wireless 2.0 novos desafios nas redes sem fio locais · wireless 2.0 novos desafios nas redes sem...
Post on 18-Mar-2020
25 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Wireless 2.0Novos desafios nas redes sem fio locais
Wireless 2.0Novos desafios nas redes sem fio locais
Ibirisol Fontes Ferreira1,2
1Universidade Federal da Bahia2Ponto de Presença da RNP na Bahia
ibirisol@{ufba.br,pop-ba.rnp.br}
GTER 45 | GTS 31, 22/05/2018
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 2
Agenda
IntroduçãoWLAN 2.0Alocação de espectroConceitosBeamformingMU-MIMOAcesso ao meioImplantação e desafiosNos próximos episódios
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 3
Introdução
Aumento da demanda por capacidade de tráfego na rede sem fio
Entre 2016 e 2017 houve um aumento de 65% do tráfego de dados oriundos de dispositivos móveis (ERICSSON, 2017a)Previsão de crescimento anual de 42% até 2023 na América Latina (ERICSSON, 2017a)Entre 60% e 65% do tráfego de usuários móveis escoa por redes Wi-Fi
Crescimento do tráfegos de aplicações até 2023Vídeo a uma taxa de 50% ao anoRedes sociais em cerca 34% ao anoDemanda por Streaming (ERICSSON, 2016b)Negligenciada da gerencia da experiência de usuário (ERICSSON, 2016c)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 4
Introdução
Serviços de rede ao longo das gerações redes móveisFonte: PIRINEN (2014)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 5
Introdução
IEEE-802.11 Standards TimelineFonte: SemFio Networks Apud (OFFICIAL IEEE 802.11 WORKING GROUP PROJECT TIMELINES, 2017)
Am
endm
ents
Stan
dar
ds
1999802.11a 802.11b
2003802.11g 802.11h
2004802.11i
2005802.11e
2008802.11k 802.11r 802.11y
2009802.11n 802.11w
2010802.11p 802.11z
2011802.11v 802.11u 802.11s
2012802.11ad
2013802.11ac 802.11af
2016802.11ah 802.11ai
802.11-1999 802.11-2003 802.11-2007 802.11-2012 802.11-2016 Up Coming 802.11 Standard
1997 1999 2003 2007 2012 2016Prime 802.11-1999 802.11-2003 802.11-2007 802.11-2012 802.11-2016
802.11-1997
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 6
Am
endm
ents
Stan
dar
ds
1999802.11a 802.11b
2003802.11g 802.11h
2004802.11i
2005802.11e
2008802.11k 802.11r 802.11y
2009802.11n 802.11w
2010802.11p 802.11z
2011802.11v 802.11u 802.11s
2012802.11ad
2013802.11ac 802.11af
2016802.11ah 802.11ai
802.11-1999 802.11-2003 802.11-2007 802.11-2012 802.11-2016 Up Coming 802.11 Standard
1997 1999 2003 2007 2012 2016Prime 802.11-1999 802.11-2003 802.11-2007 802.11-2012 802.11-2016
802.11-1997
Introdução
IEEE-802.11 Standards TimelineFonte: SemFio Networks Apud (OFFICIAL IEEE 802.11 WORKING GROUP PROJECT TIMELINES, 2017)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 7
Introdução
Meio Físico
Física
Enlace
Rede
Transporte
Aplicação
Sessão
Apresentação
Meio Físico
Procedimento de Convergência
de Camada Física
Controle de Enlace Lógico
Camada Superiores
Controle de Acesso ao Meio
Dependente do Meio Físico
Modelo de ReferênciaIEEE 802
Modelo de ReferênciaOSI
Serviços de Ponto de Acesso
Escopo do
IEEE 802
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 8
Introdução
Meio Físico
Física
Enlace
Rede
Transporte
Aplicação
Sessão
Apresentação
Meio Físico
Procedimento de Convergência
de Camada Física
Controle de Enlace Lógico
Camada Superiores
Controle de Acesso ao Meio
Dependente do Meio Físico
Modelo de ReferênciaIEEE 802
Modelo de ReferênciaOSI
Serviços de Ponto de Acesso
802.11 FHSS
802.11 DSSS
802.11a/n/ac OFDM
802.11b HR/DSSS
802.11g ERP
802.11 MAC
802.2 LLC
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 9
Introdução
Tecnologia Banda de Frequência Banda de transmissão Lançamento
