Systemy Bezprzewodowe

Systemy Bezprzewodowe

Wykład 5

Wykład 5

Podział technologii

Podział technologii

bezprzewodowych pod kątem

bezprzewodowych pod kątem

zasięgu

zasięgu

WPAN – Wireless Personal

WPAN – Wireless Personal

Area Network

Area Network

WPAN

WPAN

- sieć o zasięgu kilku metrów służąca do

- sieć o zasięgu kilku metrów służąca do

wymiany informacji pomiędzy urządzeniami

wymiany informacji pomiędzy urządzeniami

przenośnymi typu notebook, palmtop, telefon

przenośnymi typu notebook, palmtop, telefon

gsm itp. (IRDA, Blutooth czy

gsm itp. (IRDA, Blutooth czy ZigBee

)

)

Infrared Data Association

Infrared Data Association

(IrDA)

(IrDA)



IrDA: (InfraRed Data Association) – standard

IrDA: (InfraRed Data Association) – standard

zdefiniowany przez konsorcjum IrDA dla

zdefiniowany przez konsorcjum IrDA dla

potrzeb bezprzewodowego przesyłu

potrzeb bezprzewodowego przesyłu

informacji przy wykorzystaniu promieni

informacji przy wykorzystaniu promieni

podczerwonych

podczerwonych



System łączności małego zasięgu

System łączności małego zasięgu

umożliwiający łatwe łączenie urządzeń

umożliwiający łatwe łączenie urządzeń



Typowe zastosowania: telefony komórkowe,

Typowe zastosowania: telefony komórkowe,

PDA, komputery, aparaty cyfrowe itp.

PDA, komputery, aparaty cyfrowe itp.

Zastosowania standardu

Zastosowania standardu

IrDA

IrDA

Podstawowe usługi IrDA

Podstawowe usługi IrDA



przesył plików między urządzeniami,

przesył plików między urządzeniami,



drukowanie,

drukowanie,



dostęp do zasobów sieci przewodowej,

dostęp do zasobów sieci przewodowej,



transmisja danych i mowy między

transmisja danych i mowy między

komputerem/palmtopem a telefonem

komputerem/palmtopem a telefonem

komórkowym,

komórkowym,



sterowanie urządzeniami

sterowanie urządzeniami

telekomunikacyjnymi

telekomunikacyjnymi

Stos protokołów IrDA

Stos protokołów IrDA

Stos IrDA -

Stos IrDA -

warstwy

warstwy

podstawowe

podstawowe



warstwa fizyczna (Physical Layer) - uwzględnia

warstwa fizyczna (Physical Layer) - uwzględnia

charakterystyki optyczne i zapewnia kodowanie

charakterystyki optyczne i zapewnia kodowanie

danych oraz synchronizację ramek,

danych oraz synchronizację ramek,



IrLAP (Link Access Protocol), odpowiada za

IrLAP (Link Access Protocol), odpowiada za

niezawodność połączenia, zapewnia niezawodny

niezawodność połączenia, zapewnia niezawodny

transfer danych przy użyciu odpowiednich

transfer danych przy użyciu odpowiednich

mechanizmów, takich jak:

mechanizmów, takich jak:



retransmisja,

retransmisja,



sterowanie strumieniem,

sterowanie strumieniem,



detekcja błędów.

detekcja błędów.

Stos IrDA -

Stos IrDA -

warstwy

warstwy

podstawowe

podstawowe

Sterowanie strumieniem w IrLAP jest niskopoziomowe

Sterowanie strumieniem w IrLAP jest niskopoziomowe



IrLMP (Link Management Protocol) - protokół

IrLMP (Link Management Protocol) - protokół

multipleksowania usług i aplikacji. Odpowiedzialny za:

multipleksowania usług i aplikacji. Odpowiedzialny za:



multipleksowanie (LM-MUX) - LMP umożliwia funkcjonowanie w

multipleksowanie (LM-MUX) - LMP umożliwia funkcjonowanie w

jednym łączu IrLAP wielu klientów warstwy IrLMP,

jednym łączu IrLAP wielu klientów warstwy IrLMP,



detekcja - rozwiązywanie konfliktów adresów. Stosuje się ją

detekcja - rozwiązywanie konfliktów adresów. Stosuje się ją

wtedy, gdy np. dwa urządzenia mają ten sam adres IrLAP.

wtedy, gdy np. dwa urządzenia mają ten sam adres IrLAP.

