1. IEEE a/b/g/n + WiFi

2. Introducere
IEEE set de standarde care se refera la comunicatiile wireless in banda de frecvente 2.4, 3.6 si 5 GHz.
Primul standard wireless IEEE a fost adoptat in 1997, incluzand specificatii pentru:
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum )

3. Standardele IEEE
Standardul original specifica viteze de 1 sau 2 Mbps
folosea Forward Error Correction Code
definea ca metoda de acces la mediu CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)

4. Introducere
802.11a
802.11b
802.11g
802.11n
802.11ac

5. Standardele IEEE 802.11 802.11a banda: 5 GHz
folosea o tehnica de modulare numita orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)
initial folosea 12 canale diferite
latime de banda mai mare ca b

6. Standardele IEEE 802.11 802.11a avantaje: viteza mare (54 Mbps)
eficienta mai mare
transferarea unei cantitati mai mare de date intr-o latime de banda mai mica
mai putine interferente
putine aparate folosesc frecventa de 5 GHz
majoritatea folosesc 2.4 GHz

7. Standardele IEEE 802.11 802.11a dezavantaje
standardul nu e acceptat pretudindeni
nu e compatibil cu b
semnalului (50m, fata de 100m la b) - mai usor obstructionat
consum mai mare de putere
OFDM nu este la fel de eficient ca si DSSS

8. Standardele IEEE 802.11 802.11b banda: 2.4 GHz
11 canale (3 non-overlapping)
transfer 1, 2, 5.5, 11 Mbps (medie 4Mbps)
foloseste CSMA/CA definit in standardul original
tehnica de modulare: CCK (Complementary Code Keying)
cost redus
compatibilitatea cu DSSS
incorporarea unei schema de codare mai eficienta

9. Standardele IEEE 802.11 802.11b dezavantaje
interferenta cu alte produse ce opereaza in banda 2.4GHz
viteza de transfer maxima mai mica
nu suportă mai mulţi utilizatori simultan

10. Standardele IEEE 802.11 802.11g a aparut in 2003 frecventa 2.4GHz
54Mbps
incearca sa combine avantajele a si b
suporta latime de banda de pana la 54Mbps (media de transfer 25Mbps)
este compatibil cu b
foloseste OFDM (802.11a)

11. Standardele IEEE 802.11 802.11g avantaje: dezavantaje:
viteza maxima mare de transfer
suporta multi useri simultani
compatibil cu stantardul b (migrarea usoara a utilizatorilor)
suport pentru produsele b existente
dezavantaje:
cost mai ridicat decat b
interferenta cu alte produse ce opereaza in banda 2.4GHz

12. Standardele IEEE 802.11 802.11n aparut recent (oct. 2009) 100 Mbps
imbunatatiri prin adaugarea MIMO
utilizarea mai multor antene atat la transmitere cat si la receptie
precodare
multiplexare spaţială
Codare diversificată

13. Wi-Fi ac
Este un nou standard Wi-Fi pentru conexiuni fără fir la internet care utilizează exclusiv banda de 5 GHz, similară cu cea folosită de actualul standard n.
Tehnologia mai este cunoscută şi sub numele de 5G WiFi (pentru că este a cincea generaţie de reţea Wi-Fi), Gigabit WLAN sau 5G-WLAN şi este compatibilă şi cu Wi-Fi a/b/g/n.

14. Principalul avantaj al noului standard Wi-Fi 802
Principalul avantaj al noului standard Wi-Fi ac este creşterea vitezei de transfer a datelor. Viteza maximă teoretică este de 6.93 Gbps, însă pentru început dispozitivele care suportă această tehnologie vor avea o viteză maximă teoretică de 1.3 Gb/s.
În plus, vor exista o serie de dispozitive mai puţin performante care vor suporta viteze de până la 450 Mb/s. Chiar şi în aceste condiţii, tehnologia Wi-Fi ac va fi de cel puţin trei ori mai rapidă decât Wi-Fi n.

15. Care vor fi avantajele noii tehnologii Wi-Fi 802.11ac?
Serviciile multimedia vor fi principalele beneficiare ale noii tehnologii, întrucât viteza sporită va permite unui router să facă streaming de conţinut video HD către mai mulţi clienţi în acelaşi timp.
În plus, tehnologia va permite conectarea simultană a mai multor clienţi în reţea, iar aria de acoperire a reţelei va fi mai mare. De asemenea, tehnologia consumă mai puţină energie, astfel că autonomia gadgeturilor va creşte.

