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== IEEE 802.11n ==
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= IEEE 802.11n =
  
1. INTRODUÇÃO
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===INTRODUÇÃO===
O IEEE802.11n é um padrão que provê ganho na taxa de transmissão em redes LAN wireless. Nesse documento iremos explorar a origem do padrão, implementação na camada física e  enlace, vantagens e desvantagens em relação aos outros padrões para redes locais e sua aplicação.
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O IEEE802.11n é um padrão no qual se especifica mecanismos físicos e lógicos com o objetivo de aumentar a taxa de transmissão em redes LAN sem fio. Iremos explorar a origem, principais aspectos mais importante da implementação na camada física e  enlace, vantagens e desvantagens em relação aos outros padrões e sua aplicação.
1.1 Motivação
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A tecnologia 802.11g, antecessora ao padrão 802.11n, provê a taxa máxima de transferência teórica de 54Mbps. O padrão 11g não atendia a velocidade da rede Ethernet, no qual alcança hoje 1Gbps. Além da incapacidade de dar vazão aos dados da rede Ethernet. A transferência de dados multimídia impulsionou a demanda de um novo padrão de rede sem fio que aumentasse a taxa de transferência.
A tecnologia antecessora ao padrão 802.11n, provê uma taxa máxima de transmissão até 54mbps. Já o padrão 802.11n, chega para implementar alta performance em links de redes locais LAN's, chegando a taxas de transferência de até 600mpbs. Entretanto a implementação do padrão requer cuidados, pois o desenvolvimento de hardware e software tornar se mais complexo. Por trás disso, existe um contexto histórico, no qual mostra a evolução das redes locais, até alcançarmos a tecnologia mais explorada em redes sem fio. O padrão 802.11n,  é proveniente de uma mistura da necessidade de alcançar altas taxas de transferências e da evolução dos circuitos integratos em implementar novas técnicas de transmissão/modulação em hardwares com preço e tamanho cada vez mais reduzido.
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O padrão 802.11n, chega para implementar alta performance em links sem fio em redes locais LAN's, chegando a taxas de transferência de até 600Mbps. Entretanto a implementação do padrão requer cuidados, pois utiliza técnicas de modulações mais sensíveis a interferência aumentando consequentemente a complexidade do projeto de hardware e software.
1.2 Objetivos do Trabalho
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O objetivo do trabalho é descrever de forma básica como é a estrutura do padrão, como é possível obter altas taxas de transferência com esta tecnologia e uma visão geral do seu funcionamento  Não iremos entrar em detalhes da complexidade e como é escrito os algoritmos para sua implementação.  
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1.3 Organização do Documento
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====Motivação[CORRIGIR]====
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Por trás disso, existe um contexto histórico, no qual mostra a evolução das redes locais wireless, até alcançarmos a tecnologia mais explorada em redes sem fio. O padrão 802.11n,  é proveniente de uma mistura da necessidade de alcançar altas taxas de transferências e da evolução dos circuitos integrados em implementar novas técnicas de transmissão/modulação em hardwares com preço e tamanho cada vez mais reduzido.
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====Objetivos do Trabalho====
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O objetivo do trabalho é descrever de forma básica como é a estrutura do padrão, como é possível obter altas taxas de transferência com esta tecnologia e uma visão geral das alterações da camada física e enlace propostas neste padrão.
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====Organização do Documento====
 
O documento está organizado em origem do padrão 802.11n, no qual descreve o contexto histórico de sua implementação, as organizações envolvidas e porque de sua criação.  Em sua segunda parte trataremos sobre  a camada de enlace e física, quais protocolos, algoritmos e modulações. Nesta parte tentaremos demonstrar como o padrão em si funciona. Na terceira parte trataremos quais as vantagens e desvantagens em relação ao padrão 802.11g. Na ultima parte descrevemos a aplicação do padrão, relação de produtos disponíveis e normas regentes.
 
O documento está organizado em origem do padrão 802.11n, no qual descreve o contexto histórico de sua implementação, as organizações envolvidas e porque de sua criação.  Em sua segunda parte trataremos sobre  a camada de enlace e física, quais protocolos, algoritmos e modulações. Nesta parte tentaremos demonstrar como o padrão em si funciona. Na terceira parte trataremos quais as vantagens e desvantagens em relação ao padrão 802.11g. Na ultima parte descrevemos a aplicação do padrão, relação de produtos disponíveis e normas regentes.
  
 
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===CONTEXTO HISTÓRICO E ORIGEM===
2. CONTEXTO HISTÓRICO E ORIGEM
 
 
Para (OLIVEIRA, 2006), um padrão pode ser definido como um documento previamente aprovado por um órgão regulamentado que prôve, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características de produtos, processos ou serviços.
 
Para (OLIVEIRA, 2006), um padrão pode ser definido como um documento previamente aprovado por um órgão regulamentado que prôve, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características de produtos, processos ou serviços.
 
Segundo (TANENBAUM, 2001), era necessário um padrão único para redes sem fio e a Institute of Electrical and Electronic Engineers(IEEE), orgão responsável por conceber o 802.11(GAST, 2002). As redes locais Wireless LAN foram apelidadas de WiFi, uma referência ao High Fidelity(PRESCHER, 2009).
 
