Sieci bezprzewodowe cz.3

Transkrypt

1 Zakład Informatyki Przemysłowej Akademia Górniczo Hutnicza Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Sieci bezprzewodowe cz.3 Autor: Jarosław Durak

2 IEEE WiMAX WiMAX Nie jest technologią a znakiem oznaczającym zgodność ze standardem Zastosowania Podłączenie WiFi hotspot do sieci szerokopasmowej Alternatywa dla DSL Szybkie łącza danych i telekomunikacyjne (4G) Zapewnienie dostępu typu Nomad Przepustowość i zasięg do 70Mb/s i do 50/120km

3 IEEE WiMAX

4 IEEE WiMAX Rodzina standardów (2001r) a (2003r) GHz c (2002r) d (fixed WiMAX r) 2-11 GHz OFDM z 256 podkanałami w zasadzie nigdy nie zatwierdzony e (mobile WiMAX -2005r) skalowalne OFDM, MIMO, NLOS jw. HIPERMAN wersja europejska WiBro wersja koreańska

5 IEEE WiMAX Sposób dostępu do medium CDMA (Code Division Multiple Access) znany z telefonii komórkowej sposób podziału medium transmisyjnego wykorzystuje osobne sloty czasowe dla każdej stacji klienckiej w obrębie kanałów Stacja bazowa jest odpowiedzialna za przydział slotów stacjom

6 LOS warunki wzajemnej widzialności Soczewka Fresnela Stacja bazowa WiMAX Stacja kliencka WiMAX

7 NLOS warunki bez wzajemnej widzialności Stacja bazowa WiMAX Stacja kliencka WiMAX ścieżka bezpośrednia ścieżka pośrednia

8 IEEE WiMAX Zasięg LOS 30 do 50km (70 maks.) dla (tzw. FF stacji) 10 do 16 km standardowo NLOS 4 do 9km FF / 1-2km standard 1-2km przy użyciu wewnętrznych stacji FF 0,3-0,5km standardowe

9 IEEE WiMAX Rodzina standardów f Management Information Base g - Management Plane Procedures and Services h - Improved Coexistence Mechanisms for License-Exempt Operation i - Mobile Management Information Base j - Mobile Multihop Relay k - Bridging

10 IEEE Częstotliwości 10-66GHz ze względu na długość fali wymagana jest wzajemna widoczność urządzeń (LOS) Kanały 25-28MHz przepustowość >120Mb/s WirelessMAN-SC <11GHz możliwe połączenie z częściową widocznością(near-los) lub bez widoczności (NLOS) Bardziej rozbudowana warstwa ARQ Automatic Repeat Request WirelessMAN-OFDM WirelessMAN-OFDMA (SOFDMA Scalable OFDMA)

11 IEEE modulacja i poziom zakłóceń

12 IEEE Wady WiFI Użycie CDMA/CD powoduje że transmisja stacji położonych dalej może być zakłócana przez stacje bliższe AP Usługi wymagające QoS (np VoiIP) są trudne w implementacji WiMAX Używa algorytmu przydziału czasu dla każdej stacji Stacja tylko w fazie włączania może być zakłócana lub sama zakłócać Stacja Bazowa może określać szczeliny czasowe dla stacji a tym samym przepustowość każdej z nich

13 IEEE Bluetooth PAN Personal Area Network Sieć o zasięgu osobistym przemysłowa specyfikacja komunikacji radiowej dla urządzeń przenośnych o niewielkim zasięgu Zastosowania Podłączenie urządzeń o niskim poborze mocy typu telefon komórkowy, mysz słuchawki, drukarka, moduł GPS lub pikosieci o niewielkim zasięgu i ilości węzłów Przepustowość i zasięg od 1 do 100m (klasa) i 1,3,58-480Mb/s w zależności od wersji

14 IEEE Bluetooth Zakres częstotliwości i kanały Podobnie jak WiFi wykorzystuje pasmo nielicencjonowane pasmo 2,4 Ghz (2,4-2,4835) Dzieli pasmo na 79 kanałów z odstępem 1MHz Organizacja sieci Podstawą działania BT jest pikosieć (piconet) 1 węzeł typu master (nadrzędny) do 7 aktywnych urządzeń typu slave (podrzędnych) do 255 urządzeń w stanie synchronizacji z master (stan niskiego poboru mocy)