IrLMP arbitralnie nakazuje zmianę adresów i wygenerowanie

IrLMP arbitralnie nakazuje zmianę adresów i wygenerowanie

nowych.

nowych.



IAS (Intention Access Service), czyli dostęp do informacji

IAS (Intention Access Service), czyli dostęp do informacji

Stos IrDA - p

Stos IrDA - p

rotokoły

rotokoły

opcjonalne

opcjonalne



TinyTP (Tiny Transport Protocol), zapewniający sterowanie

TinyTP (Tiny Transport Protocol), zapewniający sterowanie

strumieniem w kanale – zawiera 2 podstawowe funkcje:

strumieniem w kanale – zawiera 2 podstawowe funkcje:



kontrola przepływu danych przez połączenie LMP (kanał),

kontrola przepływu danych przez połączenie LMP (kanał),



dokonuje segmentowania i powtórnego składania danych - SAR

dokonuje segmentowania i powtórnego składania danych - SAR

(Segmentation and Reasembly).

(Segmentation and Reasembly).



IrOBEX (Object Exchange Protocol), ułatwiający transfer plików

IrOBEX (Object Exchange Protocol), ułatwiający transfer plików

oraz innych obiektów danych

oraz innych obiektów danych



IrCOMM, którego głównym zadaniem jest emulowanie portów

IrCOMM, którego głównym zadaniem jest emulowanie portów

szeregowego i równoległego, opartych na 4 typach usług: 3-

szeregowego i równoległego, opartych na 4 typach usług: 3-

Wire Raw, 3-Wire, 9-Wire i Centronics.

Wire Raw, 3-Wire, 9-Wire i Centronics.



IrLAN (Local Area Network), zapewniający dostęp urządzeniom,

IrLAN (Local Area Network), zapewniający dostęp urządzeniom,

np. PDA do sieci lokalnej za pośrednictwem podczerwieni.

np. PDA do sieci lokalnej za pośrednictwem podczerwieni.

Stos IrDA - e

Stos IrDA - e

lementy

lementy

multimedialne

multimedialne



IrTran-P zasady przesyłu i reprezentacji

IrTran-P zasady przesyłu i reprezentacji

obrazów cyfrowych,

obrazów cyfrowych,



IrMC zasady współpracy ze sprzętem

IrMC zasady współpracy ze sprzętem

telekomunikacyjnym, jak np. telefony

telekomunikacyjnym, jak np. telefony

komórkowe.

komórkowe.

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna



prędkość transmisji 2.4 kb/s ÷ 4 Mb/s;

prędkość transmisji 2.4 kb/s ÷ 4 Mb/s;



transmisja asynchroniczna, półdupleksowa;

transmisja asynchroniczna, półdupleksowa;



możliwa jest łączność dwu- lub wielopunktowa;

możliwa jest łączność dwu- lub wielopunktowa;



odległość stacji 1 cm ÷ 1 m (lub więcej);

odległość stacji 1 cm ÷ 1 m (lub więcej);



kąt widzenia co najmniej ±15°;

kąt widzenia co najmniej ±15°;



stacje mogą wykrywać transmisję przy różnych

stacje mogą wykrywać transmisję przy różnych

prędkościach, natomiast kolizje nie są

prędkościach, natomiast kolizje nie są

wykrywane;

wykrywane;



długość fali 850 ÷ 900 nm;

długość fali 850 ÷ 900 nm;

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna



stopa błędów nie większa niż 10

stopa błędów nie większa niż 10

-8

-8

;

;



dopuszczalny poziom zakłóceń:

dopuszczalny poziom zakłóceń:



pole elektromagnetyczne 3 V/m,

pole elektromagnetyczne 3 V/m,



światło naturalne (słoneczne) 10 klx,

światło naturalne (słoneczne) 10 klx,



światło sztuczne (żarówki, świetlówki itp.) 1

światło sztuczne (żarówki, świetlówki itp.) 1

klx.

klx.

Trzy zakresy w standardzie

Trzy zakresy w standardzie



SIR (ang.

