Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Wykład 1,2. Marcin Tomana WSIZ 2003

Transkrypt

1 Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Wykład 1,2 Marcin Tomana WSIZ 2003

2 Ogólna Tematyka Wykładu Wprowadzenie do sieci komputerowych Charakterystyka sieci bezprzewodowych Teoria sieci bezprzewodowych Fale radiowe i ich propagacja Protokoły dostępu bezprzewodowego Struktura radiowego systemu transmisyjnego Optyczne systemy transmisyjne [2/107]

3 Materiały do wykorzystania Książka autorstwa B.Mandzij, M.Tomana Bezprzewodowe Sieci Komputerowe, WSIZ 2001 Witryna edukacyjna WSIZ autorstwa M.Tomana Witryny w internecie: q3/010822/index.html [3/107]

4 Ogólne wprowadzenie do sieci komputerowych Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Marcin Tomana ()

5 Podstawy Sieci

6 Podstawy Sieci Komputerowych Podział ze względu na terytorium Sieci lokalne Sieci metropolitarne Sieci rozległe Podział ze względu na zastosowania Sieci przemysłowe Sieci komputerowe Sieci do transmisji głosu [6/107]

7 Siedmiowarstwowy model OSI/ISO (Open Systems Interconnection/International Organization for Standardization) Standard Otwarty sprzęt różnych producentów współpracuje ze sobą Warstwa fizyczna opisuje fizyczną transmisję danych (sygnały elektryczne, mechaniczne właściwości styków, częstotliwości radiowe Warstwa łącza danych precyzuje zasady transmisji danych w łączu fizycznym Warstwa sieciowa realizuje dobór trasy, adresację stacji, przesyłanie wiadomości Wyższe warstwy oprogramowanie komunikacyjne jedynie w węzłach końcowych sieci [7/107]

8 Siedmiowarstwowy model OSI/ISO (Open Systems Interconnection/International Organization for Standardization) Warstwy 1-2 są głównie warstwami sprzętowymi Warstwy 2-7 są nazywane protokołami Sieć to zespół węzłów Węzły sieci łączone są przy pomocy kanałów komunikacyjnych Różne metody komutacji kanałów komunikacyjnych [8/107]

9 Komutacja kanałów komunikacyjnych

10 Komutacja kanałów Komutacja łączy Komutacja pakietów Komutacja wiadomości Komutacja z wykorzystaniem stałego kanału dedykowanego [10/107]

11 Komutacja łączy Analogia telefonia stacjonarna Zestawienie fizycznego dedykowanego połączenia Łącze utrzymywane na czas trwania transmisji, po zakończeniu transmisji kanał zamykany Zastosowania dostęp do WAN, LAN, telekomunikacja Koszty zależne od czasu transmisji, koszt zestawienia łącza [11/107]

12 Komutacja pakietów Podział danych na małe bloki (pakiety) Przekazywane niezależnie przez węzły sieci (każdy pakiet z osobna) Retransmisja tylko zgubionych pakietów Przez jedno łącze mogą być przekazywane pakiety różnych transmisji danych -> większa efektywność wykorzystywanych łączy Koszty proporcjonalne do ilości transmitowanych danych [12/107]

13 Komutacja wiadomości Podobna do komutacji pakietów Wiadomość jako jeden duży pakiet i jest samodzielnie przesyłana przez łącze Kolejka transmitowanych wiadomości Duże wiadomości mogą wprowadzać spore opóźnienia [13/107]

14 Komutacja z kanałem dedykowanym Zestawiany stały kanał transmisyjny o określonej przepustowości Koszty utrzymania bardzo wysokie zwłaszcza na duże odległości Koszty utrzymania niezależne od ilości transmitowanych danych [14/107]

15 Obciążenia a komutacja Niskie obciążenia przepustowości najlepiej komutacja pakietów Średnie obciążenia przepustowości najlepiej komutacja łączy Wysokie obciążenia przepustowości najlepiej komutacja z wykorzystaniem stałego kanału dedykowanego [15/107]

