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無線網路概論

無線網路概論. Introduction WPAN (Wireless Personal Area Network) WLAN (Wireless Local Area Network) WWAN (Wireless Wide Area Network). Network Area Definitions Abstracted. Personal Operating Space. WAN. WAN-MAN. PAN. MAN. MAN-LAN. LAN-PAN. Pico-Cell. ~50 km. ~2 km. 0 km. ~10 m.

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Presentation Transcript

  1. 無線網路概論 • Introduction • WPAN (Wireless Personal Area Network) • WLAN (Wireless Local Area Network) • WWAN (Wireless Wide Area Network)

  2. Network Area Definitions Abstracted Personal Operating Space WAN WAN-MAN PAN MAN MAN-LAN LAN-PAN Pico-Cell ~50km ~2km 0km ~10m

  3. Introduction • IEEE Project 802 develops Wireless LAN,MAN and PAN standards, mainly for the lowest 2 layers (PHY & MAC) of the Reference Model for Open Systems Interconnection (OSI).

  4. Introduction IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee … … … 802.21 Media Independent Handoff Working Group 802.1 Higher Layer LAN Protocols Working Group 802.11 Wireless Local Area Network Working Group 802.15 Wireless Personal Area Network Working Group … … … TG4 WPAN Low Rate Task Group TG1 WPAN/Bluetooth Task Group TG2 Coexistence Task Group TG3 WPAN High Rate Task Group

  5. Hibernating Working Groups 802.1 802.17 802.2 802.6 802.3 802.18 802.4 802.7 802.11 802.19 802.5 802.8 802.15 802.20 802.9 802.14 802.16 802.21 802.10 Disbanded Working Groups and Study Groups 802.12 Active Working Groups and Study Groups IEEE 802 Groups

  6. IEEE 802 Groups 802.1 Higher Layer LAN Protocols Working Group 802.3 Ethernet Working Group 802.11 Wireless LAN Working Group 802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) Working Group 802.16 Broadband Wireless Access Working Group 802.17 Resilient Packet Ring Working Group 802.18 Radio Regulatory TAG 802.19 Coexistence TAG 802.20 Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) Working Group 802.21 Media Independent Handoff Working Group

  7. Short Wave Radio FM Broadcast Infrared wireless LAN AM Broadcast Television Audio Cellular (840MHz) NPCS (1.9GHz) Extremely Low Very Low Low Medium High Very High Ultra High Super High Infrared Visible Light Ultra- violet X-Rays 902 - 928 MHz 26 MHz 2.4 - 2.4835 GHz 83.5 MHz (IEEE 802.11b) 5 GHz (IEEE 802.11a) HyperLAN HyperLAN2 Industrial, Scientific, and Medical (ISM) bands

  8. IEEE 802.15.1(Bluetooth)

  9. IEEE 802.15 IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee … … … 802.21 Media Independent Handoff Working Group 802.1 Higher Layer LAN Protocols Working Group 802.11 Wireless Local Area Network Working Group 802.15 Wireless Personal Area Network Working Group … … … TG4 WPAN Low Rate Task Group TG1 WPAN/Bluetooth Task Group TG2 Coexistence Task Group TG3 WPAN High Rate Task Group

  10. Scope Personal Operating Space WAN WAN-MAN PAN MAN MAN-LAN LAN-PAN Pico-Cell ~50km ~2km 0km ~10m

  11. Bluetooth 簡介 • 1994年由Ericsson與Nokia合作開發 • 1998年與Intel、IBM等大廠組成一個SIG小組 • 1999年SIG公佈Bluetooth 1.0 版 • 主要目標 • 無線通訊 • 低功率 • 短距離 • 低成本 • 支援語音與多媒體資料傳輸 Bluetooth: 丹麥國王 Harald Blaatand Bluetooth (促進丹麥、挪威兩國和平)