16. Wi-Fi Wireless Fidelity extinderea retelei prin unde radio
bazat pe familia de specificatii
viteze de 11 Mbps (802.11b) sau 54Mbps (802.11a)
raza: 100 m spatiu inchis, 300 m spatiu deschis
componente hardware speciale
integrarea prin access points

17. Wi-Fi 3 componente principale Card WI-FI Semnalul radio
Access point-urile

18. Wi-Fi Accesul la mediu: CSMA/CA
collision avoidance mechanism - Distributed Control Function (DCF)
o statie WiFi va transmite numai daca este canalul liber
toate transmisiile primesc un semnal ACK
in functie de ACK se vor retransmite datele dupa un interval de timp

19. Standardele 802.11 802.11 Protocol Freq. (GHz) Channel Bandwidth (MHz)
Data rate per stream
(Mbit/s)
Modulation
Approximate range (m)
indoor
outdoor -
2.4 20
1,2
DSSS
100 a 5
6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
OFDM 35
110
3.6 b
1, 2, 5.5, 11 38
140 g
1, 2, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
OFDM, DSSS n
2.4/5
7.2, 14.4, 21.7, 28.9, 43.3, 57.8, 65, 72.2 70
250 40
15, 30, 45, 60, 90, 120, 135, 150

20. Comparatie intre standardele 802.11
802.11b
802.11g
802.11n
Banda(GHz) 5
2.4
5, 2.4
Modulatie
OFDM
DSSS
DSSS OFDM
MIMO-OFDM
Viteza(Mbps) 54 11
248 (2 siruri)
Distanta(m)
35m
70m
Avantaje
Viteza mare
Putin predispus spre interferenta
Cost redus
Distanta mare
Greu obstructionat
Dezavantaje
Cost mare
Distanta mica
Viteza mica
Predispus spre interferenta
Predispus spre interferenta in banda de 2.4GHz

21. Canale Wi-Fi Wireless LAN
Impartirea/divizarea benzilor in canale
Ex. Banda GHz impartita in 13 canale de 22 MHz fiecare, distantiate cu 5 MHz intre ele
Exceptie canalul 14 – distanta de 12 MHz
Disponibilitatea canalelor este reglementata de fiecare tara
Figura 2. Canale pentru banda 2.4 GHz ( b/g/n)

22. Canale Wi-Fi Wireless LAN
Se recomanda folosirea canalelor 1, 6, 11 si 14 pentru evitarea interferentei
Pentru banda 2.4 GHz ISM
America de Nord: 11 canale
Canalele 12 si 13 folosite la putere redusa
Europa: 13 canale
Japonia: 14 canale
Canalul 14 folosit doar in .11b (DSSS)
ISM = Industrial Scientific and Medical
Banda ISM (Industrial Scientific and Medical- Industrial ştiinţific şi medical)

23. Spread Spectrum
FCC impune limitarea puterii transmisiilor spread spectrum (spectru imprastiat)
Puterea de iesire a transmitatorului max. 1W
Puterea maximă radiată max. 4W
Tipuri de modulatie
Frequency hopping (FH sau FHSS)
Direct sequence (DS sau DSSS)
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

24. FHSS 79 subcanale, fiecare de 1MHZ, in banda de 2.4GHz ISM
Sare de la o frecventa la alta intr-un model aleator transmitand o rafala scurta la fiecare subcanal
Generatorul de numere pseudoaleator produce secventa de frecvente
Statiile sar simultan la aceleasi frecvente
Durata petrecuta pe fiecare frecventa
Timp de pe fiecare canal este un parametru ajustabil, mai mic de 400ms
Avantaje
Alocare eficienta a spectrului in banda
Securitate
Rezistenta buna in ceea ce priveste atenuarea la transmisia pe mai multe cai
Putin sensibil la interferenta radio
Dezavantaj
Latime de banda redusa - 2Mbps

25. DSSS
Imprastie puterea peste o banda de frecventa mai mare folosind functii de codificare matematice
Fiecare bit este transmis ca o secventa de 11 fragmente folosindu-se secventa Barker
2Mbps
HR/DSSS
2.4GHz ISM
11 milioane fragmente/secunda, 11Mbps
802.11b HR/DSSS PHY
modularea schimbarii de faza, compatibil cu DSSS

26. OFDM
Divide canalul in mai multe subcanale si codifica o portiune de semnal peste fiecare subcanal in paralel
5GHz ISM, 2.4GHz ISM
52 frecvente
48 pentru date
4 pentru sincronizare
Codificare
Modularea schimbarii de faza pentru viteze de pana la 10Mbps
QAM pentru viteze mai mari de 10Mbps
La 54Mbps 216 biti de date sunt codificati in simboluri de 288 biti
Avantaje
Imunitate mai buna la interferenta de banda ingusta
Imunitate buna in fata atenuarii la transmisia pe mai multe cai
802.11a (5GHz ISM)
802.11g (2.4GHz ISM)