Segundo (TANENBAUM, 2001), era necessário um padrão único para redes sem fio e a Institute of Electrical and Electronic Engineers(IEEE), orgão responsável por conceber o 802.11(GAST, 2002). As redes locais Wireless LAN foram apelidadas de WiFi, uma referência ao High Fidelity(PRESCHER, 2009).
 
O IEEE 802.11, foi publicado em 1990, e sua implementação aconteceu em 1997. A taxa de transferência era 2Mbps. Em seguida saiu o padrão 802.11b que opera com uma taxa de transferência de 11Mbps. Os primeiros padrões enfrentavam diversos pontos negativos, como limitação na taxa de transferência e era sensível a interferência devido a utilizar a mesma frequência dos aparelhos de celular, microondas ou dispositivo bluetooth.
 
O IEEE 802.11, foi publicado em 1990, e sua implementação aconteceu em 1997. A taxa de transferência era 2Mbps. Em seguida saiu o padrão 802.11b que opera com uma taxa de transferência de 11Mbps. Os primeiros padrões enfrentavam diversos pontos negativos, como limitação na taxa de transferência e era sensível a interferência devido a utilizar a mesma frequência dos aparelhos de celular, microondas ou dispositivo bluetooth.
Em 2006 era apresentado o padrão 802.11g, tido como mais robusto e com maiores taxas de transferência (SAVOINE, 2005), porém tinhas as mesmas limitações dos demais padrões no sentido de sofrer com interferências eletromagnética por aparelhos celulares, câmeras eletrodomésticos.  
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Em 2006 era apresentado o padrão 802.11g, tido como mais robusto e com maiores taxas de transferência (SAVOINE, 2005), porém tinhas as mesmas limitações dos demais padrões no sentido de sofrer com interferências eletromagnética por aparelhos celulares, câmeras, eletrodomésticos.  
 
Os padrões 802.11b/g foram implementados na faixa de frequência 2.4GHz, com tecnologia SISO, no qual a transmissão e recepção se da por uma única antena, tornando-o a troca de dados em modo half-duplex.
 
Os padrões 802.11b/g foram implementados na faixa de frequência 2.4GHz, com tecnologia SISO, no qual a transmissão e recepção se da por uma única antena, tornando-o a troca de dados em modo half-duplex.
Em 802.11n foi lançado em 2009, para sanar as limitações de taxa transferência existentes na época. Para montar o padrão foi criado um grupo de força tarefa TGn, envolvendo fabricantes de circuitos integrados e engenheiros vinculados à IEEE, dedicaram seus esforços para  melhorar o aproveitamento da largura de banda, implementar novas técnicas de transmissão e utilizar maiores números de antenas para que multiplicasse a taxa de transferência.
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O 802.11n foi lançado para sanar as limitações de taxa transferência existentes na época. Para montar o padrão foi criado um grupo de força tarefa TGn, envolvendo fabricantes de circuitos integrados e engenheiros vinculados à IEEE,que  dedicaram seus esforços para  melhorar o aproveitamento da largura de banda, implementar novas técnicas de transmissão e utilizar maiores números de antenas para que multiplicasse a taxa de transferência.
 
Segundo (PRESHER, 2009), este padrão melhora as redes sem fio para transmissões multímidia, opera em 2.4GHz e 5GHz, e trabalha com sistemas MIMO(multiple input, multiple output), proporcionando taxas de até 600Mbps e alcance de até 400 metros em ambientes fechados.
 
Segundo (PRESHER, 2009), este padrão melhora as redes sem fio para transmissões multímidia, opera em 2.4GHz e 5GHz, e trabalha com sistemas MIMO(multiple input, multiple output), proporcionando taxas de até 600Mbps e alcance de até 400 metros em ambientes fechados.
  
3. CAMADA FÍSICA E ENLACE DO PADRÃO 802.11n
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===CAMADA FÍSICA E ENLACE DO PADRÃO 802.11n===
Um dos principais avanços que o padrão trouxe é o uso da tecnologia MIMO e agregação de canais de 40MHz. O documento IEEE 802.11n descreve todas as diretrizes das mensagens na camada de enlace e os padrões de modulação, codificação e tecnologia usadas na camada física.
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Os principais avanços que o padrão trouxe é o uso da tecnologia MIMO e agregação de canais de 40MHz. O documento IEEE 802.11n descreve todas as diretrizes das mensagens na camada de enlace e os padrões de modulação, codificação e tecnologia usadas na camada física.
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[[Arquivo:Camadas.jpg|300px|center]]
  
3.1 Camada enlace
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====Camada enlace(CORRIGIR INCLUIR TEXTO)====
3.1.1 Frame MAC
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=====Frame MAC(SOBRE FRAME OU QUADRO O TEXTO TRATA?)=====
 
Possui campos para determinar taxas de transmissão, largura de banda, canal, controles de erro. É a camada responsável pelo gerenciamento a nível lógico do enlace. No padrão 802.11n uma de suas principais aplicações é treinar o enlace para  verificar a possibilidade de trabalhar com múltiplas antenas. Neste item, é necessário medir a sensibilidade de cada antena, para determinar o nível de transferência que cada antena pode suportar. Define a seleção de antena. Todos estes parâmetros são definidos em mensagens MAC.  
 
