Este trabalho apresenta um modelo analítico para a análise de vazão (throughput) da camada MAC do IEEE 802.11. A proposta se diferencia da maioria dos desenvolvimentos realizados na área por apresentar uma modelagem de ambientes com estações não-saturadas, levando em consideração o perfil do tráfego gerado pelas camadas superiores ao nível de enlace. Dessa maneira, o modelo permite uma análise do desempenho de aplicações reais sobre redes sem fio, a partir de resultados provenientes de um modelo matemático, enquanto diversos outros trabalhos avaliam somente situações de saturação das estações. Simulações utilizando Network Simulator 2 e comparações com resultados obtidos em trabalhos análogos desenvolvidos por outros pesquisadores validam o modelo proposto. Cenários com variações na quantidade de estações e carga oferecida à rede são avaliados utilizando o modelo teórico e comparados aos resultados simulados, provendo uma análise do comportamento dos limites de vazão do sistema. As estruturas do IEEE 802.11 MAC foram estudadas a fim de embasar o desenvolvimento do modelo proposto. Também foi realizada uma pesquisa a respeito de Cadeias de Markov, que serve como estrutura básica para a descrição do IEEE 802.11 DCF. / This work provides an analytical model to compute the IEEE 802.11 DCF throughput. The proposed analysis differs from most of the related work by presenting scenario modeling with unsaturated stations, accounting for the traffic characteristics generated by the upper layers to the data link layer. As a consequence, the proposed model allows for an accurate analysis of real applications over wireless networks, based on mathematical model results, while several other researches evaluate only saturate stations situations. Simulations ran using Network Simulator 2 and comparisons with results obtained on similar works developed by other researchers are used to validate the proposed model. Scenarios with different number of stations and offered loads are evaluated using the theoretical model and compared to the simulated results, providing an analysis on the behavior of the maximum throughput provided by the network. A study was made on the structures and mechanisms of IEEE 802.11 MAC in order to support the development of the proposed model. A research on Markov Chains was also done, since it is the basic structure used to describe the IEEE 802.11 DCF.

Este trabalho apresenta um modelo analítico para a análise de vazão (throughput) da camada MAC do IEEE 802.11. A proposta se diferencia da maioria dos desenvolvimentos realizados na área por apresentar uma modelagem de ambientes com estações não-saturadas, levando em consideração o perfil do tráfego gerado pelas camadas superiores ao nível de enlace. Dessa maneira, o modelo permite uma análise do desempenho de aplicações reais sobre redes sem fio, a partir de resultados provenientes de um modelo matemático, enquanto diversos outros trabalhos avaliam somente situações de saturação das estações. Simulações utilizando Network Simulator 2 e comparações com resultados obtidos em trabalhos análogos desenvolvidos por outros pesquisadores validam o modelo proposto. Cenários com variações na quantidade de estações e carga oferecida à rede são avaliados utilizando o modelo teórico e comparados aos resultados simulados, provendo uma análise do comportamento dos limites de vazão do sistema. As estruturas do IEEE 802.11 MAC foram estudadas a fim de embasar o desenvolvimento do modelo proposto. Também foi realizada uma pesquisa a respeito de Cadeias de Markov, que serve como estrutura básica para a descrição do IEEE 802.11 DCF. / This work provides an analytical model to compute the IEEE 802.11 DCF throughput. The proposed analysis differs from most of the related work by presenting scenario modeling with unsaturated stations, accounting for the traffic characteristics generated by the upper layers to the data link layer. As a consequence, the proposed model allows for an accurate analysis of real applications over wireless networks, based on mathematical model results, while several other researches evaluate only saturate stations situations. Simulations ran using Network Simulator 2 and comparisons with results obtained on similar works developed by other researchers are used to validate the proposed model. Scenarios with different number of stations and offered loads are evaluated using the theoretical model and compared to the simulated results, providing an analysis on the behavior of the maximum throughput provided by the network. A study was made on the structures and mechanisms of IEEE 802.11 MAC in order to support the development of the proposed model. A research on Markov Chains was also done, since it is the basic structure used to describe the IEEE 802.11 DCF.