27. MIMO
Draft
Imparte sirul de date in mai multe siruri si le transmite simultan folosind antenele disponibile
2 siruri permit o viteza maxima teoretica de 248Mbps

28. Metode de acces
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
Protocol in sublayer-ul MAC al layer-ului 2 din OSI model
Principiul CSMA
O statie trebuie sa asculte activitatea pe canal inainte de a trimite. Daca e “idle” va transmite, daca e “busy” va amana transmiterea
Canal este “simtit” ocupat -> amanare transmitere pentru interval de timp “random”
CD (Collision Detection)
Detectarea coliziunii, transmitere mesaj de blocare si asteptare timp aleator (backoff delay, determinat prin algoritm specializat)
Folosit in Ethernet 802.3
CA se foloseste unde nu se poate implementa CD
Wireless LANs si Wireless PANs
Medii unde nu e posibila ascultarea canalului in timp ce se transmite –> detectia coliziunii imposibila

29. Asociere client la AP

30. Topologii 802.11 Ad-hoc BSS (Basic Service Sets)
Fara AP (Access Point)
Conexiune peer-to-peer
Independent Basic Service Set (IBSS)
BSS (Basic Service Sets)
Un singur AP
Conexiunea este de la client la AP
Arie de acoperire: Basic Service Area (BSA)
ESS (Extended Service Sets)
Mai mult de un singur AP
BSS extins (mai multe BSS legate)
Arie de acoperire: Extended Service Area (ESA)

31. Structura Layer 2 Se transmit 3 tipuri de date: Management Control
Stabilire si mentinerea comunicatiilor
Autentificare / de-autentificare
Cerere / raspuns de asociere / reasociere
Probe request / response
Terminare asociere
Beacon
Control
Ajuta la livrarea frame-urilor de date
Date

32. Structura Layer 2
Frame control – informatii de control necesare procesarii
Duration ID – indica durata pana la urmatorul frame
Address 1-4
campuri pentru adrese MAC
Destinatar, expeditor, filtrare, optional
Sequence control – folosite pentru defragmentare si respingerea frame-urilor duplicate
Frame body – sarcina utila (en. payload)
FCS (Frame Check Sequence) – folosita in verificarea integritatii frame-urilor

33. Securitate Mediu comun Wired Equivalency Privacy (WEP)
Oricine poate asculta/intercepta transmisia
Atacuri
Acces neautorizat
Wired Equivalency Privacy (WEP)
IEEE i (WPA2, WPA - implementare partiala)
802.1X pentru autentificare (EAP si un server de autentificare)
protocoale de securitate pentru confidentialitate, integritate:
IEEE w-2009
Protected Management Frames
Imbunatatirea layer-ului MAC (Medium Access Control)

34. Worldwide Interoperability for Microwave Access
WiMAX
Worldwide Interoperability for Microwave Access

35. 1. Prezentare generala Definitie
tehnologie Broadband Wireless Access, bazata pe standardul IEEE care ofera viteze mari de transfer a datelor
infrastructura similara cu retelele GSM
banda de frecvente licentiata (3.7 GHz in Romania)
benzi de frecventa nelicentiate: 2.4GHz, 5.3GHz, 5.4GHz, 5.8GHz

36. 1. Prezentare generala Ce ofera
viteze ridicate echivalente serviciilor broadband
acces wireless
raza de acoperire foarte mare (65 km2 in conditii optime)
numar mai mare de utilizatori
WiMAX pentru internetul broadband = telefonia mobila pentru telefon
mod de functionare similar cu WiFi

37. 2. Retele WiMAX Componente turn WiMAX reciever WiMAX
similar cu turnurile din telefonia mobila
ofera o acoperire de arie mare (km2 )
reciever WiMAX
un dispozitiv separat
card PCMCIA
integrat intr-un dispozitiv mobil (laptop, telefon)

38. 2. Retele WiMAX turn WiMAX conectat direct la internet (cablat)
conectat la alt turn WiMAX (backhaul)

39. 2. Retele WiMAX doua tipuri de servicii wireless non-line-of-sight
conexiune intre un dispozitiv mobil si turn
frecvente de la 2GHz la 11GHz
raza de actiune pana la 12 km
suprafata acoperita 65 km2
line-of-sight
o antena fixa este indreptata catre un turn WiMAX
intre doua tunuri WiMAX
frecvente pana la 66GHz
raza de actiune pana la 48 km
suprafata acoperita 9000 km2