16 Zastosowanie bezprzewodowych sieci komputerowych

17 Typowe zastosowania Powszechne kable miedziane Światłowody na dużych odległościach i przy dużych przepustowościach Ograniczenie dostępności medium Duże nakłady na okablowanie (zwłaszcza przy rozbudowanej strukturze urbanistycznej lub dużym nie gęstym obszarze) Długi czas instalacji łączy Niemożność stosowania sieci mobilnych [17/107]

18 Zastosowania bezprzewodowe Możliwość szybkiego zestawianie łącza Niskie koszty instalacji w terenie o rozbudowanej strukturze urbanistycznej lub o dużej nie gęstej powierzchni Możliwość tworzenia sieci mobilnej Możliwe instalacja na dużych odległościach i o dużych przepustowościach Wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (łączność optyczna) [18/107]

19 Wnioski BSK to zazwyczaj niższe koszty BSK to szybsza instalacja BSK to mobilność i wygoda Szerokie zastosowania nie tylko w sprzęcie komputerowym BSK to przyszłość [19/107]

20 PODSUMOWANIE 1. Podziały sieci komputerowych 2. Model 7 warstwowy OSI/ISO 3. Komutacja kanałów Komutacja łączy Komutacja pakietów Komutacja z łączem dedykowanym 4. Porównanie typowych zastosowań z bezprzewodowymi

21 Fale oraz ich propagacja Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Marcin Tomana ()

22 Fale radiowe

23 Fala radiowa Promieniowanie elektromagnetyczne zajmujące zakres częstotliwości od częstotliwości słyszalnych do częstotliwości fal widzialnych [23/107]

24 Widmo fal elektromagnetycznych [24/107]

25 Dekadowy podział fal radiowych wprowadzony przez międzynarodowy Komitet CCIR Nazwa fal Oznaczenie Długość fal Częstotliwość Myriametrowe VLF km 3 30 khz Kilometrowe LF 10 1km khz Hektometrowe MF m khz Dekametrowe HF m 3 30 Mhz Metrowe VHF 10 1 m Mhz Decymetrowe UHF cm Mhz Centymetrowe SHF 10 1 cm 3 30 Ghz Milimetrowe EHF 10 1 mm Ghz Decymilimetrowe 1 0,1 mm Ghz [25/107]

26 Tradycyjny podział fal radiowych Nazwa fali Bardzo długie 20km Długość fali 15kHz Częstotliwość Długie Średnie 20 3km m kHz kHz Pośrednie Krótkie Ultrakrótkie Mikrofale m m 10 1m 1m 1,5 3Mhz 3 30Mhz Mhz 300 Mhz [26/107]

27 Wykorzystanie fal w transmisji danych Najczęściej stosowane fale z zakresów VHF, UHF rzadko SHF Możliwe uzyskanie jest prędkości od kilku kbit/s do kilkunastu Mbit/s Fale z zakresów LF i MF charakteryzują się bardzo dużymi zasięgami lecz małą szybkością transmisji Fale z zakresów HF nie umożliwiają uzyskania niezawodnej transmisji transmisja amatorska z prędkością 300bit/s [27/107]

28 Propagacja fal radiowych

29 Podstawowe pojęcia Propagacja rozchodzenie się fali Refrakcja fali zmiana kierunku fali Dyfrakcja fali ugięcie się fali Absorpcja fali pochłanianie fali Dyspersja fali zmiana szybkości fal o różnych częstotliwościach [29/107]

30 Typy fal radiowych ze względu na drogę propagacji Fale troposferyczne Docierają do odbiornika wskutek zjawiska refrakcji w troposferze Fale jonosferyczne Docierają do odbiornika po odbiciu od dolnej warstwy jonosfery Fale przyziemne Rozchodzą się w bliskości ziemi, do kilku tysięcy km (VLF,LF) Fale powierzchniowe Rozchodzą się wzdłuż powierzchni ziemi Fale przestrzenne Rozchodzą się w przestrzeni, mogą się odbijać od ziemi [30/107]