SIR (ang.

Serial Infrared

Serial Infrared

) 2.4 ÷ 115.2 kb/s,

) 2.4 ÷ 115.2 kb/s,



MIR (ang.

MIR (ang.

Medium Infrared

Medium Infrared

) 576 i 1152 kb/s,

) 576 i 1152 kb/s,



FIR (ang.

FIR (ang.

Fast Infrared

Fast Infrared

) 4 Mb/s.

) 4 Mb/s.

W każdym z powyższych zakresów obowiązują inne

W każdym z powyższych zakresów obowiązują inne

zasady

zasady

kodowania sygnałów, inne są także niektóre składniki

kodowania sygnałów, inne są także niektóre składniki

ramki. Prędkość transmisji i inne parametry łącza są

ramki. Prędkość transmisji i inne parametry łącza są

negocjowane pomiędzy stacjami zgodnie z protokołem

negocjowane pomiędzy stacjami zgodnie z protokołem

IrLAP.

IrLAP.

Mechanizm kodowania

Mechanizm kodowania

Zakres SIR

Zakres SIR



Sygnał transmitowany przez łącze jest

Sygnał transmitowany przez łącze jest

kodowany kodem RZI tzn.: "0" logiczne

kodowany kodem RZI tzn.: "0" logiczne

kodowane jest jako impuls o długości 3/16

kodowane jest jako impuls o długości 3/16

czasu trwania transmitowanego

czasu trwania transmitowanego

pojedynczego bitu (nie mniej niż 1.6 μs),

pojedynczego bitu (nie mniej niż 1.6 μs),

"1" logiczna kodowana jest jako brak

"1" logiczna kodowana jest jako brak

takiego impulsu.

takiego impulsu.

Modulacja RZI

Modulacja RZI

Zakres MIR

Zakres MIR



Zasady kodowania sygnałów w tym zakresie są

Zasady kodowania sygnałów w tym zakresie są

takie jak w zakresie SIR, ale czas trwania impulsu

takie jak w zakresie SIR, ale czas trwania impulsu

wynosi 1/4 czasu trwania bitu. W celu

wynosi 1/4 czasu trwania bitu. W celu

poinformowania stacji pracujących z prędkościami

poinformowania stacji pracujących z prędkościami

z zakresu SIR, że łącze jest zajęte przez szybsze

z zakresu SIR, że łącze jest zajęte przez szybsze

stacje, konieczne jest okresowe wysyłanie sygnału

stacje, konieczne jest okresowe wysyłanie sygnału

SIP (ang. Serial infrared Interaction Pulse). Sygnał

SIP (ang. Serial infrared Interaction Pulse). Sygnał

ten składa się z impulsu o czasie trwania 1.6 μs,

ten składa się z impulsu o czasie trwania 1.6 μs,

po którym następuje 7.1 μs ciszy. Zazwyczaj jest

po którym następuje 7.1 μs ciszy. Zazwyczaj jest

on nadawany bezpośrednio po wytransmitowaniu

on nadawany bezpośrednio po wytransmitowaniu

całego pakietu.

całego pakietu.

Serial Infrared Interaction

Serial Infrared Interaction

Pulses

Pulses



Impuls zostaje nadany natychmiast po

Impuls zostaje nadany natychmiast po

wysłaniu pakietu. Informuje urządzenia SIR

wysłaniu pakietu. Informuje urządzenia SIR

o zajętości kanału.

o zajętości kanału.

Zakres MIR

Zakres MIR



Znaczniki początku i końca są identyczne i jest

Znaczniki początku i końca są identyczne i jest

równy wartości ’7Eh’. W celu uzyskania

równy wartości ’7Eh’. W celu uzyskania

przezroczystości protokołu stosowane jest

przezroczystości protokołu stosowane jest

szpikowanie zerami (ang. bit stuffing), tzn. po

szpikowanie zerami (ang. bit stuffing), tzn. po

każdych 5 bezpośrednio następujących po sobie

każdych 5 bezpośrednio następujących po sobie

bitach o wartości ’1’ automatycznie wstawiany

bitach o wartości ’1’ automatycznie wstawiany

jest bit o wartości ’0’. Operacja ta, odwracana w

jest bit o wartości ’0’. Operacja ta, odwracana w

odbiorniku, nie dotyczy oczywiście znaczników

odbiorniku, nie dotyczy oczywiście znaczników

początku i końca ramki.

początku i końca ramki.

