE definiu um protocolo de acesso ao meio (subcamada MAC do nível de enlace de dados), denominado de DFWMAC (Distributed Foundation Wireless Medium Access Control), que suporta dois métodos de acesso: um método distribuído básico, que é obrigatório; e um método centralizado, que é opcional, podendo esses dois métodos coexistir (IEEE 802.11a), o protocolo de acesso ao meio das redes 802.11 também trata de problemas relacionados com estações que se deslocam para outras células (roaming) e com estações perdidas (hidden node). O método de acesso distribuído forma a base sobre a qual é construído o método centralizado. Os dois métodos, que também podem ser chamados de Funções de Coordenação (Coordination Functions), são usados para dar suporte à transmissão de tráfego assíncrono ou tráfego com retardo limitado (time bounded). Uma função de coordenação é usada para decidir quando uma estação tem permissão para transmitir. Na Função de Coordenação Distribuída (Distributed Coordination Functions - DCF), essa decisão é realizada individualmente pelos pontos da rede, podendo dessa forma ocorrer colisões. Na função de coordenação centralizada, também chamada de função pontual (Point Coordination Function - PCF), a decisão de quando transmitir é centralizada em um ponto especial que determina qual estação deve transmitir e em que momento, evitando teoricamente a ocorrência de colisões. Na seqüência, seguem detalhes do funcionamento dessas duas funções. Função de Coordenação Distribuída (DCF) Representa o método de acesso básico do protocolo DFWMAC. É uma função conhecida como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) com reconhecimento. A DCF trabalha semelhantemente a função CSMA/CD da tecnologia de rede local cabeada (Padrão Ethernet 802.3), apenas com uma diferença: o protocolo CSMA/CD do Ethernet controla as colisões quando elas ocorrem, enquanto que o protocolo CSMA/CA do padrão sem fio apenas tenta evitar as colisões. A utilização dessa função distribuída é obrigatória para todas as estações e pontos de acesso, nas configurações Ad Hoc e com infra-estrutura, e ela, a DCF, trabalha da seguinte maneira, quando uma estação deseja transmitir:
No método CSMA/CA pode ocorrer colisões e esse método não garante a entrega correta dos dados. Com isso, uma estação após transmitir um quadro, necessita de um aviso de recebimento que deve ser enviado pela estação destino. Para isso, a estação que enviou o quadro aguarda um tempo (timeout) pelo aviso de recebimento do quadro por parte da estação destino. Caso esse aviso não chegue no tempo considerado, a estação origem realiza novamente a transmissão do quadro. Para melhorar a transmissão de dados, o protocolo DFWMAC acrescenta ao método CSMA/CA com reconhecimento, um mecanismo opcional que envolve a troca de quadros de controle RTS (Request To Send) e CTS (Clear To Send) antes da transmissão de quadros de dados. Esse mecanismo funciona da seguinte forma:
A Figura 6 apresenta a troca de dados para a transmissão de informações, usando o mecanismo opcional com RTS e CTS.
O mecanismo básico do controle de acesso DFWMAC é ilustrado na Figura 7, nela podemos observar que uma estação com quadros para transmitir deve “sentir” o meio livre por um período de tempo.
O método de acesso CSMA/CA inclui os seguintes parâmetros:
Função de Coordenação Pontual (PCF) Trata-se de uma função opcional que pode ser inserida no protocolo DFWMAC, sendo construída sobre uma função de coordenação distribuída (DCF). É implementada através de um mecanismo de acesso ordenado ao meio, que suporta a transmissão de tráfego com retardo limitado ou tráfego assíncrono. Para a integração dessas duas funções – pontual e distribuída – é utilizado o conceito de superquadro, fazendo com que o protocolo possa trabalhar de uma forma em que a função pontual assuma o controle da transmissão, para evitar a ocorrência de colisões. Para isso, o protocolo DFWMAC divide o tempo em períodos denominados superquadros, que consiste em dois intervalos de tempo consecutivos, que são usados da seguinte maneira:
Quais são os padrões IEEE?IEEE 802.3 e variações: conhecidos como LAN Ethernet. IEEE 802.1: tecnologias para interligação de LANs. IEEE 802.11 e variações: conhecidos como WLAN (redes locais sem-fio), o que inclui WiFi. IEEE 802.15: padrões para WPAN (redes pessoais sem-fio), incluindo Bluetooth.
Quais são as camadas do protocolo IEEE e quais são as suas funções?Resumo. Quantas camadas possui o padrão IEEE 802?O projeto IEEE 802 foi iniciado em 1980 com o objetivo de elaborar padrões para redes locais e metropolitanas, primariamente para as camadas 1 (física) e 2 (enlace) do modelo OSI. Padrões para Redes Locais (cont.)
Qual dos grupos do IEEE padronizou a tecnologia Ethernet?Se as redes Ethernet são denotadas pelo IEEE 802.3, as redes Wi-Fi ficaram com as normas definidas pelo prefixo 802.11.
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