Este trabalho apresenta uma análise completa da qualidade de voz esperada em serviços de VoIP quando prestados sobre a plataforma WLAN IEEE 802.11g. Diferentemente da maior parte da literatura, este estudo complementa as informações de atraso, variação do atraso e taxa de perda dos pacotes, com um modelo analítico de avaliação de qualidade de voz proposto pela ITU-T, o Modelo E. Desta forma, todos os fatores modelados como perceptíveis pelos usuários do serviço telefônico são considerados simultaneamente, gerando, por fim, resultados correspondentes à escala de avaliação subjetiva da qualidade de voz MOS, que qualifica a opinião média em: “muito satisfeitos”, “satisfeitos”, “alguns insatisfeitos”, “muitos insatisfeitos”, “quase todos insatisfeitos” e “não recomendado”. O código do simulador NS-2 foi expandido para prover todas as funcionalidades requeridas neste trabalho. Com ele, diferentes cenários de aplicação foram simulados utilizando três dos codificadores de voz mais utilizados atualmente, o G.723.1, o G.729a e o G.711 (com e sem PLC). A funcionalidade centralizada da camada MAC IEEE 802.11, o PCF, também foi estudada, tendo os parâmetros referentes ao período entre repetições do CFP e à máxima duração do mesmo analisados e ajustados de modo a prover o melhor desempenho. Experimentos similares foram realizados para a função DCF, permitindo então uma comparação direta entre os dois modos de operação do nível MAC. Além disso, ensaios considerando outros tráfegos menos prioritários (estações de dados) foram realizados com o intuito de caracterizar a capacidade dos sistemas em diferenciar ambos os tráfegos. / This work is intended to provide a complete evaluation of the voice quality obtained in IEEE 802.11g WLAN environments. In contrast to the major literature, this dissertation complements the traditional network metrics, as delay, jitter and loss rate, with an analytical model for voice quality evaluation created by ITU-T, named E Model. With this model, all factors able of affecting the user’s perception of quality in a telephony service are simultaneously considered to reflect the subjective voice quality scale MOS, which rates the mean opinion as follow: “very satisfied”, “satisfied”, “some user satisfied”, “many users dissatisfied”, “nearly all user dissatisfied” and, “not recommended”. An extension to the NS-2 simulator source code has been developed to provide all the features required by this study. With this ‘customized simulator’, several scenarios have been analyzed considering three of the most important vocoders in the market today, G.723.1, G.729a, and G.711 (with and without PLC). Moreover, the centralized scheme for the IEEE 802.11 MAC, called PCF, has been studied to show the effect of the CFP repetition interval and the CFP maximum duration on its upper bound limit of simultaneous voice calls. Similar experiments have been carried out for the DCF MAC functionality, allowing these medium access modes to have their performance directly compared against each other. Finally, scenarios with low priority traffic (data traffic) have been created to help describing the ability of both MAC functions to deal with traffic differentiation.

