Projektowanie Sieci Lokalnych i Rozległych wykład 8: rozległe sieci bezprzewodowe 2 Dr inż. Jacek Mazurkiewicz Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki e-mail: Jacek.Mazurkiewicz@pwr.wroc.pl
Packet Radio (1) krótkofalarze dane transmitują znaki wywoławcze stacji! radiostacja nadawczo-odbiorcza KF, UKF komputer z emulacją terminala modem TNC komputer-radiostacja RS232C prędkości transmisji: 300 b/s - KF; 1,2-9,6 kb/s UKF; 9,6 56 kb/s mikrofale pasma: 3, 7, 14, 21, 28, 145, 430, 440, 1240 MHz protokół AX.25 modyfikacja X.25 (HDLC) pole adresowe 10 stacji dostęp do łącza CSMA/CD
Packet Radio (2) dane ramkowane: - preambuła 8 b synchronizacja - pole adresowe 14-70 B od 2 do 10 stacji max. 8 pośredników - pole sterujące 8 b typ ramki: dane, potwierdzenia (+), potwierdzenia (-), nawiązanie, przerwanie połączenia - dane użytkownika (0-256B) - suma kontrolna 2 B CRC-CCITT - postambuła 8 b - do 7 ramek przed przyjściem potwierdzenia (+) - brak potwierdzenia (+) retransmisja - statyczny routing słabo! - zazwyczaj max 3 pośredników
CDPD CDPD Cellular Digital Packet Data rozszerzenie telefonii komórkowej AMPS Advance Mobile Phone System USA statystyka pokazuje średnio od kilku do kilkunastu kanałów nie jest zajętych: kanał zajęty przez 90 s wolne kanały zamiast mowy pakiety danych ciągła kontrola kanałów AMPS (RF-sniffing) kanał wolny do puli CDPD AMPS nie dostaje info o przekazaniu kanału do CDPD jeśli obstawi kanał, CDPD go zwraca w ciągu 40 ms zmiana kanału wysłanie info o nowym kanale okresowo rozsyłana jest lista kanałów w posiadaniu CDPD gdy brak wolnych kanałów AMPS blokada CDPD wyszukiwanie i przydział wolnych kanałów stacja bazowa CDPD stacje bazowe styk i innymi sieciami, kontrola użytkowników prędkości i pasma jak w telefonii GSM
Mobitex (1) sieć samodzielna Ericsson mowa i dane do 1,2 kb/s potem bez mowy dane 9,6 kb/s pasma: 80, 160, 450, 900 MHz stacje ruchome stacje bazowe centrale lokalne centrale regionalne centrala główna centrum sterowania siecią protokół HDLC, X.25 ramka: nagłówek, 4 bloki danych, każdy ma swój CRC 16 b ARQ, kod Hamminga korekcyjny kanał 12,5 khz, modulacja GMSK wielokrotne wykorzystywanie częstotliwości store-and-forward zapamiętanie informacji, późniejsza wysyłka protokół dostępu do łącza - szczelinowa Aloha
Mobitex (2) centrala lokalna podsieć: 10-30 par kanałów jest FDD, brak TDD W USA: 935-940 MHz w dół, 896 901 MHz w górę używany w USA, Europie, Azji blok danych to 240 b 18 bajtów danych + preambuła i postambuła nagłówek preambuła, synchronizacja, identyfikacja stacji bazowej i podsieci jest regulacja mocy sygnału jak w komórce
Mobitex (3)
ARDIS ARDIS Advanced Radio Data Information Service Motorola, IBM 1 centrala, zestaw procesorów sterowania siecią NCP-Network Control Processor NCP steruje zestawem stacji bazowych sąsiednie komórki pracują na tej samej częstotliwości stacje bazowe pracują naprzemiennie mała pojemność systemu kanał 25 khz, przepustowość 19,2 kb/s