Possui campos para determinar taxas de transmissão, largura de banda, canal, controles de erro. É a camada responsável pelo gerenciamento a nível lógico do enlace. No padrão 802.11n uma de suas principais aplicações é treinar o enlace para  verificar a possibilidade de trabalhar com múltiplas antenas. Neste item, é necessário medir a sensibilidade de cada antena, para determinar o nível de transferência que cada antena pode suportar. Define a seleção de antena. Todos estes parâmetros são definidos em mensagens MAC.  
3.1.2   Processo de comunicação
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=====Processo de comunicação MELHORAR DESCRIÇÃO=====
Para iniciar um processo de troca de dados em uma comunicação sem fio, a estação  envia para a base um RTS, Request To Sent, a base responde com um CTS Clear To Send, apos o reconhecimento correto do quadro  destino envia um reconhecimento positivo, ACK
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Para iniciar um processo de troca de dados em uma comunicação sem fio, a estação  envia para a base um RTS(O QUE É UM RTS), Request To Sent, a base responde com um CTS Clear To Send, apos o reconhecimento correto do quadro  destino envia um reconhecimento positivo, ACK
  
3.2 Camada física
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[[Arquivo:RTS_ACK.jpg|400px|center]]
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====Camada física====
 
A outra parte do documento é a descrição da camada física, dentre as principais são os níveis de EVM aceitáveis, no qual está diretamente ligado a desvio de fase e amplitude da constelação QAM-64 e das demais modulações, define a  sensibilidade mínima, ou seja o nível de potência para funcionar em uma determinada velocidade.
 
A outra parte do documento é a descrição da camada física, dentre as principais são os níveis de EVM aceitáveis, no qual está diretamente ligado a desvio de fase e amplitude da constelação QAM-64 e das demais modulações, define a  sensibilidade mínima, ou seja o nível de potência para funcionar em uma determinada velocidade.
  
Utiliza como base a técnica de transmissão OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) no qual divide o canal de 20 ou 40MHz em subportadoras de 312.5KHz. Em 40MHz o canal é dividido em 128 subportadoras e quando em 20MHz é apenas 64 subportadoras.  
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[[Arquivo:niveisSinal.jpg|500px|center]]
  
O padrão é compatível com 802.11b/802.11n. A norma descreve as principais itens implementações na camada física que provê o aumento de taxa de transferência:
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Utiliza como base a técnica de transmissão OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) no qual divide o canal de 20 ou 40MHz em subportadoras de 312.5KHz. Em 40MHz o canal é dividido em 128 subportadoras e quando em 20MHz é apenas 64 subportadoras.  
largura de banda de 40MHz
 
Sistema de transmissão e recepção MIMO
 
intervalo de banda de guarda menores que 400ns
 
aumento na taxa de codificação
 
3.2.1 Largura de banda
 
A maneira relativamente mais simples de aumentar a taxa de transferência é aumentar a largura de banda do canal. A técnica usada para alocação de canais de 40MHz é chamada channel bonding no qual atritui dois canais de 20MHz adjacentes a um unico canal de 40MHz, assim dobrando praticamente a taxa de transferência.
 
  
3.2.2 MIMO
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[[Arquivo:OFDM.jpg|400px|center]]
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O padrão é compatível com 802.11b/802.11n(O QUE É?,COMO). A norma descreve as principais implementações na camada física que provê o aumento de taxa de transferência:
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*largura de banda de 40MHz
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*Sistema de transmissão e recepção MIMO
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*intervalo de banda de guarda menores que 400ns [O QUE É INTERVALO DE GUARDA)
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*aumento número e símbolos na modulação QAM (O QUE É QAM)
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=====Largura de banda=====
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No padrão, dentre as implementações, a implementação primordial para aumentar a taxa de transferência, foi aumentar a largura de banda do canal. A técnica usada para alocação de canais em 40MHz de largura de banda é chamada channel bonding no qual atribui dois canais de 20MHz adjacentes a um único canal de 40MHz, assim dobrando praticamente a taxa de transferência.(COMO É FEITA A AGREGAÇÃO DO CANAL)
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[[Arquivo:agregCanais.jpg|400px|center]]
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=====MIMO=====
 
A técnica MIMO é empregada com o intuito de aumentar signficativamente a taxa de transmissão. Algumas de suas vantagens é ter maior chance de receber pacotes sem erros. Através da distribuição geografica das antenas, permite receber sinais que percorrem multi percursos. Neste caso, normalmente o número de antenas no sistemas transmissor é o fator multiplicador da taxa de transmissão.
 
A técnica MIMO é empregada com o intuito de aumentar signficativamente a taxa de transmissão. Algumas de suas vantagens é ter maior chance de receber pacotes sem erros. Através da distribuição geografica das antenas, permite receber sinais que percorrem multi percursos. Neste caso, normalmente o número de antenas no sistemas transmissor é o fator multiplicador da taxa de transmissão.
  