802.11 2.4 Ghz, Infravermelho 2 Mbps 1997
802.11a 5 GHz 54 Mbps 1999
802.11b 2.4 GHz 11 Mbps 1999
802.11g 2.4 GHz 54 Mbps 2003
802.11n 2.4 GHz, 5 GHz, (permutável ou concorrente) 600 Mbps 2009
802.11ac 5 GHz ~7 Gbps 2013
802.11ad 60 Ghz 7 Gbps 2012
Padrões 802.11Fonte: GAST (2013)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 10
Introdução
Pouca evolução até o 802.11g comparado com os avanços na modulação e codificação do 802.11n e 802.11ac
Até o 802.11n a barreira do Gigabit não tinha sido quebrada
Espectro de 2.4Ghz muito populadoAbaixo do 6 Ghz apenas 5 Ghz possui maior range disponível para uso não licenciado
Intervalos de guarda único de 800ns entre os símbolosGasto de banda com cabeçalhos de controle de acesso (overhead)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 11
WLAN 2.0
FísicoCanais maiores e agregadosUso dinâmico e eficiente do espectro e novas faixasMelhores modulações, codificações e intervalos de guarda Quadros de nível físico (sincronização, HT e VHT)BeamformingMIMO-OFDMSDM
EnlaceAlteração de tamanho máximo do quadroAgregação dos quadrosRTS/CTS retrocompativel
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 12
Alocação de espectro
Canais disponíveis para em 5 GhzFonte: GAST (2013)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 13
Alocação de espectro
Espectro - 5 Ghz (SOARES, 2016)
5 8 2 5
5 8 5 0
U-NII
RADIAÇÃO RESTRITA
5 1 5 0
INDOOR OUTDOOR
INDOOR OUTDOOR
INDOOR
INDOOR INDOOR / OUTDOOR
INDOOR
INDOOR / OUTDOOR
INDOOR OUTDOOR
EUA U-NII
EUROPA HIPERLAN 2
BRASIL (Res. nº365)
200 mW (E.I.R.P.)
1 W (E.I.R.P.)
4 W (E.I.R.P.)
1 W (E.I.R.P.)
200 mW(E.I.R.P.) 1 W (E.I.R.P.)
4 W (E.I.R.P.)
INDOOR / OUTDOOR
1 W (E.I.R.P.)5
2 5 0
5 7 2 5
5 4 7 0
5 3 5 0
200 mW(E.I.R.P.)
WRC-03WAS INCLUI RLAN (MS) WAS INCLUI RLAN (MS)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 14
Conceitos
BeamformingCSI
Implícito (processamento no AP)Explicito (processamento nos clientes)
MU-MIMOMIMO (Diversidade e multiplexação espacial)Transmissão simultânea no DownlinkSeleção do grupo de transmissão
Acesso ao meioAgregação de canais (Channel Bonding)RTS/CTS retrocompativel
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 15
Beamforming
Com a transmissão a onda oscila entre os vales e picosPropagação uniforme com apenas uma fonte de irradiaçãoTransmissão omnidirecional
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 16
Beamforming
Possibilidade controlar a irradiaçãoExcitação em fase ou amplitude
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 17
Beamforming
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 18
Beamforming
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 19
Beamforming
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 20
Processo e nomenclatura do BeamformingFonte: GAST (2013)
Beamforming
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 21
Conceitos
BeamformingCSI
Implícito (processamento no AP)Explicito (processamento nos clientes)
MU-MIMOMIMO (Diversidade e multiplexação espacial)Transmissão simultânea no DownlinkSeleção do grupo de transmissão
Acesso ao meioAgregação de canais (Channel Bonding)RTS/CTS retrocompativel
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 22
MU-MIMO
Time line of key multi-antenna advances.Fonte: HAMPTON (2013)
Time200019501900
1905First phased array
demonstration
WW IIPhased arrays usedin rapidly-steerable
radar
1956First receive diversity
demonstration fortroposcatter communication
1998Alamouti publishes
his transmit diversitymethod & BLAST
technique is demonstrated
2001First introduction ofMIMO techniques incellular system by
Iospan, Inc.