  12. IEEE 802.15.1 Bluetooth What is it?

  13. Bluetooth的網路連結方式 1. Piconet • 1個Master，最多可同時連接7個 Slaves 裝置 • 點對點或點對多點之傳輸能力

  14. Bluetooth的網路連結方式 2. Scatternets •兩個以上Piconets 可形成 Scatternet •不同Piconet 可以分享 同一 裝置

  15. Bluetooth的特徵 • 調變技術：跳頻式展頻通訊技術（FHSS）1600次/秒[連線狀態] • 消耗電力(2.7 V)：最大30mA(資料傳送時)，小於0.3mA(待機狀態) • 傳輸速度(最大值)： • 1 Mbps (理論值) • 433.9 Kbps (實際值，雙向等速) • 下傳：723.2 Kbps 上傳：57.6 Kbps (實際值，雙向非等速) • 保密功能：Yes, 連結層（link layer ） • 防止干擾：採用快速跳頻方式防止干擾 (1600次/秒)

  16. Bluetooth 簡介 • 建構個人行動網路(Personal Ad Hoc Network) • 提供一個通行全世界的無線傳輸環境,連結所有行動設備之間的資料傳輸服務 • 行動電話手機、無線電話、筆記型電腦、 PDA、數位相機、數據機、印表機、投影機、區域網路

  17. Bluetooth and Internet • 連接Bluetooth與Internet • Via Access point • Via mobile phone • Via PSTN phone 電話線、乙太網路 寬頻網路、ADSL 藍芽上網家 <BluePort>

  18. Bluetooth-Applications Headset Profile Reference: http:// www. ericsson. com/

  19. Bluetooth-Applications (Cont.) Object Push Profile 應用 • 在面談和會議時，可選定對象、選擇檔案文件瞬間傳遞或交換電子名片，酷的是不用一根電線、一張紙頭，徹底地顛覆傳統。

  20. Bluetooth-Applications(Cont.) Profiles- Personal Area Networking(PAN) Profile應用 • 規範了兩個以上的藍芽裝置如何形成ad-hoc Networking (如視訊會議)，也可透過似Network Access Point的裝置達遠端上網的目的。

  21. Conclusion

  22. Wireless LAN

  23. IEEE 802.11 Sublayers 802.11c 802.11f Higher Layers 802.11d 802.11e 802.11h 802.11i MAC 802.11a 802.11b 802.11g PHY

  24. 2.2 GHz FHSS 2.4 GHz DSSS Infrared 2.4 GHzDSSS5.5 and11Mbps 5 GHzOFDM6,9,12, 18,24,36 ,48,54 Mbps Data Rates1Mbps and 2Mbps 802.11b 802.11a IEEE 802.11 IEEE 802.11 WLAN Standards Logical Link Control Connection-less Service Connection Service Point Coordination Function (PCF) MAC Distributed Coordination Function (DCF) PHY

  25. IEEE 802.11b • 直接序列展頻 (DSSS) • 使用頻帶在2.4GHz~2.4835GHz • 傳送速率:1 , 2, 5.5, 11M bits/s • 傳輸距離約 100m • Two modulation mode: --CCK (Complementary Code Keying) ---PBCC (Packet Binary Convolutional Coding)

  26. IEEE 802.11g • 802.11g 是 802.11a及802.11b的結合 • 使用頻帶為2.4GHz~2.4835GHz • Four modulation mode:  ERP( Extended Rate Physicals)-DSSS/CCK  ERP ( Extended Rate Physicals) -OFDM  ERP ( Extended Rate Physicals) -PBCC  DSSS-OFDM

  27. IEEE 802.11a • 高資料傳輸率 (54Mbps) • 應用於具有高品質的多媒體傳輸,如 DVD • 高頻寬 (20MHz). • 使用頻帶於5.725~5.85GHz • 使用正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的技術 • 傳輸距離約 50m

  28. 802.11g 802.11b 802.11a Max. Speed 11Mbps 54Mbps 54Mbps Modulation CCK OFDM & CCK OFDM Frequencies 2.4-2.497 GHz 2.4-2.497 GHz 5 GHz band Approval June 2003 July 1999 July 1999 Data Rate

  29. 產品簡介 • 無線網卡 • 工作站 • Station (STA) • 存取點 • Access Point (AP) PCMCIA Type II PCI PCMCIA Type I AP+IP分享器 AP