3.2.3 Intervalo de guarda
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[[Arquivo:sistemaMiMo.jpg|500px|center]] (EXPLICAR IMAGEM)
Na técnica de transmissão OFDM é empregado uma intervalo de guarda para que  as subportadoras adjacentes não se sobreponham na recepção, ou seja não interfiram devido a sofrerem desvio de multi percursos. No padrão se utiliza o um intervalo de guarda de 400ns ao invés de 800ns, este intervalo é chamado de opcional short guard interval. Isso aumenta a capacidade de transferência de dados por adicionar 2 streams espaciais no canal de 40MHz e até 300Mbps (NEE, JONES, AWATER, ZELST, GARDNER e STEELE, 2006)
 
  
4.       VANTAGENS E DESVANTAGENS
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=====Intervalo de guarda=====
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Na técnica de transmissão OFDM é empregado uma intervalo de guarda para que  as subportadoras adjacentes não se sobreponham na recepção, ou seja não interfiram devido a sofrerem desvio de multi percursos. No padrão se utiliza o um intervalo de guarda de 400ns ao invés de 800ns(OQUE É INTERVALO DE GUARDA), este intervalo é chamado de opcional short guard interval. Isso aumenta a capacidade de transferência de dados por adicionar 2 streams espaciais no canal de 40MHz e até 300Mbps(NÃO ASSOCIADO 400NS COM 300MBPS) (NEE, JONES, AWATER, ZELST, GARDNER e STEELE, 2006)
  
Fatores Contras
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[[Arquivo:interGuard.jpg|400px|center]]
  
No padrão 802.11.n para se ter uma conectividade  os receptores precisam estar  perto do transmissor com isso  se garante uma potência miníma de -60db , em outros padrões de protocolos se consegue uma conexão com valores mais baixos.
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===VANTAGENS E DESVANTAGENS===
Se configurando para operar na frequência de 2.4GHz, sofre com várias interferências por ser frequência de rádio  muito poluída, já que vários outros dispositivos como telefone sem fio, opera nela. Nessa faixa ele trabalha como no protocolo 802.11.b e .802.11.g.
 
Por  se exigir  uma maior potência mínima  para haver  uma conectividade boa à maiores distâncias, o circuito acaba sendo mais complexo no quesito filtro em relação ruído/sinal, gerando um custo elevado em relação  à outros padrões.
 
Bastante sensível à interferência.
 
  
Fatores Positivos
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=====Fatores Contras=====
  
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No padrão 802.11n para se alcançar elevadas taxas de transferência é necessário uma relação sinal ruído estável e controlada. A modulação em fase e amplitude do QAM-128('''OU QAM-64''') exige no mínimo um nível de potência no receptor de -60dBm. De acordo que o nível de potência no equipamento receptor baixa, é alterada o tipo de modulação, para que possa manter a relação sinal ruído. Consequentemente se a modulação é mais robusta com ruído menor será a taxa de transferência do enlace.
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Se configurado para operar na frequência de 2.4GHz, o enlace poderá sofrer com interferências de vários dispositivos, como por exemplo microondas e telefone sem fio. Ambos também operam em 2.4GHz. Isto ocorre ao fato dos padrões 802.11b/g/n serem utilizados em frequências não licenciadas, ou seja, de uso comum podendo haver uso indiscriminado por diferentes tipos de equipamentos.
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Outo fator que limita o uso do padrão 802.11n em 2.4GHz é que nesta faixa de frequência a largura de banda disponível para uso é somente torno de 70MHz. Portanto é 802.11n é muito empregado em 5GHz, onde a banda disponível é de 700MHz.
  
Usuário consegue uma conexão com velocidade mais rápida de transmissão, aproximadamente de 300 megas bits/segundos. Devido ao uso da aplicação do  MIMO ( no qual usa no mínimo duas antenas, uma para transmissão e outra para recepção ) e SISO(que usa uma antena para transmissão e recepção).
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=====Fatores Positivos=====
  
        Exemplos de modo de operação:
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Usuário consegue uma conexão com velocidade mais rápida de transmissão, aproximadamente de 300 Mbps. Devido ao uso da aplicação do  MIMO ( no qual usa no mínimo duas antenas, uma para transmissão e outra para recepção NAO FAZ SENTIDO) e SISO(que usa uma antena para transmissão e recepção NAO FAZ SENTIDO).
     
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Exemplos de modo de operação:
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Houve uma redução no intervalo de transferência de 800ns para 400ns, o que garante uma taxa de transmissão com cerca de 11% maior.
  