MODACOM MODACOM Mobile Data Communication Niemcy, 1991 sterowanie pojazdami, dostęp do baz danych transmisja pakietowa 9,6kb/s z potwierdzeniami połączenia grupowe hasła, szyfrowanie danych, e-mail pasmo: 416 417 MHz w górę, 426-427MHz w dół 30 kanałów, kanał 12,5 khz, odstęp duplex 10 MHz modulacja FSK, brak TDD moc terminal max. 6 W, stacja bazowa max. 25 W ARQ, pakiet 512 B, CRC, stopa błędów < 10-8 komórka: 5 10 km stacje bazowe do RNC - Radio Nework Controller, RNG Radio Network Gateway wyjście do świata ACC Area Communication Controller - steruje podsiecią
Sieć trankingowa (1) łączność między pojazdami specjalistycznych firm tradycyjne podejście dyspozytorskie kanały na stałe przydzielone abonentom podejście trankingowe kanały dzielimy między wszystkich abonentów dynamicznie liczba obsługiwanych abonentów równa liczbie posiadanych kanałów wyższa niezawodność systemu gdy braknie wolnych kanałów abonenci są kolejkowani możliwe limitowanie czasu połączenia wzrost sprawności
Sieć trankingowa (2) specyfika połączeń: - indywidualne - grupowe z członkami pewnej grupy - z sieciami zewnętrznymi funkcja dostępna niektórym użytkownikom - alarmowe, awaryjne - ze służbami publicznymi - krótkie informacje cyfrowe (SMS) - transmisja danych stacja bazowa duplex stacja abonenta duosimplex zestawione połączenie para kanałów, ale jeden z nich czynny rozwiązanie skutkuje brakiem wybierania numerów
MPT 1327 (1) losowy dostęp do systemu dynamicznie zmieniana długość ramki z założenia ramki mają różną długość wybór szczeliny do nadawania losowy Aloha szczelinowa jest sterownik TNC Trunking System Controller analizuje długości ramek i kolizje przycina długość ramek Ramka: - CCSC - Control Channel System Codeword bit startu 0, 15 bitów identyfikacyjnych SYS (System Identity), - bit dopełniający CCS (Code Completion Sequence) - preambuła 16 b (AAAAh), CRC 16 b - AC Address Codeword bit startu 1, 47-bit słowo danych (CDM Codeword Message), CRC 16 b
MPT 1327 (2) CDM-y: - ALOHA (ALH(n)) inicjacja połączeń, n - numer szczeliny - AHOY (AHY) komunikat do stacji abonenta w oczekiwaniu na potwierdzenie gotowości do połączenia - REQUEST (RQS) stacja abonenta żąda połączenia - ACKNOWLEDGE (ACK) potwierdzenie RQS lub AHY - GO TO TRAFFIC CHANNEL n (GTC) przejście na kanał rozmówny n po nawiązaniu łączności - BROADCAST (BCAST) rozsiewanie info systemowych MPT1317 standard transmisji MPT3118 założenia techniczne MPT1343 styki systemu na zewnątrz MPT1347 styki systemu wewnętrzne MPT1352 testy, homologacja
ACTIONET na MPT 1327 1 centrala, 32, 64, 96 stacji bazowych od 2 do 16 kanałów radiowych, 4 szczeliny w każdym kanale rozmowy telefoniczne z priorytetowaniem, kolejkowaniem, określenie maksymalnego czasu rozmowy rozmowy alarmowe z ustalonymi numerami rozmowa dyrektorska z dowolnym abonentem max. Priorytet rozmowy grupowe wszyscy się słyszą w ramach grupy, abonent może należeć do 8 grup rozmowy konferencyjne przenoszenie połączeń i ich kierunku transmisja danych RADIO-NET TPSA EDACS Policja KAY PLL LOT