31 Wpływ powierzchni Ziemi na propagację fal radiowych Tłumienie fal wnikających w powierzchniowe warstwy Ziemi Odbicie fal od powierzchni Ziemi Interferencję fali bezpośredniej i fali odbitej w miejscu odbioru Zmiana kierunku propagacji fal zachodząca na brzegu morza Rozproszenie fal wskutek odbić od nierównej powierzchni Ziemi Dyfrakcja (ugięcie fali) na krawędzi przeszkód [31/107]

32 Wpływ Troposfery na propagację fal radiowych Refrakcja fal radiowych (zmiana kierunku propagacji fal). Superrefrakcja gdy fale powracają na ziemie Rozpraszanie fal radiowych Tłumienie fal krótszych od 10cm oraz fal z zakresu optycznego (Troposfera dolna warstwa atmosfery) [32/107]

33 Wpływ Jonosfery na propagację fal radiowych Załamanie fal powodujące ich powrót na Ziemię Dyspersja różnice w szybkości fal o różnych częstotliwościach Absorpcja (pochłanianie) (Jonosfera zjonizowana część atmosfery pow. 60 km) [33/107]

34 Propagacja fal długich, średnich oraz krótkich Powierzchnia Ziemi to ekran przewodnościowy nad którym fale propagują - nieznaczne tłumienie i silna dyfrakcja Załamanie od jonosfery najczęściej stosowane - mniejsze tłumienie i pochłanianie, większa moc przy większych odległościach Ogromne anteny nadawcze Fale radiowe bardzo długie przenikają górne warstwy morza [34/107]

35 Propagacja fal ultrakrótkich Fale ultrakrótkie propagacja przez refrakcja w troposferze odbicie od powierzchni Ziemi dyfrakcja fal wokół powierzchni Ziemi Rozpraszanie fal w jonosferze i troposferze Wykorzystywane przez systemy telewizyjne, radiofonii wysokiej jakości, systemy nawigacyjne, radiolokacyjne [35/107]

36 Propagacja mikrofal Propagacja podobna do promieni świetlnych Przy dyżych odległościach (do 900km) przez rozpraszanie troposferyczne (do wys.18km) nadajniki dużej mocy W sieciach mobilnych występuje zjawisko Dopplera (przesunięcie częstotliwości fali nośnej) Wykorzystywane są w radiowych sieciach lokalnych oraz w systemach telefonii komórkowej [36/107]

37 Propagacja fal z zakresu promieni podczerwonych Promienie podczerwone to niewidzialne dla ludzkiego oka promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu fal λ=0,75µm-1mm Propagacja podobna do fal świetlnych Możliwość dokładnego skierowania wiązki na odbiornik wiele transmisji w tym samym obszarze Standardowa prędkość transmisji to 115kbit/s Silna absorpcja przez parę, dwutlenek węgla, rozpraszanie się na cząsteczkach kurzu Zasięg łączności zależny głównie od tłumienności ośrodka [37/107]

38 Propagacja fal z zakresu promieni laserowego Szczególny przypadek fal elektromagnetycznych z zakresu światła widzialnego Bardzo wąska wiązka światła bardzo duża kierunkowość i wysoki zysk energetyczny Łatwa ochrona przed niepowołanym dostępem Duże szybkości transmisji rzędu kilku Gbit/s Odległości niewielkie kilka km ze względu na dużą tłumienność [38/107]

39 PODSUMOWANIE 1. Fale radiowe 2. Podział fal radiowych 3. Typy fal radiowych 4. Wpływ powierzchni ziemi, jonosfery, troposfery na propagację fal radiowych 5. Propagacja różnych typów fal radiowych 6. Propagacja fal z zakresu podczerwieni oraz promieni laserowych

40 Teoria Bezprzewodowych Sieci Komputerowych Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Marcin Tomana ()

41 Rodzaje Bezprzewodowych Sieci Komputerowych

42 Typy Bezprzewodowych Sieci Komputerowych Sieci oparte na radiomodemach Sieci oparte na modemach komórkowych Sieci z wykorzystaniem fal z zakresu podczerwieni Sieci z wykorzystaniem technologii VSAT Sieci z wykorzystaniem niskoorbitalnych satelitów Sieci z wykorzystaniem technologii SST Sieci z przekaźnikową łącznością radiową [42/107]