A vantagem das redes locais sem fios, as quais permitem que uma estação móvel possa deslocar-se livremente dentro da área de abrangência da rede, possui uma contrapartida em termos de segurança. A possibilidade dos sinais de microondas atravessarem paredes e sofrerem atenuação, reflexão, refração, difração e dispersão, dependendo dos obstáculos, torna a definição dos limites da área de abrangência da rede sem fios uma tarefa difícil. Sem o conhecimento dos limites de abrangência, o administrador não tem como delimitar fisicamente o acesso à rede. Além disso, o padrão IEEE 802.11 não define um mecanismo capaz de localizar a posição física de estações móveis. Sem a possibilidade de localização de estações, é impossível restringir o acesso à rede baseando-se em limitações físicas definidas pelo administrador. Quando a rede sem fios é utilizada em ambientes internos, os diversos obstáculos e seu comportamento dinâmico (como pessoas em movimento, por exemplo), fazem com que os sinais de microondas alterem as características da área de abrangência da rede. Este trabalho propõe uma nova abordagem para localização de estações sem fios em ambientes internos, baseada no comportamento dinâmico dos obstáculos e conseqüentes alterações na rede, e, de acordo com este comportamento, tenta ampliar a eficiência da localização de estações. Por fim, é proposto um novo sistema de autenticação de estações baseado na sua localização. / The advantage of wireless local area networks, giving the mobile stations the possibility of moving free inside the network access range comes with a security drawback. The fact that microwave signals can cross walls and behave with attenuation, reflections, refraction, diffraction and dispersion, depending of the obstacles, makes very difficult to define the network access range. Without the knowledge of the network boundaries, the network administrator cannot define a physical delimiter to network access. Besides this issue, there is no default user-location mechanism in the IEEE 802.11 standard. Without the user-location, it is impossible to restrict the network access based on the physical access boundaries defined by the administrator. When the wireless network operates indoor the many obstacles and the dynamic behavior of these obstacles (some people moving around, for instance) make the microwave signal behavior change the range and aspect of the network. This work proposes a new approach to indoor user-location mechanism, based on the dynamic behavior of the obstacles and consequent changes on network range. This approach focus on the dynamic obstacles behavior analysis and according to this behavior tries to increase the user-location system efficiency. Finally a new authentication system based on the user location is proposed.

Este trabalho apresenta uma análise completa da qualidade de voz esperada em serviços de VoIP quando prestados sobre a plataforma WLAN IEEE 802.11g. Diferentemente da maior parte da literatura, este estudo complementa as informações de atraso, variação do atraso e taxa de perda dos pacotes, com um modelo analítico de avaliação de qualidade de voz proposto pela ITU-T, o Modelo E. Desta forma, todos os fatores modelados como perceptíveis pelos usuários do serviço telefônico são considerados simultaneamente, gerando, por fim, resultados correspondentes à escala de avaliação subjetiva da qualidade de voz MOS, que qualifica a opinião média em: “muito satisfeitos”, “satisfeitos”, “alguns insatisfeitos”, “muitos insatisfeitos”, “quase todos insatisfeitos” e “não recomendado”. O código do simulador NS-2 foi expandido para prover todas as funcionalidades requeridas neste trabalho. Com ele, diferentes cenários de aplicação foram simulados utilizando três dos codificadores de voz mais utilizados atualmente, o G.723.1, o G.729a e o G.711 (com e sem PLC). A funcionalidade centralizada da camada MAC IEEE 802.11, o PCF, também foi estudada, tendo os parâmetros referentes ao período entre repetições do CFP e à máxima duração do mesmo analisados e ajustados de modo a prover o melhor desempenho. Experimentos similares foram realizados para a função DCF, permitindo então uma comparação direta entre os dois modos de operação do nível MAC. Além disso, ensaios considerando outros tráfegos menos prioritários (estações de dados) foram realizados com o intuito de caracterizar a capacidade dos sistemas em diferenciar ambos os tráfegos. / This work is intended to provide a complete evaluation of the voice quality obtained in IEEE 802.11g WLAN environments. In contrast to the major literature, this dissertation complements the traditional network metrics, as delay, jitter and loss rate, with an analytical model for voice quality evaluation created by ITU-T, named E Model. With this model, all factors able of affecting the user’s perception of quality in a telephony service are simultaneously considered to reflect the subjective voice quality scale MOS, which rates the mean opinion as follow: “very satisfied”, “satisfied”, “some user satisfied”, “many users dissatisfied”, “nearly all user dissatisfied” and, “not recommended”. An extension to the NS-2 simulator source code has been developed to provide all the features required by this study. With this ‘customized simulator’, several scenarios have been analyzed considering three of the most important vocoders in the market today, G.723.1, G.729a, and G.711 (with and without PLC). Moreover, the centralized scheme for the IEEE 802.11 MAC, called PCF, has been studied to show the effect of the CFP repetition interval and the CFP maximum duration on its upper bound limit of simultaneous voice calls. Similar experiments have been carried out for the DCF MAC functionality, allowing these medium access modes to have their performance directly compared against each other. Finally, scenarios with low priority traffic (data traffic) have been created to help describing the ability of both MAC functions to deal with traffic differentiation.