40. 2. Retele WiMAX
Conexiuni
non-line-of-sight
line-of-sight

41. 3. WiMAX vs WiFi vs
analogie: telefonie mobila vs telefonie fixa fara fir
WiMAX foloseste frecvente licentiate
pe distante mici se asteapta ca sa depaseasca performantele in ceea ca rata de transfer si nr de utilizatori
se propune extinderea retelelor WiMAX cu retele WiFi
WiMAX nu poate asigura necesarul de banda pentru utilizatorii unui intreg oras
zonele mai mici sunt acoperite de retele
retelele interconectate cu WiMAX

42. 3. WiMAX vs WiFi WiMAX ofera acces de tip FDD sau TDD orientat pe MAC
FDD = Frequency-Division Duplexing
transmitatorul si receptorul opereaza pe frecvente diferite
statia poate trimite si primi mesaje in acelasi timp
TDD = Time-Division Duplexing
transmitatorul si emitatorul folosesc aceeasi frecventa
statia nu poate trimite si primi mesaje in acelasi timp

43. 3. WiMAX vs WiFi WiMAX WiFi a b g n Dimensiune WMAN WLAN Acces TDD/FDD
CSMA-CA
Modulatie
OFDM
SOFDMA
DSSS
Frecv. (GHz)
2-11/66
3.7/5
2.4
2.4/5
Raza (m)
12km/48km
35/110
38/140
70/250
Viteza (Mbit/s)
70/? 54 11
108

44. 3. WiMAX vs retele celulare
retelele celulare pot fi considerate concurentul principal
au arie de acoperire mai mare
retelele celulare (CDMA, GSM)
construite pentru servicii de voce
trebuie sa migreze catre comunicatii IP pentru a putea oferii servicii de date
WiMAX are la baza IP
> suport implicit pentru aplicatii voce si date
retelele HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
includ GPRS si EDGE
viteze pana la 14.4 Mbit/s
au costuri mai ridicate de dezvoltare decat WiMAX
performantele WiMAX sunt net superioare fata de performanelele retelelor celulare

45. 3. WiMAX vs GAN 802.16 vs 802.20 tehnologii concurente frecvente (GHz)
GAN – 3.5 sau mai jos
viteza maxima pt utilizator (km/h)
WiMAX – 140 la 70 Mbit/s
GAN – 250 la 1Mbit/s =>viteza mai mare de deplasare
aprobat in
se lucreaza la b draft
are deja 3 standarde a,d,e

46. 4. Securitatea WiMAX dezvoltarea 802.16 dependenta de securitate
autentificarea
fiecare statie client (subscriber station) are un certificat X.509 prin care este unic identificata
se ingreuneaza atacurile spoofing
o consecinta a rezei mari de acoperire este numarul scazut de statii de baza (base stations)
creste probabilitatea unui atac MITM

47. 4. Securitatea WiMAX Criptarea Disponibilitate
se folosesc standardele AES si DES3 considerate de ultima generatie
toate datele trimise sunt criptate
Disponibilitate
se folosesc spectre licentiate
se ofera protectie fata de interferente neintentionate
este posibil ca un atacator se bruieze semnalul si sa impiedice accesul la mediul de transmisie

48. 4. Securitatea WiMAX Amenintari
atacuri DoS
atacuri MITM
statii de baza compromise
deocamdata tehnologia nu este destul de raspandita pentru a se cunoaste potentialul sistemului de securitate

49. 8. Echipamente WiMAX Motorola WAP 650 access point
suprafata de acoperire cu 50% mai mare decat WAP 450
respecta IEEE e
putere de transmisie 20W/s
frecvente de operare 2.3GHz, 2.5GHz, 3.5GHz
bandwidth channel 5, 6 sau 7 MHz

50. 8. Echipamente WiMAX Motorola CPEi 150 dispozitiv fix de acces
respecta IEEE e
bandwidth channel 5MHz si 10MHz
1 port ethernet
5Mbps Down- Link> 2 Mbps Up-Link

51. 8. Echipamente WiMAX Motorola USBw 200 respecta IEEE 802.16e
bandwidth channel 5MHz si 10MHz
frecvente de operare 2.3GHz, 2.5GHz, 3.5GHz
autentificare bazata pe X.509
compatibil doar cu Windows XP (SP2/ SP3) and Vista

52. 8. Echipamente WiMAX Dispozitive mobile Asus K50IJ Samsung M8000
HTC T8290

53. 9. Concluzii WiMAX
suprafata de acoperire foarte mare la viteze broadband
WiMAX a fost folosit pentru a restabili comunicatiile in Aceh, Indonezia dupa tsunami-ul care a lovit in decembrie 2004
WiMAX a restabilit comunicatiile din zonele afectate de uraganul Katrina in 2005
Securitate sporita fata de