43 Sieci oparte na radiomodemach Pasma częstotliwości z zakresu fal krótkich i ultra krótkich Każdy radiomodem posiada antenę i nadajnik Prędkość przesyłania niewielka (do 14kb/s) Niewysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne [43/107]

44 Sieci oparte na modemach komórkowych Wykorzystanie obecnej infrastruktury komórkowej Funkcjonowanie w warunkach wielkich zakłóceń elektromagentycznych i okresowych zanikach sygnału Tradycyjie dość niskie przepustowości (do 43kb/s) [44/107]

45 Sieci z wykorzystaniem fal z zakresu podczerwieni Średnie prędkości transmisji (ok. 115kb/s) Niski koszt nadajników i odbiorników Wymagana bezpośrednia widoczność nadajnika i odbiornika [45/107]

46 Sieci z wykorzystaniem technologii VSAT Wykorzystywane geostacjonarne satelity 40 tys. km nad równikiem Przepustowość nawet 2Mbit/s Duże opóźnienia (ok. 250ms) przez duże odległości Brak zastosowania w trybie on line [46/107]

47 Sieci z wykorzystaniem niskoorbitalnych satelitów Wykorzystane satelity niskoorbitalne wysokość ok. 100km Zmniejsza się opóźnienie Spory koszt utrzymania dużej liczby satelitów [47/107]

48 Sieci z wykorzystaniem technologii SST Zasada rozdzielania sygnału według widma częstotliwościowego Dwie odmiany sieci SST FH-SS gdzie nadajnik i odbiornik synchronicznie przeskakują z jednej częstotliwości na inną DH-SS gdzie w każdym momencie czasu sygnał jest rozmazany w szerokim zakresie częstotliwości Wyższa odporność na zakłócenia Lepsza ochrona informacji przed podsłuchem [48/107]

49 Sieci z przekaźnikową łącznością radiową Wykorzystanie w telewizji dla przesyłania sygnału analogowego Duże przepustowości (2-34 Mbit/s) Zakres wykorzystywanych częstotliwości to 1,5,7,15,23,34 Ghz [49/107]

50 Rodzaje bezprzewodowych kanałów łączności

51 Bezprzewodowe kanały łączności w zależności od częstotliwości fali nośnej Kanały radiowe Kanały ultrakrótkofalowe Kanały mikrofalowe Kanały świetlne w zakresie podczerwieni [51/107]

52 Kanały radiowe Tworzone z wykorzystaniem częstotliwości nośnej z zakresu fal radiowych (λ=10m 100km) Niewielka prędkość przesyłania informacji ( kbit/s) Średni koszt aparatury Wykorzystywany głównie przez stacje mobilne [52/107]

53 Kanały ultrakrótkofalowe Zakres fal radiowych λ=1 do 10m Odległości transmisji 0,7 do 1,5km Prędkości 20-40Mbit/s Niewielka moc nadajnika Wielka liczba kanałów Niepotrzebna dobra widzialność [53/107]

54 Kanały mikrofalowe Zakres fal radiowych λ<1m Sygnały emitowane przez specjalne lasery Kanały funkcjonują w strefie bezpośredniej widzialności Odległości 15-20km Prędkości do 20Gbit/s Aparatura dość droga i niedopracowana [54/107]

55 Kanały świetlne w zakresie podczerwieni Funkcjonują w strefie bezpośredniej optycznej widzialności Odporne na zakłócenia elektromagnetyczne Odległość pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem do 3km Prędkość przesyłania danych 2-4Mbit/s Aparatura dość tania, zwłaszcza o małych mocach Duża tłumienność sygnału w warunkach złej przejrzystości powietrza [55/107]