  30. Applications for Wireless LAN • 室內應用(Indoor) SOHO (Small Office Home Office) 辦公室 公共場所 • 室外應用(Outdoor) 無線專線 戶外漫遊

  31. Indoor – SOHO (Small Office Home Office) (I) • Example：連接公用網路的室內無線網路 【環境特性】  範圍很小  原無網路架設  需對外連線

  32. 網路架設 • 若採用寬頻上網，則可選用內建IP 分享功能的 AP，將AP直接與寬頻數據機相連結

  33. 網路架設 • 部份業者所生產的Access Point有內建數據機以及 IP分享等功能，因此只需將AP作為對外的閘道器， 就可完成網路架設

  34. Indoor –辦公室 • 適合的環境  會議室(Meeting Room)  展覽室(Demo Room)  使用移動式電腦設備 的員工 【環境特性】  範圍小  已存在有線網路架設 【網路架設】  利用Access Point作為 有線及無線網路的橋接器

  35. Indoor –公共場所 • 一個無線網路架構的最佳環境 【環境特性】  範圍大  已存在有線網路架設 【網路架設】  利用Access Point作為 有線及無線網路的橋接器  由於範圍大，故可將Access Point上的天線 換成有增益的天線，至於設備上的無線 網路卡仍以網路卡上附加的天線為主

  36. Outdoor –無線專線 (I) • Example ：多點連結 (Multi-Points Connection) 【環境特性】  為一網狀網  無一中心點，所有無線連結的裝置地位相等  頻寬需求較低  距離較近

  37. Outdoor –無線專線網路架設 • 天線選擇以全向性天線為主，以目視可以看到(Line of Sign) 彼此而且無較大的阻礙物為主要架設天線的方 • 利用饋線連結天線與Access Point，並使用RJ-45網路線連接內部網路

  38. WWAN(無線廣域網路)

  39. 廣域無線網路演進 • 第一代 • AMPS • 第二代 • GSM, CDMA • 第2.5代 • GPRS • 第三代 • EDGE, UMTS • 第四代(Beyond 3G, B3G)

  40. 2G • 目前正使用的系統 • GSM • 900, 1800 MHz • 台灣、歐洲、美國 (1900)、… • CDMA • 韓國、美國

  41. GSM Standard

  42. 附加服務 • 短訊 (Short Message Service, SMS) • WAP

  43. 短訊 • Introduced in 2G networks • 可傳送或接收160個英文(70個中文)字以內之短訊 • 最新應用: location aware 廣告促銷

  44. Client Web Server WAP Gateway Encoded Request Request CGI Scripts, etc. Encoders and Decoders WAE User Agent Content Encoded Response Response WAP(Wireless Application Protocol) • 目的 • 讓手機用戶可以利用手機上網瀏覽網站 • GSM-based initially • 1998: WAP 1.0, 2001: WAP 2.0

  45. 多媒體訊息服務(MMS) • Multimedia Messaging Service • 提供文字、語音信箱、電子郵件、相片、視訊等訊息服務 • 可應用於 • 相片交換、多媒體賀卡 • 運動轉播、含視訊之電子郵件 • 購物、含圖片之促銷(location aware push) • 下載 • Video greetings, movie trailers, animated entertainment • 電子資訊服務 • 電子新聞、氣象預報

  46. 從手機看WWAN發展 • 新款手機功能特色 • STN 彩色螢幕 • 和絃鈴聲 • 內建數位相機 • 支援三頻(900, 1800, 1900) • 支援MMS, WAP, GPRS • Java game

  47. 遲遲未來的3G • 預計從以語音服務為主演進成以多媒體個人通訊服務 • 提供更高的data rate • 384 Kbps to 2M bps • 可以更快地存取多媒體資料 • 提供更多的使用者服務 • Up to Billions of Subscribers • 全球漫遊 • 更方便、整合的漫遊(如沒有三頻、cdma/gsm等差別，都使用WCDMA)

  48. 3G 服務 • 連結 Internet • 行動通訊業者與固網業者合作提供永遠保持連線服務 • 多元語音服務 • VoIP • Video Phone • MMS • 更便宜更方便的多媒體短訊服務 • Location-based service • 找人、找車、119救援、… • 個人化服務 • NTT DoCoMo’s i-mode • 任何時間、任何地點都可以透過手機從事任何活動

  49. 4G (B3G) • Seamless interoperability between networks • Multifunction handsets • WLAN + 3G in same terminal • ALL-IP (core network)

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