Houve uma redução no intervalo de transferência de 800ns para 400ns, o que garante uma taxa de transmissão com cerca de 11% maior.
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Contém modulação e codificação melhores do que nos modelos de padrões anteriores, o que gera um um empacotamento de mais informações em cada subportadora.Apresenta  um  modo de economia  de energia, no qual o Access Point  ficará desligado até que exista alguma presença de tráfego.
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Comparações entre os protocolos: 
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[[Arquivo:CompProtocol.jpg|400px|right‎]]
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===APLICAÇÕES===
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É utilizado em larga escala em ambientes domésticos para captação de internet à rádio e corporativos fornecendo enlaces ponto a ponto entre as sedes. Contudo há de perceber uma mudança em relação ao uso da frequência. Para enlaces ponto a ponto se utiliza a faixa de frequência não licenciada de 5GHz. Enquanto em ambientes residenciais utiliza-se produtos em 2.4GHz. NAO É APLICAÇÃO INICIO O principal motivo para esta mudança é devido ao espectro em 2,4GHz estar saturado, pois a sua largura de banda é muito restrita, 70MHz em 2,4GHz e 700MHz em 5GHz.Diminuindo assim a interferência canal adjacente. A normatização do uso da respectiva faixa de frequência é estabelecida ma seção IX e X da resolução 506 da ANATEL de 2006. Na qual define valores de potência máxima de pico, densidade espectral, emissões espúrias, mecanismos de interferência contra radar, entre outros requisitos para garantir a compatibilidade e interoperabilidade dos demais equipamentos adjacentes. NAO É APLICAÇÃO FIM.
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O programa nacional Banda Larga utiliza o espectro de 2.4GHz e 5GHz associados aos padrão 802.11b/g/n padra distribuir internet gratuita em cidades urbanas e locais onde não há acesso a internet. Internet à rádio é uma opção também nas grandes cidades onde empresas oferecem apenas o serviço de internet como opção à aqueles que desejam não pagar o pacote de telefonia e TV exigido por operadoras de telecom para ter acesso ao serviço de Internet.
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Os tipos modelos para ambientes domésticos e corporativos seguem o legado dos demais padrões, access point que provêm antenas omnidirecionais com ganho em médio de 5dBi, e potência de transmissão de 100mW à 500mW. Sua capacidade média de conexão é de 30 usuários com taxas de trasmissão que variam de 150Mbps à 300Mbps. TAXA COMPARTILHADA
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Os preços variam de 150 à 300 reais no caso de acess point para uso domésticos padrões 802.11b/g/n. Já equipamentos dedicados ponto-a-ponto em 5GHz seu preço pode chegar aos 10mil reais.
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===CONCLUSÕES===
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Após a realização do trabalho, constatamos que esse padrão surgiu à partir da necessidade de redes sem fio com alta capacidade de transferência de dados. E que para uma implementação de rede no padrão 802.11.n de boa qualidade, precisamos ter um transmissor com uma potência elevada e os receptores perto pois é muito suscetível à ruído. Podemos concluir que se você tem uma rede de grande trafego vale à pena o investimento devido às caraterísticas do mimo, o que resulta em um aumento da velocidade em até seis vezes.
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===REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS===
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[1] GAST, M. S. 802.11 Wireless Networks - The Definitive Guide. 2. ed. [S.l.]: O’Reilly, 2002.
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[2] OLIVEIRA, R. P. de; CAMPOS, R. L. Projeto de redes locais sem fio 802.11b - Analise de localização 2003.
  
Contém modulação e codificação melhores do que nos modelos de padrões anteriores, o que gera um um empacotamento de mais informações em cada subportadora.
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[3] TANEMBAUM, A. S. Computer Networks. [S.l.]: Campus, 2001.
  
  Apresenta  um  modo de economia  de energia, no qual o Access Point ficará desligado até que exista alguma presença de tráfego.
+
[4] IEEE-AS Standards Board, IEEE Std 802.11n – Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Enhancements for Higher Throughput. LAN/MAN STANDARDS COMMITTEE OF IEEE COMPUTER SOCIETY – IEEE 802.11n, ed. 2007 (R 2009).
  
           
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[5] RICHARD VAN NEE, V.K. JONES, GEERT AWATER, ALLERT VAN ZELST, JAMES GARDNER and GREG STEELE. The 802.11n MIMO-OFDM Standard for Wireless LAN and Beyond. Disponível em: <http://download.springer.com/static/pdf/926/art%253A10.1007%252Fs11277-006-9073-2.pdf?auth66=1355264147_5c0d5130b7e840126acd68112f4c9171&ext=.pdf>.
    Comparações entre os protocolos:
 
           
 
  
5.        APLICAÇÕES
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[6] PUC-RIO, 802.11n. Disponível em: <http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0812705_2011_cap_3.pdf>.
É utilizado em larga escala em ambientes domésticos e corporativos. Contudo há de perceber uma mudança em relação ao uso da frequência. Para enlaces ponto a ponto se utiliza a frequência não licenciada de 5GHz, devido ao uso do espectro em 2,4GHz estar saturado. As normas para regulamentação do uso da frequências citadas é a seção IX e X da resolução 506 da ANATEL de 2006. Na qual define valores de potência máxima de pico, densidade espectral, emissões espúrias, mecanismos de interferência contra radar, entre outros requisitos para garantir a compatibilidade e interoperabilidade dos demais equipamentos adjacentes.
 
Os tipos modelos para ambientes domésticos e corporativos seguem o legado dos demais padrões, access point que provêem antenas omnidirecionais com ganho em médio de 5dBi, e potência de transmissão de 100mW à 500mW. Sua capacidade média de conexão é de 30 usuários com taxas de trasmissão que variam de 150Mbps à 300Mbps.
 
Os preços variam de 150 à 300 reais no caso de acess point para uso domésticos padrões 802.11b/g/n. Já equipamentos dedicados ponto-a-ponto em 5GHz seu preço pode chegar aos 10mil reais.
 