EDACS EDACS Enhanced Digital Communication System zamknięty standard Ericssona czas dostępu < 250 ms cyfrowa transmisja danych i głosu każdy kanał głos/dane - niezawodność guzik alarmowy najwyższy priorytet, pierwszy wolny kanał alarm przenoszony do wszystkich dźwiękiem i wskazaniem alarmującego transmisja analogowa głosu transmisja cyfrowa, szyfrowana (Voice Guard) głosu 9,6 kb/s transmisja danych 9,6 kb/s połączenie z sieciami publicznymi kanał 12,5 khz lub 25 khz blokada podwójnego nadawania przeszukiwanie grup identyfikacja abonenta automatyczne dodawanie do właściwej grupy abonenta po włączeniu urządzenia pasma: 136-174; 403-515; 806-870; 894-941 MHz
TETRA (1) TETRA Trans-European Trunked Radio, Terrestrial Trunked Radio, 1992-1994 standard transmisji głosu i danych (V+D) Voice plus Data pakietowa transmisja danych (PDO) Packet Data Optimized 2x, 4x wzrost wykorzystania pasma odniesienie do transmisji analogowej lepsze wykorzystanie częstotliwości kanałowych bezpieczeństwo rozmów szyfrowanie lepsza jakość połączeń, eliminacja szumów i zniekształceń podział obszaru działania na sektory
TETRA (2) połączenia: - indywidualne punkt-punkt między abonentami - grupowe punkt-wiele punktów, wywołuje abonent, półduplex - bezpośrednie punkt-punkt bez udziału stacji bazowej, jedna ze stron utrzymuje kontakt ze stacją bazową na innym kanale - grupowe z potwierdzeniem punkt-wiele punktów z potwierdzeniem obecności w połączeniu - rozsiewcze punkt-wiele punktów wszyscy słuchają wywołującego - cyfrowo mowa lub dane bez zabezpieczeń, komutacja kanałów, przepustowość od 7,2 do 28,8 kb/s - cyfrowo dane ze słabym zabezpieczeniem, komutacja kanałów, przepustowość od 4,8 do 19,2 kb/s - cyfrowo dane z silnym zabezpieczeniem, komutacja kanałów, przepustowość od 2,4 do 9,6 kb/s - potwierdzanie autentyczności abonenta przez dyspozytora - podsłuch abonenta przez uprawnionego abonenta - priorytetowe z przerwaniem połączenia bieżącego - ustalanie priorytetów połączeń - przełączanie rozmowy między bieżącą a oczekującą - identyfikacja abonenta wywołującego - tworzenie grup abonentów - skrócona numeracja
TETRA (3) szerokość kanału: 25 khz pasma: - w górę 380-390, w dół 390-400 MHz - w górę 410-420, w dół 420-430 MHz - w górę 450-460, w dół 460-470 MHz - w górę 870-888, w dół 915-933 MHz modulacja PSK stacje bazowe BTS Base Transceiver Station centrale lokalne LSC Local Switching Centre centralna główna MSC Main Swithcing Centre centrum eksploatacji OMC Operations & Maintenance Centre
TETRA we Wrocławiu Policja w dużych miastach Urząd Miejski i MPK urządzenia w 442 autobusach urządzenia w 18 pojazdach służb technicznych 10 urządzeń ręcznych BTS komin EC Wrocław także Straż Miejska
WiMAX (1) standard 802.16 Wireless Interoperability for Microwave Access Working Group on Broadband Wireless Access Standard bezprzewodowe sieci metropolitalne Wireless Metropolitan Area Networking szerokopasmowy długi dystans long-haul, backhaul dwupunktowe, jeden do wielu
WiMAX (2) IEEE 802.16 - pierwszy etap technologii, 2001 - pasmo: od 10 do 66 GHz - pasmo złe - widoczność optyczna - bezpośrednie pole widzenia (LOS - Line of Sight) - brak łączności w terenach zabudowanych - koszt opłacenia tak szerokiego pasma częstotliwości
WiMAX (3) IEEE 802.16a - drugi etap - 2003 - zmiana pasma: od 2 do 11 GHz - nie wymagane bezpośrednie pole widzenia (NLOS) - IEEE 802.16b, IEEE 802.16c - uzupełnienie standardu 2003 IEEE 802.16d - separacja antenowa - podział na podkanały - obowiązywał od 2004 - brak dostępu mobilnego, model statyczny