15 IEEE Bluetooth Zasięg urządzeń i klasy mocy Klasa 1 (class 1) 100mW zasięg do 100m Klasa 2 (class 2) 2,5mW zasięg do ok. 10m Klasa 3 (class 3) 1mW zasięg do 1m Wykorzystanie pasma Bluetooth wykorzystuje FHSS (skakanie po kanałach 1600 razy/sek) Sekwencję skoków dyktuje węzeł master dane kontrolne (nagłówki) zajmują dużą część pasma ~270kb/s

16 IEEE Bluetooth Stos protokołów

17 IEEE Bluetooth Usługi W odróżnieniu od nie ogranicza się do 2 warstw modelu osi. Jest zorientowany na usługi: Discovery rozpoznawanie sieci Audio - transmisja dźwięku Control - kontrola Rfcomm - emulacja portu szeregowego do podłączania myszy, klawiatury, modemu itp. Telephony - umożliwia transmisję dźwięku w czasie rzeczywistym LLC - do połączenia sieciowego Najwyższa warstwa zawiera profile i aplikacje

18 IEEE Bluetooth Protokoły podstawowe Baseband wszystko co się wiąże z obsługą pasma LMP (Link Management Protokol)» Protokół kontroli i zarządzania łącza L2CAP (Logical Link and Adaptation Protocol)» przeplata dane różnych protokołów» obsługuje segmentacje i scalanie pakietów» QoS BNEP emulacja sieci SDP Service Discovery Protocol» wykrywanie usług

19 IEEE Bluetooth Protokoły pozostałe rfcomm emulacja urządzeń szeregowych Telefoniczne» TCS Binary» AT Commands protokoły aplikacyjne» ppp» IP/TCP/UDP» OBEX» WAP/WAE» vcard/vcal

20 IEEE Bluetooth Typy połączeń bez zabezpieczeń zabezpieczenie na poziomie usług zabezpieczenie na poziomie połączenia (dla nowego połączenia)

21 IEEE Bluetooth Nawiązywanie połączenia Każde urządzenie przesyła nazwę klasę listę usług informacje techniczne (wersję BT, przesunięcie zegara, producenta...) Użycie usługi może wymagać parowania Niektóre urządzeni mogą nie odpowiadać kiedy są już podłączone (np słuchawka BT)

22 IEEE Bluetooth Parowanie Ustanowienie zaufanego połączenia zastosowanie jest zależne od usługi i producenta wymaga współdzielonego klucza - PIN operuje na adresach MAC a nie nazwach PIN może być przechowywany w urządzeniu parowanie nie jest tożsame z zabezpieczeniem transmisji Bezpieczeństwo danych Ustanowienie połączenia szyfrowanego bazuje na PIN przy pomocy algorytmu E22 generuje się ciąg szyfrujący E0 używany do szyfrowania transmisji

23 IEEE Bluetooth Uwagi co do bezpieczeństwa klucz pin można odtworzyć przez wymuszenie przez trzecie urządzenie ponownego parowania PIN o długości 4 znaków można odtworzyć w 6 sekund! powinno stosować się PINy > 6 znaków wyłączać BT kiedy jest nie potrzebny zmieniać domyślną politykę akceptowania połączeń

24 IEEE Bluetooth Wersje BT wersja 1.0 1Mb/s (efektywnie 721kb/s) wersja 1.1 ( ) 1Mb/s (efektywnie 721kb/s) poprawiono błędy możliwa transmisja bez szyfrowania wskażnik mocy sygnału wersja 1.2 ( ) 1Mb/s (efektywnie 721kb/s) szybsze rozpoznawanie poprawiony algorytm AFH skoków po kanałach poprawiona transmisja synchroniczna audio poprawiony HCI (obsługa UART)