  
6. CONCLUSÕES
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[7] DÉBORA CHRISTINA MUCHALANT SAADE. Padrões IEEE 802.3, 802.11, 802.2, 802.16. Disponível em: <http://www.midiacom.uff.br/~debora/redes1/pdf2/05_redes1.pdf>.
Após a realização do trabalho, constatamos que esse padrão surgiu à parti da necessidade de redes sem fio de alta performasse. E que para uma implementação de rede no padrão 802.11.n de boa qualidade, precisamos ter um transmissor com uma potência elevada e os receptores perto pois é muito suscetível à ruído. Podemos concluir que se você tem uma rede de grande trafego vale à pena o investimento devido às caraterísticas do mimo, o que resulta em um aumento da velocidade em até seis vezes.
 

Edição atual tal como às 08h08min de 28 de novembro de 2014


IEEE 802.11n

INTRODUÇÃO

O IEEE802.11n é um padrão no qual se especifica mecanismos físicos e lógicos com o objetivo de aumentar a taxa de transmissão em redes LAN sem fio. Iremos explorar a origem, principais aspectos mais importante da implementação na camada física e enlace, vantagens e desvantagens em relação aos outros padrões e sua aplicação. A tecnologia 802.11g, antecessora ao padrão 802.11n, provê a taxa máxima de transferência teórica de 54Mbps. O padrão 11g não atendia a velocidade da rede Ethernet, no qual alcança hoje 1Gbps. Além da incapacidade de dar vazão aos dados da rede Ethernet. A transferência de dados multimídia impulsionou a demanda de um novo padrão de rede sem fio que aumentasse a taxa de transferência. O padrão 802.11n, chega para implementar alta performance em links sem fio em redes locais LAN's, chegando a taxas de transferência de até 600Mbps. Entretanto a implementação do padrão requer cuidados, pois utiliza técnicas de modulações mais sensíveis a interferência aumentando consequentemente a complexidade do projeto de hardware e software.


Motivação[CORRIGIR]

Por trás disso, existe um contexto histórico, no qual mostra a evolução das redes locais wireless, até alcançarmos a tecnologia mais explorada em redes sem fio. O padrão 802.11n, é proveniente de uma mistura da necessidade de alcançar altas taxas de transferências e da evolução dos circuitos integrados em implementar novas técnicas de transmissão/modulação em hardwares com preço e tamanho cada vez mais reduzido.

Objetivos do Trabalho

O objetivo do trabalho é descrever de forma básica como é a estrutura do padrão, como é possível obter altas taxas de transferência com esta tecnologia e uma visão geral das alterações da camada física e enlace propostas neste padrão.

Organização do Documento

O documento está organizado em origem do padrão 802.11n, no qual descreve o contexto histórico de sua implementação, as organizações envolvidas e porque de sua criação. Em sua segunda parte trataremos sobre a camada de enlace e física, quais protocolos, algoritmos e modulações. Nesta parte tentaremos demonstrar como o padrão em si funciona. Na terceira parte trataremos quais as vantagens e desvantagens em relação ao padrão 802.11g. Na ultima parte descrevemos a aplicação do padrão, relação de produtos disponíveis e normas regentes.

CONTEXTO HISTÓRICO E ORIGEM

Para (OLIVEIRA, 2006), um padrão pode ser definido como um documento previamente aprovado por um órgão regulamentado que prôve, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características de produtos, processos ou serviços. Segundo (TANENBAUM, 2001), era necessário um padrão único para redes sem fio e a Institute of Electrical and Electronic Engineers(IEEE), orgão responsável por conceber o 802.11(GAST, 2002). As redes locais Wireless LAN foram apelidadas de WiFi, uma referência ao High Fidelity(PRESCHER, 2009). O IEEE 802.11, foi publicado em 1990, e sua implementação aconteceu em 1997. A taxa de transferência era 2Mbps. Em seguida saiu o padrão 802.11b que opera com uma taxa de transferência de 11Mbps. Os primeiros padrões enfrentavam diversos pontos negativos, como limitação na taxa de transferência e era sensível a interferência devido a utilizar a mesma frequência dos aparelhos de celular, microondas ou dispositivo bluetooth. Em 2006 era apresentado o padrão 802.11g, tido como mais robusto e com maiores taxas de transferência (SAVOINE, 2005), porém tinhas as mesmas limitações dos demais padrões no sentido de sofrer com interferências eletromagnética por aparelhos celulares, câmeras, eletrodomésticos. Os padrões 802.11b/g foram implementados na faixa de frequência 2.4GHz, com tecnologia SISO, no qual a transmissão e recepção se da por uma única antena, tornando-o a troca de dados em modo half-duplex. O 802.11n foi lançado para sanar as limitações de taxa transferência existentes na época. Para montar o padrão foi criado um grupo de força tarefa TGn, envolvendo fabricantes de circuitos integrados e engenheiros vinculados à IEEE,que dedicaram seus esforços para melhorar o aproveitamento da largura de banda, implementar novas técnicas de transmissão e utilizar maiores números de antenas para que multiplicasse a taxa de transferência. Segundo (PRESHER, 2009), este padrão melhora as redes sem fio para transmissões multímidia, opera em 2.4GHz e 5GHz, e trabalha com sistemas MIMO(multiple input, multiple output), proporcionando taxas de até 600Mbps e alcance de até 400 metros em ambientes fechados.

