CZĘŚĆ I Podstawy komunikacji bezprzewodowej

O autorach......................................................... 9 Wprowadzenie..................................................... 11 CZĘŚĆ I Podstawy komunikacji bezprzewodowej 1. Komunikacja bezprzewodowa..................................... 17 2. Widmo fal elektromagnetycznych................................. 25 2.1. Wstęp...................................................... 25 2.2. Struktura widma fal elektromagnetycznych..................... 28 2.3. Sposoby rozchodzenia się fal elektromagnetycznych............. 31 2.4. Widmo fal elektromagnetycznych wykorzystywane w komunikacji bezprzewodowej............................... 33 2.5. Podsumowanie.............................................. 37 3. Sygnały wykorzystywane w komunikacji bezprzewodowej........... 39 3.1. Wstęp...................................................... 39 3.2. Sygnały analogowe i cyfrowe.................................. 43 3.3. Opis sygnałów w dziedzinie czasu............................. 47 3.4. Opis sygnałów w dziedzinie częstotliwości...................... 51 3.5. Transformata Fouriera, odwrotna transformata Fouriera......... 52 3.6. Szumy, stałość sygnału w dziedzinie czasu i częstotliwości........ 53 3.7. Podsumowanie.............................................. 57 4. Anteny......................................................... 59 4.1. Wstęp...................................................... 59 4.2. Parametry anten............................................ 60 4.3. Anteny stosowane w systemach komunikacji bezprzewodowej..... 67 4.4. Anteny inteligentne MIMO................................... 73 4.5. Podsumowanie.............................................. 76 5. Informacja w komunikacji........................................ 79 5.1. Wstęp...................................................... 79 5.2. Miara informacji............................................ 80 5.3. Kanał komunikacyjny....................................... 83

4 Spis treści 5.4. Przepustowość kanału komunikacyjnego....................... 84 5.5. Podsumowanie.............................................. 86 CZĘŚĆ II Technologie komunikacji radiowej 6. Warunki transmisji w kanale radiowym............................ 89 6.1. Wstęp...................................................... 89 6.2. Kanał radiowy.............................................. 90 6.3. Tłumienie fali elektromagnetycznej w wolnej przestrzeni......... 93 6.4. Bilans mocy kanału radiowego................................ 96 6.5. Propagacja fali elektromagnetycznej w warunkach rzeczywistych.. 99 6.6. Modele kanału radiowego................................... 101 6.6.1. Rozchodzenie się fali przyziemnej przy wyniesionych antenach............................................. 102 6.6.2. Korekty tłumienia w kanale rzeczywistym................ 103 6.6.3. Model Okumury...................................... 106 6.7. Projektowanie kanału radiowego w warunkach rzeczywistych.... 107 6.8. Warunki transmisji w sieciach wykorzystujących standardy Wi-Fi..................................................... 108 6.9. Narzędzia do wspomagania procesu projektowania łączy bezprzewodowych.......................................... 114 6.9.1. WiPlanner........................................... 115 6.9.2. PTP LinkPlanner...................................... 118 6.9.3. Mentum Planet....................................... 120 6.9.4. AirMagnet Planner.................................... 121 6.10. Podsumowanie............................................. 122 7. Modulacja, techniki kodowania i nadawania....................... 123 7.1. Wstęp..................................................... 123 7.2. Modulacja amplitudy....................................... 124 7.3. Modulacja kąta............................................. 130 7.4. Modulacje impulsowe....................................... 132 7.5. Modulacje wykorzystujące kluczowanie....................... 134 7.6. Techniki zwielokrotniania kanałów i nadawania z rozpraszaniem............................................ 136 7.6.1. Technika FHSS....................................... 140 7.6.2. Technika DSSS........................................ 141 7.6.3. Technika OFDM...................................... 144 7.7. Porównanie parametrów różnych rodzajów modulacji........... 145 7.8. Kodowanie................................................ 146 7.9. Podsumowanie............................................. 147

5 CZĘŚĆ III Technologie i aplikacje sieci bezprzewodowych 8. Sieci bezprzewodowe............................................ 151 8.1. Wstęp..................................................... 151 8.2. Klasyfikacja sieci bezprzewodowych.......................... 152 8.3. Sieci komórkowe........................................... 154 8.3.1. Fazy rozwoju sieci komórkowych........................ 157 8.3.2. Zasady projektowania systemów komórkowych........... 159 8.3.3. Struktura sieci komórkowej GSM........................ 164 8.3.4. Architektura systemu GSM............................. 167 8.3.5. Procedura uaktualniania położenia stacji ruchomej........ 172 8.3.6. Zasady numeracji w sieciach komórkowych............... 174 8.3.7. Usługi w sieciach komórkowych......................... 181 8.4. Systemy dostępowe......................................... 182 8.5. Sieci komunikacji radiowej.................................. 186 8.6. Podsumowanie............................................. 189 9. Sieci i systemy transmisji danych................................. 191 9.1. Wstęp..................................................... 191 9.2. Sieci GSM................................................. 192 9.3. Sieci 3G i 4G............................................... 193 9.4. Standard DVB-H........................................... 196 9.5. Konwergencja sieci......................................... 199 9.6. Podsumowanie............................................. 202 10. Komunikacja bezprzewodowa w sieciach komputerowych........... 203 10.1. Wstęp.................................................... 203 10.2. Topologia i tryby pracy sieci bezprzewodowych................ 206 10.3. Standard IrDA............................................. 207 10.4. Sieci osobiste standardu Bluetooth........................... 209 10.4.1. Architektura sieci.................................... 209 10.4.2. Transmisja danych w pikosieci........................ 212 10.4.3. Struktura ramek..................................... 214 10.4.4. Model warstwowy sieci............................... 215 10.4.5. Rozwój technologii................................... 220 10.5. Sieci szerokopasmowe WiMAX.............................. 222 10.5.1. Struktura i model warstwowy sieci..................... 222 10.5.2. Standardy definiujące sieć............................. 224 10.5.3. Technologie warstwy fizycznej......................... 226 10.5.4. Warstwa dostępu do nośnika.......................... 228 10.5.4.1. Tryby pracy sieci WiMAX......................... 228

