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

WAN

WAN-MAN

MAN

Pico-Cell

MAN-LAN

PAN

LAN-PAN

0km~50km ~2km ~10m

Personal Operating Space

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).

IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee

802.1Higher LayerLAN Protocols Working Group

802.11Wireless Local Area Network Working Group

…

802.15Wireless Personal Area NetworkWorking Group

…

802.21 Media Independent Handoff Working Group

… …

TG1WPAN/BluetoothTask Group

TG2CoexistenceTask Group

TG3WPAN High RateTask Group

TG4WPAN Low RateTask Group

…

…

Introduction

IEEE 802 Groups

802.1

802.3

802.11

802.15

802.16

802.17

802.18

802.19

802.20

802.21

Active Working Groups and Study Groups

802.2

802.4

802.5

802.9

802.10

802.12

Hibernating Working Groups

802.6

802.7

802.8

802.14

Disbanded  Working Groups and Study Groups

IEEE 802 Groups802.1 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

ExtremelyLow

VeryLow

Low Medium High VeryHigh

UltraHigh

SuperHigh

Infrared VisibleLight

Ultra-violet

X-Rays

AudioAM Broadcast

Short Wave Radio FM BroadcastTelevision Infrared wireless LAN

Cellular (840MHz)NPCS (1.9GHz)

902 - 928 MHz26 MHz

2.4 - 2.4835 GHz

83.5 MHz(IEEE 802.11b)

5 GHz(IEEE 802.11a)

HyperLANHyperLAN2

Industrial, Scientific, and Medical (ISM) bands

IEEE 802.15.1(Bluetooth)

IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee

802.1Higher LayerLAN Protocols Working Group

802.11Wireless Local Area Network Working Group

…

802.15Wireless Personal Area NetworkWorking Group

…

802.21 Media Independent Handoff Working Group

… …

TG1WPAN/BluetoothTask Group

TG2CoexistenceTask Group

TG3WPAN High RateTask Group

TG4WPAN Low RateTask Group

…

…

IEEE 802.15

Scope

WAN

WAN-MAN

MAN

Pico-Cell

MAN-LAN

PAN

LAN-PAN

0km~50km ~2km ~10m

Personal Operating Space

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 )

IEEE 802.15.1 Bluetooth What is it?

Bluetooth 的網路連結方式

Laptop

Printer

Mouse

PDA

Keyboard

Scanner

CellularPhone

Master

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Video

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

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 Laptop Computer

PrinterModem

ScannerMouse

Mouse

MasterMaster

Slave

SlaveSlave

Slave

SlaveSlave

Video

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 )

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

PDACell Phone

PDACell Phone

PDACell Phone

Cordless PhoneBase Station

Cordless PhoneBase Station

Cordless PhoneBase Station

xDSLAccess Point

xDSLAccess Point

xDSLAccess Point

InkjetPrinterInkjet

PrinterInkjet

Printer

ScannerScannerScanner

Home Audio SystemHome Audio SystemHome Audio System

ComputerComputer

Digital CameraDigital CameraDigital Camera

MP3PlayerMP3

PlayerMP3

Player

Bluetooth and Internet 連接 Bluetooth 與 Internet

Via Access point Via mobile phone Via PSTN phone

InternetInternet

電話線、乙太網路

寬頻網路、 ADSL

藍芽上網家

<BluePort>

Bluetooth-ApplicationsHeadset Profile

Reference: http:// www. ericsson. com/

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。

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。

Bluetooth-Applications (Cont.)

比較項目 藍芽 IEEE802.11b IrDA

傳輸距離 10 公尺 (1mW) ; 100 公尺(100mW)

30 公尺 3.8 公尺

接取角度 無限制 無限制 有限制傳輸方式 使用 2.4GHz 無線電頻道 2.4GHz 850~900nm 紅外光傳

輸傳輸速率 1 Mbps 2-11 Mbps 最快可達 16 Mbps

模組體積 大 最大 遠小於 Bluetooth

功率消耗 傳輸時 30mA ; 待機時0.3mA

最大到 1000 mA 僅需 0.2~0.3mA

網路協定 可構成網路 可構成網路 無法真正構成網路移動性 佳 佳 不佳屏蔽 不受屏蔽干擾 不受屏蔽干擾 有方向性，受屏蔽干擾電磁波干擾 受干擾 受干擾 不易受其他電磁波的干擾應用市場 傳輸量較低的產品 商用市場 家庭市場聲音資料頻道 有 無 無Cost($) 25-5( 目標 5USD) 很高 2-3

Conclusion

Wireless LAN

IEEE 802.11 Sublayers

Higher Layers

MAC

PHY

802.11c802.11f

802.11d802.11e802.11h802.11i

802.11a802.11b802.11g

IEEE 802.11 WLAN Standards

Logical Link Control

Point Coordination Function (PCF)Distributed Coordination Function (DCF)

Connection-less ServiceConnection Service

MAC

PHY

Infrared2.4 GHz DSSS

2.2 GHz FHSS

Data Rates1Mbps and 2Mbps

IEEE 802.11

2.4 GHzDSSS

5.5 and11Mbps

802.11b

5 GHzOFDM

6,9,12,18,24,36

,48,54Mbps

802.11a

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)

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

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

Data Rate

802.11b 802.11a802.11gMax. Speed

Modulation

Frequencies

Approval

11Mbps 54Mbps54Mbps

CCK OFDMOFDM & CCK

2.4-2.497 GHz

2.4-2.497 GHz

July 1999 July 1999June 2003

5 GHz band

產品簡介

無線網卡 工作站

Station (STA) 存取點

Access Point (AP)

APAP+IP 分享器

PCMCIAType I

PCMCIAType II

PCI

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

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

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

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

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

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

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

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

WWAN(無線廣域網路 )

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)

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

GSM StandardParameter (E-)GSM-

900GSM-1800(DCS, PCN)

GSM-1900(PCS)

FrequencyRange (Uplink)

890 - 915MHzE-GSM: 880- 890 Mhz

1710 - 1785MHz

1850 - 1910MHz

Carrier Spacing

200 kHz 200 kHz 200 kHz

Duplex Spacing

45 MHz 95 MHz 80 MHz

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

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

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

Web Server

Content

CGIScripts,

etc.

CGIScripts,

etc.

WAP GatewayClientEncoded Request

WAEUser

Agent

WAEUser

Agent

Encoders and

Decoders

Encoders and

Decoders

Request

ResponseEncoded Response

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

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

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)

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

4G (B3G) Seamless interoperability between

networks Multifunction handsets WLAN + 3G in same terminal ALL-IP (core network)