MIMO Era
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 23
MU-MIMO
Antenna configurations and their nomenclaturesFonte: HAMPTON (2013)
Tx Rx
Tx Rx...
...Tx Rx...
Tx... Rx
(a) SISO (Single-Input Single-Output) (b) MISO (Multiple-Input Single-Output)
(c) SIMO (Single-Input Multiple-Output) (d) MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 24
Fonte: (ATHEROS, 2015)
MU-MIMO
Fonte: Making the Most of Multi-User MIMO
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 26
MU-MIMO
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 27
MU-MIMO
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 28
MU-MIMO
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 29
MU-MIMO
Fonte: Johnson e Lane (2015)Uso aprovado pela Aruba, uma empresa da Hewlett Packard Enterprise
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 30
Conceitos
BeamformingCSI
Implícito (processamento no AP)Explicito (processamento nos clientes)
MU-MIMOMIMO (Diversidade e multiplexação espacial)Transmissão simultânea no DownlinkSeleção do grupo de transmissão
Acesso ao meioAgregação de canais (Channel Bonding)RTS/CTS retrocompativel
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 31
Acesso ao meio
Primary and secondary channel nomenclatureFonte: 802.11ac: A Survival Guide (2013)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 32
Bandwidth sharing (time dimension)Fonte: 802.11ac: A Survival Guide (2013)
Acesso ao meio
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 33
802.11ac
802.11n 802.11ac
Canais de 20 e 40 MHz Adiciona os canais de 80 e 160 MHz
Suporta as bandas de 2.4 GHz e 5 GHz Suporta apenas 5 GHz
Suporta BPSK, QPSK, 16-QAM e 64-QAM Adiciona suporte à 256-QAM
Suporta vários tipos de Beamforming explícito (duas pontas)
Suporta apenas Beamforming explícitoNDP
Suporta até quatro fluxos espaciaisSuporta até oito fluxos espaciais partindo dos APs e quatro fluxos espaciais dos dispositivos
Transmissão Single-user Adiciona Transmissão Multi-user
Suporta algumas melhorias da camadaMAC (A-MSDU, A-MPDU)
Suportas as mesmas melhorias da camada MAC, mas traz extensões para acomodar altas taxas de transmissão
Comparação entre o 802.11n e 802.11acFonte: 802.11ac: A Survival Guide (2013)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 34
802.11ac
Tecnologia 20 MHz 40 MHz 80 MHz 160 MHz
802.11b 11 Mbps
802.11a/g 54 Mbps
802.11n (1 SS) 72 Mbps 150 Mbps
802.11ac (1 SS) 87 Mbps 200 Mbps 433 Mbps 867 Mbps
802.11n (2 SS) 144 Mbps 300 Mbps
802.11ac (2 SS) 173 Mbps 400 Mbps 867 Mbps 1.7 Gbps
802.11n (3 SS) 216 Mbps 450 Mbps
802.11ac (3 SS) 289 Mbps 600 Mbps 1.3 Gbps 2.3 Gbps
802.11n (4 SS) 289 Mbps 600 Mbps
802.11ac (4 SS) 347 Mbps 800 Mbps 1.7 Gbps 3.5 Gbps
802.11ac (8 SS) 693 Mbps 1.6 Gbps 3.4 Gbps 6.9 GbpsComparação de taxa de transmissão entre diferentes padrões WLANFonte: 802.11ac: A Survival Guide (2013)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 35
802.11ac
Primary and secondary channel nomenclatureFonte: 802.11ac: A Survival Guide (2013)
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 36
802.11ac
802.11ac Receiver Sensitivity (Down to -91 dBm)Fonte: http://www.revolutionwifi.net/revolutionwifi/2014/08/80211ac-receiver-sensitivity.html
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 37
802.11ac
802.11ac Receiver Sensitivity (Down to -82 dBm)Fonte: http://www.revolutionwifi.net/revolutionwifi/2014/08/80211ac-receiver-sensitivity.html