6 Spis treści 10.5.4.2. Pakiety wymieniane.............................. 230 10.5.4.3. Zarządzanie jakością usług w warstwie MAC........ 231 10.5.4.4. Funkcjonalność warstwy MAC wspierająca mobilność....................................... 232 10.5.4.5. Podwarstwa bezpieczeństwa....................... 233 10.6. Podsumowanie............................................ 234 11. Budowa sieci WLAN............................................ 237 11.1. Wstęp.................................................... 237 11.2. Standardy rodziny IEEE 802.11 definiujące komunikację........ 238 11.2.1. Standard IEEE 802.11a................................ 240 11.2.2. Standard IEEE 802.11b................................ 241 11.2.3. Standard IEEE 802.11g................................ 242 11.2.4. Standard IEEE 802.11n................................ 242 11.3. Architektura sieci.......................................... 243 11.3.1. Budowa sieci WLAN w niezależnym trybie pracy......... 244 11.3.2. Budowa sieci WLAN w strukturalnym trybie pracy....... 244 11.4. Technologie warstwy fizycznej............................... 247 11.4.1. Technologia DS PHY................................. 248 11.4.2. Technologia standardu 802.11b......................... 250 11.4.3. Technologia standardu 802.11a......................... 252 11.4.4. Technologia standardu 802.11g......................... 256 11.4.5. Technologia standardu 802.11n........................ 257 12.4.6. Warunki transmisji w sieciach działających w standardzie 802.11n................................ 260 11.5. Podsumowanie............................................ 262 12. Zasada działania sieci WLAN.................................... 263 12.1. Wstęp.................................................... 263 12.2. Funkcje obsługi dostępu do nośnika bezprzewodowego......... 263 12.2.1. Badanie stanu nośnika................................ 264 12.2.2. Mechanizm dostępu na zasadzie rywalizacji............. 265 12.2.3. Problem wykrywania węzła ukrytego................... 266 12.2.4. Mechanizm dostępu bez rywalizacji.................... 268 12.2.5. Łączenie się stacji.................................... 269 12.2.6. Budowa ramki sieci WLAN........................... 270 12.2.7. Agregacja ramek w standardzie 802.11n................. 272 12.3. Zapewnianie bezpieczeństwa sieci WLAN.................... 274 12.3.1. Problemy bezpieczeństwa sieci bezprzewodowych........ 274 12.3.2. Protokół WEP....................................... 276 12.3.3. Protokół TKIP i WPA................................. 278

7 12.3.4. Protokół WPA2 (802.11i).............................. 279 12.3.5. Zabezpieczanie transmisji zarządzającej sieciami (802.11w)............................................ 280 12.4. Wybrane standardy IEEE 802.11 rozszerzające możliwości sieci WLAN............................................... 281 12.4.1. QoS w sieciach WLAN IEEE 802.11e.................. 281 12.4.2. Sieci kratowe IEEE 802.11s........................... 283 12.4.3. Standard IEEE 802.11u................................ 286 12.4.4. Standard IEEE 802.11v................................ 286 12.4.5. Perspektywy rozwoju standardu IEEE 802.11ac i 802.11ad........................................... 287 12.5. Podsumowanie............................................ 289 CZĘŚĆ IV Aspekty prawne i biznesowe 13. Prawne aspekty wykorzystania widma............................ 293 13.1. Wstęp.................................................... 293 13.2. Ustawa Prawo telekomunikacyjne............................ 296 13.3. Pozwolenia radiowe........................................ 303 13.4. Krajowa Tablica Przeznaczeń Częstotliwości.................. 305 13.5. Aspekty regulacyjne....................................... 308 13.6. Regulacje na rynku dostępu do Internetu..................... 312 13.7. Strategia wykorzystania widma w Polsce i UE................. 315 13.8. Podsumowanie............................................ 319 14. Modele biznesowe w komunikacji elektronicznej................... 321 14.1. Wstęp.................................................... 321 14.2. Telewizja mobilna DVB-H.................................. 321 14.3. Roaming krajowy i międzynarodowy......................... 325 14.4. Stawki interkonektowe MTR (Mobile Termination Rates)...... 328 14.5. Operatorzy wirtualni MVNO............................... 332 14.6. Podsumowanie............................................ 342 Zakończenie...................................................... 345 Perspektywy rozwoju technologii bezprzewodowych Bibliografia....................................................... 353 Książki, artykuły, dokumenty elektroniczne....................... 353 Pobrania ze stron www......................................... 359 Strony www................................................... 364