56 Typy zakłóceń w bezprzewodowych kanałach łączności

57 Typy zakłóceń Zakłócenia radioelektryczne Oddziałują na fale radiowe Powodują obniżenie jakości W zależności od lokalizacji źródła: Zakłócenia własne generowane przez urządzenia nadawczo-odbiorcze Zakłócenia obce przemysłowe, atmosferyczne, kosmiczne, intereferencyjne [57/107]

58 Typy zakłóceń z punktu widzenia statystycznego Zakłócenia fluktuacyjne Ciągłe przypadkowe zakłócenia powstające w wyniku nakładania się wielkiej liczby różnych zakłóceń Amplituda nie przekracza 4-5krotnego ogólnego poziomu sygnału Zakłócenia impulsowe Sekwencje impulsów o przypadkowej amplitudzie, trwałości oraz przypadkowym czasie wystąpienia Najgorsze te o o amplitudzie bliskiej nadawanemu sygnałowi [58/107]

59 Typy zakłóceń ze względu na sposób wpływu Zakłócenia addytywne gdy sygnał wyjściowy jest sygnałem wejściowym zwiększonym o zakłócenia Zakłócenia multiplikatywne gdy sygnał wyjściowy jest sygnałem wejściowym pomnożonym przez wartość zakłóceń [59/107]

60 PODSUMOWANIE 1. Rodzaje bezprzewodowych sieci komputerowych 2. Sieci oparte na radiomodemach, modemach komórkowych 3. Sieci z wykorzystaniem fal z zakresu podczerwieni 4. Sieci z wykorzystaniem technologii satelitarnych 5. Rodzaje bezprzewodowych kanałów łączności 6. Kanały radiowe, ultrakrótkofalowe, mikrofalowe, świetlne 7. Typy zakłóceń w bezprzewodowych kanałach łączności

61 Struktura radiowego systemu transmisyjnego Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Marcin Tomana ()

62 Podstawy systemu radiokomunikacyjnego

63 Struktura radiowego systemu transmisyjnego Podstawową zasadą działania systemu jest przetworzenie wejściowych danych (sygnału cyfrowego) na postać nadającą się do transmisji przez kanał bezprzewodowy za pomocą fal radiowych Zmodulowany sygnał elektryczny Modulujący sygnał impulsowy Nadajnik Odbiornik Detektor Dekoder Modulator Zmodulowana fala podnośna Dane wyjściowe (sygnał cyfrowy) [63/107]

64 Modulacja Modulacja to przetworzenie polegające na uzależnieniu jednego lub jednocześnie kilku parametrów harmonicznego sygnału nośnego wielkiej częstotliwości od sygnału cyfrowego Parametry modulowane to amplituda, częstotliwość oraz faza fali Modulacja wielowartościowa: jeden stan kilka bitów (nawet 16) mniejsza odporność na zakłócenia [64/107]

65 Detekcja Detekcja to proces odwrotny do modulacji Detekcja koherentna wymagającą harmonicznego sygnału odniesienie zsynchronizowanego w fazie i częstotliwości z sygnałem nośnym Detekcja nie koherentna nie wymagającą sygnału odniesienia [65/107]

66 Metody modulacji Każda metoda modulacji charakteryzuje się maksymalną szybkością modulacji liczbą bitów przesyłanych w jednostce czasu przy określonej szerokości pasma Typ AM FM PM AM/PM Metoda modulacji Kluczowanie amplitudy, detekcja koherentna (OOK) 4 wartościowa modulacja amplitudy (QAM) Kluczowanie z przesuwem częstotliwości, detekcja niekoherentna (FSK) Szybkie kluczowanie z przesuwem częstotliwości (MSK) Binarne kluczowanie z przesuwem fazy, detekcja koherentna (BPSK) Różnicowe kluczowanie z przesuwem fazy (DPSK) Różnicowe 4 wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy (DQPSK) 8 wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy, detekcja koherentna (8-F PSK) 16 wartościowe kluczowanie z przesuwem amplitudy i fazy (16 FAPK) Szybkość Vmod [bit/s*hz] 0,8 1,7 0,8 1,9 0,8 0,8 1,8 2,6 3,1 [66/107]