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 38
Possibilidade de utilizar até 6.9 Gbps no 802.11acAs infraestruturas não conseguem abrigar esse tráfegoTentativa de velocidade intermediárias NBASE-T (2.5 e 5 Gbps)
Dificuldade de analise de tráfegoRádios definidos por software podem ajudar Monitoramento da rede e Medição de QoS/QoE
Beamforming depende de posicionamentoPossibilidade de arranjo das vizinhanças para aumentar o throughputQuantidade de canais depende do paísCobertura impacta diretamente no desempenho da rede
Mobilidade pode ser impactadaMaior consumo de energia (802.3at/PoE+)Quesitos de segurança ainda permanecem os mesmos
Implantação e desafios
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 39
Implantação e desafios
Desafios acadêmicos Restrições de atraso e banda
Integração eficiente com ecossistema do 5GMobilidade vertical e horizontal transparente
Rádios Full-Duplex e cognitivoRedes colaborativa de alta velocidade
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 40
Nos próximos episódios
802.11axEvolução do 802.11acSpace-division multiple access (SDMA)Ambientes mais densosAdição de UP-MU-MIMO
802.11ayEvolução do 802.11adAgregação de espectroMaiores taxas de transmissão
Obrigado!!!;-)
Perguntas?
Ibirisol Fontes Ferreira
ibirisol@pop-ba.rnp.br
GTER 45 | GTS 31, 22/05/2018
Ibirisol Fontes GTER 45 | GTS 31 42
Referências
ERICSSON. Ericsson Mobility Report. 2017. Disponível em: <https://www.ericsson.com/assets/local/mobility-report/documents/2017/ericsson-mobility-report-november-2017.pdf>.ERICSSON. Growing Up Streaming. 2016. Disponível em: <https://www.ericsson.com/res/docs/2016/mobility-report/emr-june-2016-growing-up-streaming.pdf>.ERICSSON. Managing User Experience. 2016. Disponível em: <https://www.ericsson.com/res/docs/2016/mobility-report/emr-june-2016-managing-user-experience.pdf>.Soares, Francisco. Espectro Panorama Regulatório. In: Anatel, August. 2016.PIRINEN, Pekka. A brief overview of 5G research activities. In: 5G for Ubiquitous Connectivity (5GU), 2014 1st International Conference on. IEEE, 2014. p. 17-22.GAST, Matthew S. 802.11 ac: A Survival Guide: Wi-Fi at Gigabit and Beyond. " O'Reilly Media, Inc.", 2013.Johnson, Eric. Lane, Peter. 802.11ac Wave 2 Technology Deep Dive and Deployment Recommendations. In: Atmosphere, March. 2015.THORNYCROFT, Peter. Gigabit Wi-Fi, 802.11 ac in depth. In: AIRHEADS Conference, March. 2013.HAMPTON, Jerry R. Introduction to MIMO communications. Cambridge university press, 2013.TUNG, Yu-Chih et al. Vulnerability and protection of channel state information in multiuser mimo networks. In: Proceedings of the 2014 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. ACM, 2014. p. 775-786.ZHANG, Xu; KNIGHTLY, Edward W. CSIsnoop: Attacker Inference of Channel State Information in Multi-User WLANs. In: Proceedings of the 18th ACM International Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing. ACM, 2017. p. 9.CHANG, Sang-Yoon; HU, Yih-Chun; LIU, Zhuotao. Securing wireless medium access control against insider denial-of-service attackers. In: Communications and Network Security (CNS), 2015 IEEE Conference on. IEEE, 2015. p. 370-378.William Stallings. 2004. Wireless Communications & Networks (2nd Edition). Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ, USA.
top related