Ramka MIR

Ramka MIR



Dla częstotliwości transmisji powyżej

Dla częstotliwości transmisji powyżej

0,576 Mbit/s stosuje się ramkowanie

0,576 Mbit/s stosuje się ramkowanie

danych z sumą kontrolną CRC.

danych z sumą kontrolną CRC.

Ramka MIR

Ramka MIR



STA: Flaga początkowa, 01111110

STA: Flaga początkowa, 01111110

binarnie,

binarnie,



ADDR: 8-bitowy adres,

ADDR: 8-bitowy adres,



DATA: 8-bitowe pole kontrolne plus do

DATA: 8-bitowe pole kontrolne plus do

2045 = (2048 - 3) bajtów pola danych,

2045 = (2048 - 3) bajtów pola danych,



FCS: 16- bitowa CRC

FCS: 16- bitowa CRC



STO: Flaga końcowa, 01111110 binarnie.

STO: Flaga końcowa, 01111110 binarnie.

Ramka MIR

Ramka MIR



Protokół wymaga minimum dwóch bajtów

Protokół wymaga minimum dwóch bajtów

STA

STA

i jednego STO (może być ich większa ilość,

i jednego STO (może być ich większa ilość,

w takim przypadku nadmiarowe flagi są

w takim przypadku nadmiarowe flagi są

pomijane)

pomijane)



Dane są zabezpieczone kodem CRC-

Dane są zabezpieczone kodem CRC-

wielomian CRC-CCITT jest zdefiniowany

wielomian CRC-CCITT jest zdefiniowany

wzorem:

wzorem:

CRC

CRC

(

(

x

x

) =

) =

x

x

16

16

+

+

x

x

12

12

+

+

x

x

5

5

+ 1

+ 1

FIR- Modulacja 4PPM

FIR- Modulacja 4PPM

Format pakietu dla zakresu

Format pakietu dla zakresu

FIR

FIR



Przy prędkości 4 Mb/s stosowane są także

Przy prędkości 4 Mb/s stosowane są także

inne zasady rozpoznawania początku i

inne zasady rozpoznawania początku i

końca pakietu, wykorzystujące symbole

końca pakietu, wykorzystujące symbole

niedozwolone (nie odpowiadające

niedozwolone (nie odpowiadające

żadnemu symbolowi).

żadnemu symbolowi).

Preambuła

Preambuła

Znacznik początku ramki

Znacznik początku ramki

Znacznik końca ramki

Znacznik końca ramki

Pole 32 bit CRC

Pole 32 bit CRC



Suma kontrolna CRC-32 jest

Suma kontrolna CRC-32 jest

wyznaczana wg następującego

wyznaczana wg następującego

wielomianu

wielomianu

CRC

CRC

(

(

x

x

) =

) =

x

x

32

32

+

+

x

x

26

26

+

+

x

x

23

23

+

+

x

x

22

22

+

+

x

x

16

16

+

+

+

+

x

x

12

12

+

+

x

x

11

11

+

+

x

x

10

10

+

+

x

x

8

8

+

+

x

x

7

7

+

+

x

x

5

5

+

+

x

x

4

4

+

+

+

+

x

x

2

2

+

+

x

x

+ 1

+ 1

Protokół dostępu do łącza

Protokół dostępu do łącza



Protokół dostępu do łącza (IrLAP, ang.

Protokół dostępu do łącza (IrLAP, ang.

Link

Link

Access Procedure

Access Procedure

) standardu IrDA jest

) standardu IrDA jest

oparty na protokole HDLC. Zastosowano

oparty na protokole HDLC. Zastosowano

identyczny format ramki, ponadto

identyczny format ramki, ponadto

wykorzystano większość typów ramek

wykorzystano większość typów ramek

HDLC. Różnice dotyczą sposobu

HDLC. Różnice dotyczą sposobu

wyznaczania początku i końca ramki oraz

wyznaczania początku i końca ramki oraz

sposobu uzyskiwania przezroczystości

sposobu uzyskiwania przezroczystości

protokołu. Zmiany te, zależą od

protokołu. Zmiany te, zależą od

zastosowanej prędkości transmisji.

zastosowanej prędkości transmisji.