67 Podstawowe parametry systemu radiokomunikacyjnego Częstotliwość nośna Szerokość pasma przepustowego kanału telekomunikacynjego Moc nadajnika Wybór częstotliwości nośnej i pasma przepustowego jest uzależniony od pożądanej szybkości transmisji oraz szybkości wybranej metody modulacji [67/107]

68 Systemy radiowe z widmem rozproszonym

69 Charakterystyka systemów radiowych z widmem rozproszonym Szerokość pasma częstotliwościowego przesyłanego sygnału zmodulowanego jest większa niż szerokość wymagana dla przesłania informacji w paśmie podstawowym Wykorzystuje się dodatkowy szerokopasmowy pseudolosowy przebieg rozpraszający [69/107]

70 Zalety systemów z widmem rozproszonym w stosunku do klasycznych metod modulacji Wysoka odporność na zakłócenia Utrudnione wykrywanie takich sygnałów Utrudnione rozpoznawanie takich sygnałów Możliwa praca we wspólnym kanale przy niskich mocach nadajników [70/107]

71 Metody rozpraszania widma Bezpośrednie kluczowanie sygnału (DS) kluczowana jest amplituda Przeskoki częstotliwości nośnej (FH) kluczowana amplituda przesyłana na różnych częstotliwościach nośnych Przeskoki w czasie zmodulowany ciąg danych przesyłany w wybranych losowo momentach czasu Szerokopasmowa liniowa modulacja częstotliwościowa (LFM) modulacja przy pomocy zmiany częstotliwości [71/107]

72 Metody wielodostępu Klasyczne (wąskopasmowe) systemy radiokomunikacyjne Wielodostęp czasowy (TDMA) stacje nadają na tej samej częstotliwości lecz nie jednoczęsnie Wielodostęp częstotliwościowy stacje nadają równocześnie na różnych częstotliwościach Systemy z widmem rozproszonym Metody wielodostępu kodowego (CDMA) stacje wykorzystują całe pasmo przez cały czas lecz z różnymi sekwencjami rozpraszającymi [72/107]

73 PODSUMOWANIE 1. Struktura radiowego sygnału 2. Modulacja i detekcja 3. Metody modulacji 4. Parametry systemu radiokomunikacyjnego 5. Systemy radiowe z widmem rozproszonym 6. Zalety systemów z widmem rozproszonym 7. Wielodostęp w klasycznych systemach radiowych oraz z widmem rozproszonym

74 Optyczne systemy transmisyjne Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Marcin Tomana ()

75 Różnice w stosunku do systemów radiowych Układy nadawczo-odbiorcze promieniowania świetlnego zamiast anten radiowych Inne metody modulacji sygnałów [75/107]

76 Rodzaje łączy optycznych Łącza z widzialnością bezpośrednią Łącza dyfuzyjne (promieniowanie odbite) Łącza kierunkowe (wąskie kąty widzenia) Łącza szerokokątne (szerokie kąty widzenia) Łącza hybrydowe (nadajnik ma szeroki kąt widzenia a odbiornik wąski) [76/107]

77 Nadajniki promieniowania świetlnego Diody elektroluminescencyjne (LED Light Emitting Diode) λ=40 do 120 nm Tanie i bardzo powszechne Diody laserowe (LD Laser Diode) λ=0,3 do 2 nm Droższe i mniej trwałe Do większych częstotliwości i prędkości [77/107]

78 Odbiorniki (detektory) promieniowania świetlnego Diody PIN przy szybkościach do 100Mbit/s Fotodiody lawinowe APD (Avalanche Photo Diode) przy szybkościach powyżej 1Gbit/s Można stosować również Fototranzystory Fotoprzewodniki Tranzystory polowe [78/107]

79 Modulacja w systemach optycznych Najczęściej stosuje się: Modulacja intensywności strumienia świetlnego Włączanie i wyłączanie diody w zależności od wartości nadawanych bitów Modulację impulsową Modulacja amplitudy impulsów (PAM) Modulacja położenia impulsów (PPM) Modulacja szerokości impulsów (PWM) Modulacja częstotliwości impulsów (PFM) [79/107]