CAMADA FÍSICA E ENLACE DO PADRÃO 802.11n

Os principais avanços que o padrão trouxe é o uso da tecnologia MIMO e agregação de canais de 40MHz. O documento IEEE 802.11n descreve todas as diretrizes das mensagens na camada de enlace e os padrões de modulação, codificação e tecnologia usadas na camada física.

Camadas.jpg

Camada enlace(CORRIGIR INCLUIR TEXTO)

Frame MAC(SOBRE FRAME OU QUADRO O TEXTO TRATA?)

Possui campos para determinar taxas de transmissão, largura de banda, canal, controles de erro. É a camada responsável pelo gerenciamento a nível lógico do enlace. No padrão 802.11n uma de suas principais aplicações é treinar o enlace para verificar a possibilidade de trabalhar com múltiplas antenas. Neste item, é necessário medir a sensibilidade de cada antena, para determinar o nível de transferência que cada antena pode suportar. Define a seleção de antena. Todos estes parâmetros são definidos em mensagens MAC.

Processo de comunicação MELHORAR DESCRIÇÃO

Para iniciar um processo de troca de dados em uma comunicação sem fio, a estação envia para a base um RTS(O QUE É UM RTS), Request To Sent, a base responde com um CTS Clear To Send, apos o reconhecimento correto do quadro destino envia um reconhecimento positivo, ACK

RTS ACK.jpg

Camada física

A outra parte do documento é a descrição da camada física, dentre as principais são os níveis de EVM aceitáveis, no qual está diretamente ligado a desvio de fase e amplitude da constelação QAM-64 e das demais modulações, define a sensibilidade mínima, ou seja o nível de potência para funcionar em uma determinada velocidade.

NiveisSinal.jpg

Utiliza como base a técnica de transmissão OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) no qual divide o canal de 20 ou 40MHz em subportadoras de 312.5KHz. Em 40MHz o canal é dividido em 128 subportadoras e quando em 20MHz é apenas 64 subportadoras.

OFDM.jpg

O padrão é compatível com 802.11b/802.11n(O QUE É?,COMO). A norma descreve as principais implementações na camada física que provê o aumento de taxa de transferência:

  • largura de banda de 40MHz
  • Sistema de transmissão e recepção MIMO
  • intervalo de banda de guarda menores que 400ns [O QUE É INTERVALO DE GUARDA)
  • aumento número e símbolos na modulação QAM (O QUE É QAM)
Largura de banda

No padrão, dentre as implementações, a implementação primordial para aumentar a taxa de transferência, foi aumentar a largura de banda do canal. A técnica usada para alocação de canais em 40MHz de largura de banda é chamada channel bonding no qual atribui dois canais de 20MHz adjacentes a um único canal de 40MHz, assim dobrando praticamente a taxa de transferência.(COMO É FEITA A AGREGAÇÃO DO CANAL)

AgregCanais.jpg
MIMO

A técnica MIMO é empregada com o intuito de aumentar signficativamente a taxa de transmissão. Algumas de suas vantagens é ter maior chance de receber pacotes sem erros. Através da distribuição geografica das antenas, permite receber sinais que percorrem multi percursos. Neste caso, normalmente o número de antenas no sistemas transmissor é o fator multiplicador da taxa de transmissão.

SistemaMiMo.jpg

(EXPLICAR IMAGEM)

Intervalo de guarda

Na técnica de transmissão OFDM é empregado uma intervalo de guarda para que as subportadoras adjacentes não se sobreponham na recepção, ou seja não interfiram devido a sofrerem desvio de multi percursos. No padrão se utiliza o um intervalo de guarda de 400ns ao invés de 800ns(OQUE É INTERVALO DE GUARDA), este intervalo é chamado de opcional short guard interval. Isso aumenta a capacidade de transferência de dados por adicionar 2 streams espaciais no canal de 40MHz e até 300Mbps(NÃO ASSOCIADO 400NS COM 300MBPS) (NEE, JONES, AWATER, ZELST, GARDNER e STEELE, 2006)

InterGuard.jpg

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Fatores Contras

No padrão 802.11n para se alcançar elevadas taxas de transferência é necessário uma relação sinal ruído estável e controlada. A modulação em fase e amplitude do QAM-128(OU QAM-64) exige no mínimo um nível de potência no receptor de -60dBm. De acordo que o nível de potência no equipamento receptor baixa, é alterada o tipo de modulação, para que possa manter a relação sinal ruído. Consequentemente se a modulação é mais robusta com ruído menor será a taxa de transferência do enlace. Se configurado para operar na frequência de 2.4GHz, o enlace poderá sofrer com interferências de vários dispositivos, como por exemplo microondas e telefone sem fio. Ambos também operam em 2.4GHz. Isto ocorre ao fato dos padrões 802.11b/g/n serem utilizados em frequências não licenciadas, ou seja, de uso comum podendo haver uso indiscriminado por diferentes tipos de equipamentos. Outo fator que limita o uso do padrão 802.11n em 2.4GHz é que nesta faixa de frequência a largura de banda disponível para uso é somente torno de 70MHz. Portanto é 802.11n é muito empregado em 5GHz, onde a banda disponível é de 700MHz.