Tryby pracy

Tryby pracy



Łącze może znajdować się stanie połączenia

Łącze może znajdować się stanie połączenia

(ang.

(ang.

connection

connection

) lub stanie rywalizacji (ang.

) lub stanie rywalizacji (ang.

contention

contention

). Pierwszy z nich ma miejsce, gdy

). Pierwszy z nich ma miejsce, gdy

co najmniej dwie stacje nawiązały połączenie

co najmniej dwie stacje nawiązały połączenie

i wymieniają dane i informacje sterujące,

i wymieniają dane i informacje sterujące,

natomiast drugi, gdy takiego połączenia nie

natomiast drugi, gdy takiego połączenia nie

ma. Stany te odpowiadają trybom NRM (ang.

ma. Stany te odpowiadają trybom NRM (ang.

Normal Response Mode

Normal Response Mode

) i NDM (ang.

) i NDM (ang.

Normal

Normal

Disconnected Mode

Disconnected Mode

) protokołu HDLC.

) protokołu HDLC.

Tryby pracy

Tryby pracy



W trybie NRM jedna ze stacji pełni funkcję

W trybie NRM jedna ze stacji pełni funkcję

stacji nadrzędnej (ang.

stacji nadrzędnej (ang.

primary

primary

), która jest

), która jest

odpowiedzialna za sterowanie łączem. W

odpowiedzialna za sterowanie łączem. W

trybie NDM komunikacja oparta jest na

trybie NDM komunikacja oparta jest na

rywalizacji, ponieważ żadna ze stacji nie

rywalizacji, ponieważ żadna ze stacji nie

pełni funkcji stacji nadrzędnej.

pełni funkcji stacji nadrzędnej.

Format ramki

Format ramki



Pola BOF (ang.

Pola BOF (ang.

Beginning of Frame

Beginning of Frame

) i EOF (ang.

) i EOF (ang.

End of

End of

Frame

Frame

) są zależne od przyjętej prędkości transmisji.

) są zależne od przyjętej prędkości transmisji.



Pole A (ang.

Pole A (ang.

Address

Address

) określa adres stacji podrzędnej

) określa adres stacji podrzędnej

zaangażowanej w połączenie. Najstarszy bit (

zaangażowanej w połączenie. Najstarszy bit (

C/R

C/R

) pola

) pola

adresu określa, czy ramka jest rozkazowa (ang.

adresu określa, czy ramka jest rozkazowa (ang.

Command

Command

), czy odpowiedzi (ang.

), czy odpowiedzi (ang.

Response

Response

). Adres ’00h’

). Adres ’00h’

jest zarezerwowany jako pusty (ang.

jest zarezerwowany jako pusty (ang.

NULL

NULL

) i nie jest to

) i nie jest to

adres jakiejkolwiek stacji. Adres ’7Fh’ jest adresem

adres jakiejkolwiek stacji. Adres ’7Fh’ jest adresem

rozgłoszeniowym (ang.

rozgłoszeniowym (ang.

broadcast

broadcast

), tzn. ramki

), tzn. ramki

zawierające taki adres kierowane są do wszystkich stacji;

zawierające taki adres kierowane są do wszystkich stacji;

adresu takiego może użyć jedynie stacja nadrzędna lub

adresu takiego może użyć jedynie stacja nadrzędna lub

stacja nie zaangażowana w połączenie.

stacja nie zaangażowana w połączenie.

Format ramki

Format ramki



Pole C (ang.

Pole C (ang.

Command

Command

) określa funkcję ramki:

) określa funkcję ramki:

nienumerowana (ang.

nienumerowana (ang.

unnumbered

unnumbered

), nadzorcza (ang.

), nadzorcza (ang.

supervisory

supervisory

) lub informacyjna (ang.

) lub informacyjna (ang.

information

information

). Ramki

). Ramki

nienumerowane wykorzystuje się do nawiązania i

nienumerowane wykorzystuje się do nawiązania i

rozwiązania połączenia, zgłaszania błędów proceduralnych

rozwiązania połączenia, zgłaszania błędów proceduralnych

bądź przekazywania danych bez nawiązania połączenia.

bądź przekazywania danych bez nawiązania połączenia.