80 PODSUMOWANIE 1. Różnice w stosunku do systemów radiowych 2. Rodzaje łączy optycznych 3. Nadajniki promieniowania świetlnego 4. Odbiorniki promieniowania świetlnego 5. Sposoby modulacji sygnału

81 Protokoły dostępu bezprzewodowego Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Marcin Tomana ()

82 Zjawiska ukrytej i odkrytej stacji

83 Problemy sieci bezprzewodowych A B C D Występują gdy wszystkie stację nie słyszą siebie nawzajem Czasami zjawisko może to występować okresowo (chwilowa zmiana warunków pracy) Zjawiska ukrytej i odkrytej stacji nie występują w sieciach przewodowych [83/107]

84 Zjawisko stacji ukrytej A B C D Stacja jest ukryta jeśli znajduje się w zasięgu stacji odbierającej dane, ale jest poza zasięgiem stacji nadającej Gdy A B, C tego nie widzi i C D Powoduje to kolizje w stacji B C - Stacja Ukryta [84/107]

85 Zjawisko ukrytego nadajnika A B C D Występuje gdy stacja ukryta ma dane do wysłania Gdy A B, to B powinna poinformować C (stację ukrytą) że odbiera dane [85/107]

86 Zjawisko ukrytego odbiornika A B C D Występuje gdy stacja ukryta jest adresatem informacji z sąsiedniej stacji Gdy C dostaje sygnał od D o rozpoczęciu transmisji, a w tym czasie A B, to C wstrzymuje transmisję z D, bo w B byłaby kolizja [86/107]

87 Zjawisko stacji odkrytej A B C D Stacja jest odkryta, kiedy znajduje się w zasięgu nadawcy informacji, ale poza zasięgiem odbiorcy Gdy B A to C słysząc to nie wysyła do D mimo że nie powodowałoby to kolizji C - Stacja odkryta [87/107]

88 Zjawisko odkrytego nadajnika A B C D Występuje, gdy C ma dane do wysłania do D a równocześnie B A C wstrzymuje transmisję, bo odpowiedzi D powodowałyby kolizję w C z danymi wysyłanymi przez B [88/107]

89 Zjawisko odkrytego odbiornika A B C D Występuje gdy stacja odkryta jest adresatem informacji ze stacji D i występuje w C kolizja z danymi wysyłanymi przez B Stacja C powinna poinformować, że jest odkrytym odbiornikiem [89/107]

90 Zjawiska interferencji i przechwytywania

91 Interferencja Występuje gdy są nadajniki o różnych mocach Podczas transmisji ze stacji 1 do 2 o małym zasięgu pojawia się sygnał ze stacji 3 o dużym zasięgu, który zakłóca tą transmisję Stacje zakłócane muszą przerwać transmisję, bo nie mają jak poinformować stacji 3 [91/107]

92 Efekt przechwytywania Występuje gdy do odbiornika docierają dwa sygnały o różnych mocach Sygnał silniejszy może być odebrany prawidłowo, sygnał słabszy może być zagłuszony Stosuje się mechanizm potwierdzeń [92/107]

93 Protokoły dostępu do łącza w Bezprzewodowych Sieciach Komputerowych

94 Protokoły dostępu sterowanego Mogą być stosowane protokoły dostępu sterowanego, znane z sieci przewodowych Metoda odpytywania jeżeli stacja centralna posiada łączność z wszystkimi stacjami Metoda przekazywania żetonu gdy wszystkie stacje posiadają wzajemną łączność Stacja jest zmuszona oczekiwać na zezwolenie Strata czasu na transmisję kontrolną [94/107]

95 Protokoły rywalizacyjne Stacje generalnie próbują nadawać kiedy występuje taka potrzeba (rywalizują o dostęp) Dużo bardziej efektywne Nie traci się czasu na ruch kontrolny Trzeba rozwiązywać jakoś problem równoczesnego rozpoczęcia transmisji tzw. Kolizje [95/107]