Fatores Positivos

Usuário consegue uma conexão com velocidade mais rápida de transmissão, aproximadamente de 300 Mbps. Devido ao uso da aplicação do MIMO ( no qual usa no mínimo duas antenas, uma para transmissão e outra para recepção NAO FAZ SENTIDO) e SISO(que usa uma antena para transmissão e recepção NAO FAZ SENTIDO). Exemplos de modo de operação: Houve uma redução no intervalo de transferência de 800ns para 400ns, o que garante uma taxa de transmissão com cerca de 11% maior.

Contém modulação e codificação melhores do que nos modelos de padrões anteriores, o que gera um um empacotamento de mais informações em cada subportadora.Apresenta um modo de economia de energia, no qual o Access Point ficará desligado até que exista alguma presença de tráfego. Comparações entre os protocolos:

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APLICAÇÕES

É utilizado em larga escala em ambientes domésticos para captação de internet à rádio e corporativos fornecendo enlaces ponto a ponto entre as sedes. Contudo há de perceber uma mudança em relação ao uso da frequência. Para enlaces ponto a ponto se utiliza a faixa de frequência não licenciada de 5GHz. Enquanto em ambientes residenciais utiliza-se produtos em 2.4GHz. NAO É APLICAÇÃO INICIO O principal motivo para esta mudança é devido ao espectro em 2,4GHz estar saturado, pois a sua largura de banda é muito restrita, 70MHz em 2,4GHz e 700MHz em 5GHz.Diminuindo assim a interferência canal adjacente. A normatização do uso da respectiva faixa de frequência é estabelecida ma seção IX e X da resolução 506 da ANATEL de 2006. Na qual define valores de potência máxima de pico, densidade espectral, emissões espúrias, mecanismos de interferência contra radar, entre outros requisitos para garantir a compatibilidade e interoperabilidade dos demais equipamentos adjacentes. NAO É APLICAÇÃO FIM. O programa nacional Banda Larga utiliza o espectro de 2.4GHz e 5GHz associados aos padrão 802.11b/g/n padra distribuir internet gratuita em cidades urbanas e locais onde não há acesso a internet. Internet à rádio é uma opção também nas grandes cidades onde empresas oferecem apenas o serviço de internet como opção à aqueles que desejam não pagar o pacote de telefonia e TV exigido por operadoras de telecom para ter acesso ao serviço de Internet. Os tipos modelos para ambientes domésticos e corporativos seguem o legado dos demais padrões, access point que provêm antenas omnidirecionais com ganho em médio de 5dBi, e potência de transmissão de 100mW à 500mW. Sua capacidade média de conexão é de 30 usuários com taxas de trasmissão que variam de 150Mbps à 300Mbps. TAXA COMPARTILHADA Os preços variam de 150 à 300 reais no caso de acess point para uso domésticos padrões 802.11b/g/n. Já equipamentos dedicados ponto-a-ponto em 5GHz seu preço pode chegar aos 10mil reais.

CONCLUSÕES

Após a realização do trabalho, constatamos que esse padrão surgiu à partir da necessidade de redes sem fio com alta capacidade de transferência de dados. E que para uma implementação de rede no padrão 802.11.n de boa qualidade, precisamos ter um transmissor com uma potência elevada e os receptores perto pois é muito suscetível à ruído. Podemos concluir que se você tem uma rede de grande trafego vale à pena o investimento devido às caraterísticas do mimo, o que resulta em um aumento da velocidade em até seis vezes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] GAST, M. S. 802.11 Wireless Networks - The Definitive Guide. 2. ed. [S.l.]: O’Reilly, 2002.

[2] OLIVEIRA, R. P. de; CAMPOS, R. L. Projeto de redes locais sem fio 802.11b - Analise de localização 2003.

[3] TANEMBAUM, A. S. Computer Networks. [S.l.]: Campus, 2001.

[4] IEEE-AS Standards Board, IEEE Std 802.11n – Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Enhancements for Higher Throughput. LAN/MAN STANDARDS COMMITTEE OF IEEE COMPUTER SOCIETY – IEEE 802.11n, ed. 2007 (R 2009).

[5] RICHARD VAN NEE, V.K. JONES, GEERT AWATER, ALLERT VAN ZELST, JAMES GARDNER and GREG STEELE. The 802.11n MIMO-OFDM Standard for Wireless LAN and Beyond. Disponível em: <http://download.springer.com/static/pdf/926/art%253A10.1007%252Fs11277-006-9073-2.pdf?auth66=1355264147_5c0d5130b7e840126acd68112f4c9171&ext=.pdf>.

[6] PUC-RIO, 802.11n. Disponível em: <http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0812705_2011_cap_3.pdf>.

[7] DÉBORA CHRISTINA MUCHALANT SAADE. Padrões IEEE 802.3, 802.11, 802.2, 802.16. Disponível em: <http://www.midiacom.uff.br/~debora/redes1/pdf2/05_redes1.pdf>.