6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-1
Capiacutetulo 6redes inalaacutembricas y moacuteviles
Computer Networking A Top Down Approach Featuring the Internet 3rd edition Jim Kurose Keith RossAddison-Wesley July 2004
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-2
Capiacutetulo 6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles
Antecedentes previos subscriptores de teleacutefonos inalaacutembricos
(moacuteviles) ahora supera subscriptores de teleacutefonos cableados
Redes de computadores laptops palmtops PDAs teleacutefonos Internet prometen libre acceso a Internet
Dos desafiacuteos importantes (pero diferentes) Comunicaciones sobre enlaces inalaacutembricos Manejo de usuarios que cambian su punto de
entrada a la red
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-3
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
wireless hosts laptop PDA
Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no
moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre
significa movilidad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade Red
Estacioacuten base Tiacutepicamente
conectada a red cableada
relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres
celulares puntos de acceso 80211
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para
conectar moacutevil(es) a estacioacuten base
Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)
Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace
Variadas tasa distancias de transmisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-2
Capiacutetulo 6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles
Antecedentes previos subscriptores de teleacutefonos inalaacutembricos
(moacuteviles) ahora supera subscriptores de teleacutefonos cableados
Redes de computadores laptops palmtops PDAs teleacutefonos Internet prometen libre acceso a Internet
Dos desafiacuteos importantes (pero diferentes) Comunicaciones sobre enlaces inalaacutembricos Manejo de usuarios que cambian su punto de
entrada a la red
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-3
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
wireless hosts laptop PDA
Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no
moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre
significa movilidad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade Red
Estacioacuten base Tiacutepicamente
conectada a red cableada
relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres
celulares puntos de acceso 80211
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para
conectar moacutevil(es) a estacioacuten base
Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)
Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace
Variadas tasa distancias de transmisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-3
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
wireless hosts laptop PDA
Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no
moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre
significa movilidad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade Red
Estacioacuten base Tiacutepicamente
conectada a red cableada
relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres
celulares puntos de acceso 80211
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para
conectar moacutevil(es) a estacioacuten base
Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)
Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace
Variadas tasa distancias de transmisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
wireless hosts laptop PDA
Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no
moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre
significa movilidad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade Red
Estacioacuten base Tiacutepicamente
conectada a red cableada
relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres
celulares puntos de acceso 80211
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para
conectar moacutevil(es) a estacioacuten base
Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)
Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace
Variadas tasa distancias de transmisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade Red
Estacioacuten base Tiacutepicamente
conectada a red cableada
relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres
celulares puntos de acceso 80211
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para
conectar moacutevil(es) a estacioacuten base
Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)
Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace
Variadas tasa distancias de transmisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6
Elementos de una red inalaacutembrica
Infraestructurade red
Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para
conectar moacutevil(es) a estacioacuten base
Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)
Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace
Variadas tasa distancias de transmisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7
Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos
En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8
Elementos de una Red Inalaacutembrica
Infraestructurade red
Modo infraestructura Estacioacuten base
conecta moacuteviles a la red cableada
Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9
Elementos de una red inalaacutembrica
Modo Ad hoc no hay estacioacuten
base Nodos soacutelo pueden
transmitir a otros dentro de su cobertura
nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10
Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos
Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se
atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias
estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten
Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11
Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas
Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)
AB
C
Problema del terminal oculto
B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C
no saben se su interferencia en B
A B C
Potencia de sentildeal A
espacio
Potencia de sentildeal C
Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e
interfieren en B
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12
Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)
Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)
ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten
Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos
Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)
decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping
Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13
CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutput
channel output Zim
Txcode
databits
slot 1 slot 0
d1 = -1d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0channeloutput
slot 1channeloutputRx
code
receivedinput
Di = Σ Zimcmm=1
M
M
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14
CDMA interferencia de dos-Txs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16
Pareacutentesis Revisioacuten 8023
Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red
inalaacutembrica (capa 2)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred
(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su
subnet)bull asignado por administrador de subnet
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de
direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil
bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada o inalaacutembrica)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)
tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =
FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la
LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira
a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22
Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B
viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de
B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23
A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz
111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los
datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es
B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24
Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router
La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A
LAN
Router
Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router
A
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en