96 Protokół Aloha Jeden z najstarszych tego typu Stacje przesyłają kiedy istnieje taka potrzeba Występuje bardzo wiele kolizji Stosuje się potwierdzenia poprawnego odebrania ramki (brak potwierdzenia świadczy o kolizji) Ponowne wysyłanie ramek przy kolizji Ok. 20% efektywności maksymalnej [96/107]

97 Protokoły CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA/CD -Z detekcją kolizji (CSMA with Collision Detection) CSMA/CA - Z unikaniem kolizji (CSMA with Collision Avoidance) [97/107]

98 Protokół CSMA/CD Zakłada się że pakiety przekazywane w sieci docierają do wszystkich stacji Każda stacja ciągle nasłuchuje transmisję Gdy 2 stację rozpoczynają transmisję występuje kolizja, które stacje nadające muszą wykrywać Trudna realizacja w SB Zjawisko ukrytej stacji Brak możliwości jednoczesnego nasłuchu w czasie nadawania (łącza pułdupleksowe) [98/107]

99 Protokół CSMA/CA Najczęściej stosowane w SB Potwierdzanie odbioru ramki (pozytywne lub negatywne) Ramki przekłamane są nadawane ponownie Występują kolizje, które są ignorowane (również kolizje wskutek zjawiska odkrytej stacji) [99/107]

100 Protokół BTMA (Busy Tone Multiple Access) Próba rozwiązania problemu ukrytej stacji Dwa podkanały transmisyjne podkanał komunikatów podkanał zajętości Zmniejszenie szerokości kanału transmisyjnego Efektywność dostatecznie wysoka 70% [100/107]

101 Protokół SRMA (Slot Reservation Multiple Access) Dynamiczna rezerwacja przedziałów czasowych do transmisji Rezerwacje przydziela stacja sterująca 2 podkanały podkanał komunikatów podkanał sterujący Podkanał sterujący może pracować wg wielu różnych reguł [101/107]

102 Protokoły MSAP i BRAM (Minislotted Alternating Priorities Broadcast Recognizing Access Method) Dynamiczna rezerwacja z mechanizmem wykrywania nośnej Wymagana bezpośrednia łączność wszystkich stacji MSAP kolejno zmienne priorytety, stacja wysyła wszystko w jednym cyklu dostępu do łącza BRAM tzw. wersja sprawiedliwa, w 1 cyklu tylko 1 ramka [102/107]

103 Protokół MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) Protokół MACA nie prowadzi wykrywania fali nośnej. Gdy występują stację ukryte lub odkryte, śledzenie fali nośnej jest nieefektywne. Transmisja poprzedzana wymianą ramek sterujących (nadajnik RTS, odbiornik CTS) Stacja ukryta odbiera ramkę CTS odbiornika Stacja odkryta odbiera ramkę RTS nadajnika Istnieje ryzyko kolizji ramek kontrolnych [103/107]

104 Protokół MACAW Rozwinięcie protokołu MACA Dodatkowe ramki sterujące DS rozpoczęcie nadawania danych ACK poprawny odbiór ramki danych i inne [104/107]

105 Protokół FAMA (Floor Aquisition Multiple Access) Wykrywanie fali nośnej Wymiana ramek sterujących Dynamiczne zezwalanie poszczególnym stacjom na sterowanie kanałem bez podkanału sterującego Brak kolizji poza kolizjami ramek [105/107]

106 Protokół BAPU (Basic Access Protocol solutions) 2 podkanały (sterujący i danych) Kanał sterujący charakteryzuje się większym zasięgiem transmisji Stacje ukryte i odkryte odbierają ramki sterujące [106/107]

107 PODSUMOWANIE 1. Zjawiska ukrytej stacji (nadajnika i odbiornika) 2. Zjawiska odkrytej stacji (nadajnika i odbiornika) 3. Zjawisko interferencji i przechwytywania 4. Protokoły dostępu sterowane do łącza w BSK 5. Protokoły rywalizacyjne dostępu do łącza w BSK 6. Protokoły CSMA 7. Protokoły niwelujące efekt stacji ukrytych i odkrytych