A vantagem das redes locais sem fios, as quais permitem que uma estação móvel possa deslocar-se livremente dentro da área de abrangência da rede, possui uma contrapartida em termos de segurança. A possibilidade dos sinais de microondas atravessarem paredes e sofrerem atenuação, reflexão, refração, difração e dispersão, dependendo dos obstáculos, torna a definição dos limites da área de abrangência da rede sem fios uma tarefa difícil. Sem o conhecimento dos limites de abrangência, o administrador não tem como delimitar fisicamente o acesso à rede. Além disso, o padrão IEEE 802.11 não define um mecanismo capaz de localizar a posição física de estações móveis. Sem a possibilidade de localização de estações, é impossível restringir o acesso à rede baseando-se em limitações físicas definidas pelo administrador. Quando a rede sem fios é utilizada em ambientes internos, os diversos obstáculos e seu comportamento dinâmico (como pessoas em movimento, por exemplo), fazem com que os sinais de microondas alterem as características da área de abrangência da rede. Este trabalho propõe uma nova abordagem para localização de estações sem fios em ambientes internos, baseada no comportamento dinâmico dos obstáculos e conseqüentes alterações na rede, e, de acordo com este comportamento, tenta ampliar a eficiência da localização de estações. Por fim, é proposto um novo sistema de autenticação de estações baseado na sua localização. / The advantage of wireless local area networks, giving the mobile stations the possibility of moving free inside the network access range comes with a security drawback. The fact that microwave signals can cross walls and behave with attenuation, reflections, refraction, diffraction and dispersion, depending of the obstacles, makes very difficult to define the network access range. Without the knowledge of the network boundaries, the network administrator cannot define a physical delimiter to network access. Besides this issue, there is no default user-location mechanism in the IEEE 802.11 standard. Without the user-location, it is impossible to restrict the network access based on the physical access boundaries defined by the administrator. When the wireless network operates indoor the many obstacles and the dynamic behavior of these obstacles (some people moving around, for instance) make the microwave signal behavior change the range and aspect of the network. This work proposes a new approach to indoor user-location mechanism, based on the dynamic behavior of the obstacles and consequent changes on network range. This approach focus on the dynamic obstacles behavior analysis and according to this behavior tries to increase the user-location system efficiency. Finally a new authentication system based on the user location is proposed.

Este trabalho apresenta uma análise completa da qualidade de voz esperada em serviços de VoIP quando prestados sobre a plataforma WLAN IEEE 802.11g. Diferentemente da maior parte da literatura, este estudo complementa as informações de atraso, variação do atraso e taxa de perda dos pacotes, com um modelo analítico de avaliação de qualidade de voz proposto pela ITU-T, o Modelo E. Desta forma, todos os fatores modelados como perceptíveis pelos usuários do serviço telefônico são considerados simultaneamente, gerando, por fim, resultados correspondentes à escala de avaliação subjetiva da qualidade de voz MOS, que qualifica a opinião média em: “muito satisfeitos”, “satisfeitos”, “alguns insatisfeitos”, “muitos insatisfeitos”, “quase todos insatisfeitos” e “não recomendado”. O código do simulador NS-2 foi expandido para prover todas as funcionalidades requeridas neste trabalho. Com ele, diferentes cenários de aplicação foram simulados utilizando três dos codificadores de voz mais utilizados atualmente, o G.723.1, o G.729a e o G.711 (com e sem PLC). A funcionalidade centralizada da camada MAC IEEE 802.11, o PCF, também foi estudada, tendo os parâmetros referentes ao período entre repetições do CFP e à máxima duração do mesmo analisados e ajustados de modo a prover o melhor desempenho. Experimentos similares foram realizados para a função DCF, permitindo então uma comparação direta entre os dois modos de operação do nível MAC. Além disso, ensaios considerando outros tráfegos menos prioritários (estações de dados) foram realizados com o intuito de caracterizar a capacidade dos sistemas