Ramki nadzorcze stosowane są do potwierdzania odbioru

Ramki nadzorcze stosowane są do potwierdzania odbioru

ramek, sygnalizowania błędów transmisji, żądania

ramek, sygnalizowania błędów transmisji, żądania

retransmisji, zgłaszania zajętości lub zwolnienia stacji itp.

retransmisji, zgłaszania zajętości lub zwolnienia stacji itp.

Ramki informacyjne używane są do przesyłania danych,

Ramki informacyjne używane są do przesyłania danych,

przy czym wykonywane jest sprawdzenie, czy ramki

przy czym wykonywane jest sprawdzenie, czy ramki

nadeszły we właściwej kolejności.

nadeszły we właściwej kolejności.

Format ramki

Format ramki



Pole I (ang.

Pole I (ang.

information

information

) może znajdować się

) może znajdować się

jedynie w ramkach nienumerowanych lub

jedynie w ramkach nienumerowanych lub

informacyjnych. Jego długość nie jest ściśle

informacyjnych. Jego długość nie jest ściśle

określona, ale musi zawierać całkowitą liczbę

określona, ale musi zawierać całkowitą liczbę

bajtów.

bajtów.



Pole FCS (ang.

Pole FCS (ang.

Frame Check Sequence

Frame Check Sequence

) zawiera

) zawiera

cykliczną sumę kontrolną ramki. Kontrola błędów

cykliczną sumę kontrolną ramki. Kontrola błędów

obejmuje pola adresowe, rozkazowe i

obejmuje pola adresowe, rozkazowe i

informacyjne ramki i jest wyliczana według

informacyjne ramki i jest wyliczana według

odpowiedniego

odpowiedniego

wielomianu CRC.

wielomianu CRC.

Negocjacja parametrów

Negocjacja parametrów

łącza

łącza



Podczas inicjalizacji pracy łącza stacje ustalają miądzy

Podczas inicjalizacji pracy łącza stacje ustalają miądzy

sobą parametry połączenia. Proces negocjacji odbywa

sobą parametry połączenia. Proces negocjacji odbywa

się na zasadzie wymiany ramek nienumerowanych.

się na zasadzie wymiany ramek nienumerowanych.

Możliwa jest również zmiana parametrów po inicjalizacji

Możliwa jest również zmiana parametrów po inicjalizacji

łącza, wówczas stosowane są do tego ramki sterujące.

łącza, wówczas stosowane są do tego ramki sterujące.

Negocjacja obejmuje następujące parametry:

Negocjacja obejmuje następujące parametry:



prędkość transmisji,

prędkość transmisji,



czas automatycznego rozłączenia,

czas automatycznego rozłączenia,



maksymalny i minimalny czas zwrócenia prawa nadawania,

maksymalny i minimalny czas zwrócenia prawa nadawania,



rozmiar pola danych,

rozmiar pola danych,



wielkość okna (maksymalna liczba nie potwierdzonych ramek),

wielkość okna (maksymalna liczba nie potwierdzonych ramek),



liczba znaczników początku ramki.

liczba znaczników początku ramki.

Parametry IrDA

Parametry IrDA

Lp.

Parametr

Właściwości

1. Długość fali

850 – 900 nm

2. Typ połączenia

punkt-punkt

3. Liczba kanałów

Jeden – do transmisji danych

4. Prędkość transmisji

obowiązkowo: 9,6 kb/s, opcjonalnie: 19,2 kb/s,

38,4 kb/s,

57,6 kb/s, 115,2 kb/s (IrDA 1.0 lub 1.1) oraz

0,1576 Mb/s,

1,152 Mb/s, 4 Mb/s (IrDA 1.1)

5. Zasięg i typ transmisji

do 1 m; urządzenia muszą się "widzieć";
kąt wiązki transmisji – 30°

6.

Maksymalna liczba

aktywnych

urządzeń

2 (połączenie point to point)

7. Multipleksacja

przestrzenna

8.

Bezpieczeństwo na

poziomie łącza

brak

9. Emulacja portu

Szeregowy (3Wire/9Wire) + Równoległy