25 IEEE Bluetooth Wersje BT wersja 2.0 (różnie wg różnych źródeł) równoważna poprawione błędy wersja EDR 3Mb/s (efektywnie 2,1Mb/s) kompatybilna wstecznie z 1.1 zwiększona prędkość niższe zużycie energii wersja r zwiększono ilość informacji wymienianej przez urządzenia polepszono szyfrowanie danych zwiększono szybkość i bezpieczeństwo parowania zredukowano zużycie energii 3 do 10 razy (szczególnie dla HID myszy BT itp)

26 IEEE Bluetooth Kierunki rozwoju wersja 3.0 zwiększenie szybkości (480Mb/s) zmniejszenie zużycia energii nowe usługi

27 GSM GSM jest rozwiązanie 2 generacji Global System for Mobile communications (oryginalnie fr. Groupe Spécial Mobile) organizacja powołana w 1982r pierwsza specyfikacja w 1990r skorzystano z doświadczeń ISDN w 1993 było już 70 operatorów w 48 krajach w 1997 wprowadzono GSM w USA GSM jest siecią komórkową urządzenie przenośne szuka komórek (nadajników) nawiązuje połączenie ze stacją bazową o najlepszych warunkach transmisji

28 GSM GSM działanie sieci Wykorzystuje CDMA w strukturze sieci znajdują się cyfrowe centrale telefoniczne SS7 głos o częstotliwości Hz jest kodowany cyfrowo, szyfrowany i przesyłany do sieci definiowane są usługi zintegrowane z siecią fax SMS poczta głosowa identyfikacja numeru itp

29 GSM GSM działanie sieci cd telefon łączy się z siecią za pomocą stacji bazowej transmisja odbywa się na wielu częstotliwościach dla każdej częstotliwości jest 8 szczelin czasowych rozmowa może zajmować 1 lub 0,5 szczeliny z pogorszeniem jakości (do 16 rozmów na jednej częstotliwości)

30 GSM GSM częstotliwości cecha/system GSM400 GSM850 GSM900 GSM1800 GSM1900 liczba częst pasmo 900 MHz ma mniejszą ilość częstotliwości (równoczesnych rozmów) ale większy zasięg pasmo 1800 stosuje się w miejscach o dużej gęstości telefonów

31 GSM transmisja danych w sieciach GSM GPRS General Packet Radio Service integralna usługa GSM Oferowana w praktyce prędkość transmisji rzędu kb/s użytkownik płaci za faktycznie wysłaną lub odebraną ilość bajtów EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution Jest ona rozszerzeniem dla technologii GPRS poprawiony został w niej interfejs radiowy szybkość 384 kbit/s na obszarach zurbanizowanych, do 2 Mbit/s w specjalnych komórkach

32 UMTS Universal Mobile Telecommunications System system 3G używa W-CDMA (poszerzone pasmo do 5MHz) usługi Video nowy interfejs radiowy» polepszony został znacznie transfer danych pomiędzy abonentem a siecią, co zaowocowało poprawą jakości oferowanych usług

33 UMTS Universal Mobile Telecommunications System Usługi wideotelefon, wideokonferencje; telewizja, radio, muzyka, wideo; nawigacja i lokalizacja:» aktywne mapy,» systemy namierzania transmisja danych.

34 UMTS Usługi szybkiej transmisji danych HSPA High Speed Packet Access» od 144kbps do 2Mbps W-CDMA 5MHz pasmo HSPA+, I-HSPA, HSPA Evolution Wersja 7 HSPA» 42/22Mb/s z MIMO HSDPA High Speed Downlink Packet Access (2006)» do 14,4Mb/s modulacja QPSK i 16QAM HSUPA High Speed Uplink Packet Access (Nokia) EUL Enhances UpLink do 11,5Mb/s HSOPA/LTE High Speed OFDM Packet Access do 100Mb/s downlink i 50Mb/s uplink» zmienne pasmo 1,25 do 20MHz

35 UMTS rev 8 (pre 4G) Usługi szybkiej transmisji danych wykorzystuje OFDM i MIMO transmisja pakietowa - HSOPA/LTE pełna integracja z IP usługi głosowe VOIP przepustowość 1 100Mb/s Streaming HDTV/DVB SDR Software Defined Radio dla zapewnienia zgodności z dotychczasowymi rozwiązaniami