em diferenciar ambos os tráfegos. / This work is intended to provide a complete evaluation of the voice quality obtained in IEEE 802.11g WLAN environments. In contrast to the major literature, this dissertation complements the traditional network metrics, as delay, jitter and loss rate, with an analytical model for voice quality evaluation created by ITU-T, named E Model. With this model, all factors able of affecting the user’s perception of quality in a telephony service are simultaneously considered to reflect the subjective voice quality scale MOS, which rates the mean opinion as follow: “very satisfied”, “satisfied”, “some user satisfied”, “many users dissatisfied”, “nearly all user dissatisfied” and, “not recommended”. An extension to the NS-2 simulator source code has been developed to provide all the features required by this study. With this ‘customized simulator’, several scenarios have been analyzed considering three of the most important vocoders in the market today, G.723.1, G.729a, and G.711 (with and without PLC). Moreover, the centralized scheme for the IEEE 802.11 MAC, called PCF, has been studied to show the effect of the CFP repetition interval and the CFP maximum duration on its upper bound limit of simultaneous voice calls. Similar experiments have been carried out for the DCF MAC functionality, allowing these medium access modes to have their performance directly compared against each other. Finally, scenarios with low priority traffic (data traffic) have been created to help describing the ability of both MAC functions to deal with traffic differentiation.

A vantagem das redes locais sem fios, as quais permitem que uma estação móvel possa deslocar-se livremente dentro da área de abrangência da rede, possui uma contrapartida em termos de segurança. A possibilidade dos sinais de microondas atravessarem paredes e sofrerem atenuação, reflexão, refração, difração e dispersão, dependendo dos obstáculos, torna a definição dos limites da área de abrangência da rede sem fios uma tarefa difícil. Sem o conhecimento dos limites de abrangência, o administrador não tem como delimitar fisicamente o acesso à rede. Além disso, o padrão IEEE 802.11 não define um mecanismo capaz de localizar a posição física de estações móveis. Sem a possibilidade de localização de estações, é impossível restringir o acesso à rede baseando-se em limitações físicas definidas pelo administrador. Quando a rede sem fios é utilizada em ambientes internos, os diversos obstáculos e seu comportamento dinâmico (como pessoas em movimento, por exemplo), fazem com que os sinais de microondas alterem as características da área de abrangência da rede. Este trabalho propõe uma nova abordagem para localização de estações sem fios em ambientes internos, baseada no comportamento dinâmico dos obstáculos e conseqüentes alterações na rede, e, de acordo com este comportamento, tenta ampliar a eficiência da localização de estações. Por fim, é proposto um novo sistema de autenticação de estações baseado na sua localização. / The advantage of wireless local area networks, giving the mobile stations the possibility of moving free inside the network access range comes with a security drawback. The fact that microwave signals can cross walls and behave with attenuation, reflections, refraction, diffraction and dispersion, depending of the obstacles, makes very difficult to define the network access range. Without the knowledge of the network boundaries, the network administrator cannot define a physical delimiter to network access. Besides this issue, there is no default user-location mechanism in the IEEE 802.11 standard. Without the user-location, it is impossible to restrict the network access based on the physical access boundaries defined by the administrator. When the wireless network operates indoor the many obstacles and the dynamic behavior of these obstacles (some people moving around, for instance) make the microwave signal behavior change the range and aspect of the network. This work proposes a new approach to indoor user-location mechanism, based on the dynamic behavior of the obstacles and consequent changes on network range. This approach focus on the dynamic obstacles behavior analysis and according to this behavior tries to increase the user-location system efficiency. Finally a new authentication system based on the user location is proposed.