extincioacuten) o switch
hub oswitch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la trama Ethernet
Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte
con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del
receptor
Dir MACs
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28
Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes
Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras) Sensa por carrier
portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30
Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un
datagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones
intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute
mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast
ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo
100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa
fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por
TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta
la colisioacuten
Par trenzado
hub
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34
Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer
Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales
ATM y MPLS
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y
selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37
Reenviacuteo
bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub
hubhub
switch1
2 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la
localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39
Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino
then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama
then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea
la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de
LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son
re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten
separados
hub hub hub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43
Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten
Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44
Switches accesos dedicados Switch con muchas
interfaces Cada host tiene conexioacuten
directa al switch No hay colisiones full
duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45
Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-
enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46
Fin del pareacutentesis 8023
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47
IEEE 80211 Wireless LAN 80211b
24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo
hasta 11 Mbps Direct sequence
spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica
bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip
Ampliamente difundido usando estaciones bases
80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps
80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps
Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple
Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48
80211 Arquitectura LAN
Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access
point (AP) Basic Service Set (BSS)
(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)
Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switcho routerAP
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49
80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales
de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP
vecino
host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que
contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del
AP
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50
IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir
Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten
Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)
No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento
meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Arsquos signalstrength
space
Crsquos signalstrength
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51
IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA
80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces
transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces
Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute
libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de
backoff aleatorio repite 2
80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK
necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)
sender receiver
DIFS
data
SIFS
ACK
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52
Abolicioacuten de colisiones (cont)
idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos
Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)
BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos
Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten
Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53
Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS
APA B
time
RTS(A)RTS(B)
RTS(A)
CTS(A) CTS(A)
DATA (A)
ACK(A) ACK(A)
reservation collision
Pospone tx
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54
bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto
Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado
Veremos con detencioacuten maacutes adelante
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trama 80211 direccionamiento
Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama
Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama
Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado
Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56
Internetrouter
AP
H1 R1
AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr
address 1 address 2 address 3
Trama 80211
R1 MAC addr H1 MAC addr
dest address source address
Trama 8023
Trama 80211 direccionamiento
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)
sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest
Tipo de trama(RTS CTS ACK data)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58
hub or switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 movilidad dentro de la misma subred
router H1 permanece en la
misma subred IP dir IP se mantiene igual
switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch
5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59
Mradius ofcoverage
S
SS
P
P
P
P
M
S
Master device
Slave device
Parked device (inactive)P
80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables
(mouse keyboard headphones)
ad hoc no infraestructura maestroesclavos
Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)
Maestro concede permiso
80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60
Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless
caracteriacutesticas CDMA
Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211
wireless LANs (ldquowi-firdquo)
64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg
GSM)
Movilidad 65 Principios
direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles
66 IP moacutevil 67 Manejo de
movilidad en redes celulares
68 Movilidad y protocolos de capas superiores
69 Resumen
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61
Mobile Switching
Center
Public telephonenetwork andInternet
Mobile Switching
Center
Componentes de arquitectura de red Celular
conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)
MSC
cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS
celdas
Red cableada
Nota Falta el Base Station Controller (BSC)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63
Redes Celulares El primer salto
Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)
FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo
CDMA code division multiple access
frequencybands
time slots
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado
(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile
communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en
Chile)
IS-95 CDMA code division multiple access
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000
UMTS
TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65
Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G
extensiones 2G general packet radio service (GPRS)
Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)
enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten
mejorada Tasa de datos hasta 384K
CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66
Estaacutendar Celulares resumen breve
Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service
(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA
CDMA-2000
hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)
Top Related