WiMAX (4) IEEE 802.16e - najnowszy standard, 2007 - mobilność dostępu - poruszanie się abonenta do 60 km/h - urządzenia o asymetrycznej budowie - palmtopy, laptopy, czy telefony komórkowe - mobilna wersja WiMax WiBro - dostępna tylko w Korei Południowej
WiMAX (5) infrastruktura WiMAX/802.16 - stacja bazowa BS (Base Station) - stacja kliencka CPE (Customer Premises Equipment) - stacja bazowa łączność do stacji klienckich w zasięgu - zasięg zależy od typu stacji BS: - standardowa BS (standardowa moc wyjściowa - parametry obowiązkowe) - opcjonalna BS (wyższa moc wyjściowa, odbiór i nadawanie zbiorcze, kodowanie przestrzenno-czasowe, technika podkanałów i ARQ)
WiMAX (6) Typ stacji bazowej Standardowa Opcjonalna od do od do Promień komórki (km) Max. (Mb/s) Przepływność na sektor Max. (Mb/s) Przepływność na krawędzi komórki LOS 10 16 30 50 NLOS (teren płaski) Wewnątrz budynku 1 2 4 9 0,3 0,5 1 2 Dowlink 11,3 8 11,3 8 Uplink 11,3 8 11,3 8 Downlink 11,3 2,8 11,3 2,8 Uplink 11,3 2,8 0,7 0,175
WiMAX (7) WiMAX to 70Mb/s na 50km w idealnych warunkach i dobrych parametrach dostępnego medium transmisyjnego im dalej tym wolniej dostępna przepustowość jest dzielona pomiędzy użytkowników pracujących w danym sektorze radiowym specyfikacja 802.16 określa możliwość pracy WiMAX na dowolnej częstotliwości poniżej 10GHz praktyka - wersja statyczna - licencjonowane częstotliwości 2,3GHz, 2,5GHz, 3,5GHz, w Polsce 3,6-3,8GHz tryb dupleksu TDD/FDD WiMAX pracuje w trybie pełnej linii widoczności LOS (Line Of Sight) WiMAX pracuje w trybie braku linii widoczności NLOS (Non Line Of Sight) WiMAX wykorzystuje technologie kodowania i modulacji OFDM efektywność widmowa na poziomie 3,7 bit/s/hertz
WiMAX (8) LMDS - Local Multipoint Distribution Service - szerokopasmowy dostęp dla klienta - komórkowa architekturze sieciowej - struktura stacjonarna, nie mobilna - pasmo częstotliwości zależy od kraju i licencji - pasma: 26-29 GHz, 31-33 GHz - szerokość kanału 1,5MHz - metoda dostępu: TDMA, FDMA i CDMA - najpopularniejsze są dwie pierwsze - przepływność łącza mikrofalowego zależy od metody dostępu i modulacji - przy 5MHz FDMA z modulacją 64-QAM downlink 1,25Gb/s - LMDS używa nadajników operujących w licencjonowanych pasmie - zasięg każdego nadajnika wynosi ok. 6,5 km
WiMAX (9) MMDS - Multichannel Multipoint Distribution Service - dostęp do Internetu z transmisją sygnału w odległości do 50 km od stacji bazowej - MMDS pracuje na częstotliwości 2GHz z 33 kanałami - przepustowość do 10Mb/s do klienta - planuje się zwiększenie w przyszłości tej wartości do 27Mb/s
UWB Ultra WideBand prawo Shannona moc i szerokość kanału drogą do dużej przepustowości zamiast dużej mocy i wąskiego pasma mała moc, ale bardzo szerokie pasmo: setki, tysiące MHz współistnienie z innymi systemami mała moc nie przeszkadza nikomu duża odporność na przeszkody terenowe duża przenikalność przez ośrodki bo mała częstotliwość nośna mała moc duża żywotność urządzeń przenośnych możliwość pozycjonowania wojsko (!) lokalnie: 9m 100Mb/s, 1m 480Mb/s konkurencja dla BlueTooth 802.15.3a strumieniowe przesyłanie mediów, przesyłanie plików