© PSI 2012
Przemysłowe Sieci Informatyczne (PSI)
Bezprzewodowa transmisja danych
-
przykłady wybrane
1
Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Kierunek: Automatyka i Robotyka
Studia stacjonarne I stopnia: rok II, semestr IV
Opracowanie:
dr inż. Tomasz Rutkowski
Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
© PSI 2012
Przykładowe sposoby klasyfikacji
technologii bezprzewodowych
Przykłady Zastosowania
Na co zwracają uwagę użytkownicy?
2
© PSI 2012
Widmo promieniowania
elektro-magnetycznego
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
A
– fale akustyczne
B
– fale radiowe
C
– mikrofale
D
– podczerwień
E
– światło widzialne
F
– ultrafiolet
Promieniowanie:
G
– rentgenowskie
H
– gamma
© PSI 2012
Podstawowy podział
– uwzględnienie zasięgu
Systemy bezprzewodowej transmisji danych:
o „małym zasięgu”
(do kilkunastu metrów)
o „średnim zasięgu”
(do kilkudziesięciu/kilkuset metrów)
o „dużym zasięgu”
(od kilku do setek/tysięcy kilometrów)
4
© PSI 2012
Podstawowy podział
– uwzględnienie zasięgu
Systemy bezprzewodowej transmisji danych:
o „małym zasięgu”
np.: IrDA, Bluetooth, Wibree (Bluetooth ultra low
power)
o „średnim zasięgu”
np.: HomeRF, WiFi (802.11), ZigBee
o „dużym zasięgu”
np.: radiomodemy, sieci telefonii komórkowej GSM
5
© PSI 2012
Podstawowy podział
– uwzględnienie „funkcji” systemu
„Funkcje” systemów bezprzewodowej transmisji danych:
transmisja danych cyfrowych
(wydzielone, nietelefoniczne kanały radiowe)
transmisja danych cyfrowych + sygnały akustyczne
(sieć telefonii komórkowej)
telemetria – „pomiary na odległość”
telemechanika – „sterowanie na odległość”
czy zastąpienie z różnych powodów kabli/wiązek kabli
miedzianych, kabli optycznych:
o
trudne warunki fizyczne do prowadzenia kabla
o
brak miejsca itp.
6
© PSI 2012
Podstawowy podział
– uwzględnienie „funkcji” systemu
„Funkcje” systemów bezprzewodowej transmisji danych:
transmisja danych cyfrowych
radiomodemy …
transmisja danych cyfrowych + sygnały akustyczne
sieci telefonii komórkowej GSM …
czy zastąpienie z różnych powodów kabli/wiązek kabli
miedzianych, kabli optycznych
IrDA, Bluetooth, HomeRF, WiFi (802.11), radiomodemy …
Drop in Networking
dotyczy rozmieszczania sieci bezprzewodowych w środowisku, w którym
niemożliwe jest wdrożenie sieci przewodowych
7
© PSI 2012
Podstawowy podział
– uwzględnienie wykorzystywanego pasma częstotliwości
Pasma częstotliwości na których użytkowanie:
trzeba mieć zezwolenie
o
pasma licencjonowane nad którymi „czuwa” Urząd
Komunikacji Elektronicznej (UKE),
•
np. operatorzy sieci komórkowych otrzymują
zezwolenie w formie koncesji od UKE
o
za prawo do dysponowania częstotliwością należy
uiszczać roczne opłaty opisane w Dzienniku Ustaw Nr
24, poz. 196 (2005 r.)
8
© PSI 2012
Podstawowy podział
– uwzględnienie wykorzystywanego pasma częstotliwości
Pasma częstotliwości na których użytkowanie:
nie trzeba mieć zezwolenia
o
pasma nielicencjonowane opisane w Dzienniku Ustaw Nr
138, poz. 972 (miedzy innymi pasmo ISM)
•
np. urządzenia pracujące w niektórych przedziałach ISM
muszą posiadać homologację
(800 MHz z mocą nadajnika 20 mW)
9
© PSI 2012
Pasmo ISM
ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical):
ISM jest pasmem nielicencjonowanym
ISM to pasmo radiowe przeznaczone dla zastosowań
przemysłowych, naukowych i medycznych
ISM posiada wiele przedziałów, np.:
433,05 MHz – 434,79 MHz (moc nadajnika 10 mW)
2,4 GHz – 2,5 GHz (moc nadajnika 10 mW)
24,00 GHz – 24,25 GHz (moc nadajnika 100 mW)
© PSI 2012
Popularne zastosowania komunikacji bezprzewodowej
Zastosowania:
Monitorowanie procesów, instalacji, produktów
Sterowanie
Zdalny dostęp do urządzeń, odczyt, serwis
Systemy alarmowe
Systemy bezpieczeństwa
© PSI 2012
Cechy urządzeń komunikacji bezprzewodowej
istotne dla użytkowników
Na co zwracają uwagę użytkownicy:
ceny urządzeń, w tym koszt zakupu i użytkowania
zasięg
szybkość transmisji
bezpieczeństwo oraz niezawodność przesyłania danych
zastosowanie wewnątrz czy na zewnątrz pomieszczeń,
stopień ochrony obudowy i odporność urządzenia na
trudne warunki środowiskowe
łatwość konfiguracji, łatwość obsługi i integracji modułów
sieciowych
© PSI 2012
Cechy urządzeń komunikacji bezprzewodowej
istotne dla użytkowników
Na co zwracają uwagę użytkownicy:
marka urządzenia
kwestia wykorzystanej w urządzeniach technologii
komunikacyjnej (pasmo transmisji, kodowanie, protokół, itd.)
nie przesądza o wyborze rozwiązania
© PSI 2012
Systemy bezprzewodowej transmisji danych:
o „małym zasięgu”
IrDA
Bluetooth
14
© PSI 2012
IrDA
15
© PSI 2012
IrDA - bezprzewodowa transmisja danych
z promieniowaniem podczerwonym
W 1993 r. powstała grupa IrDA (ang. Infrared Data Association)
W skład grupy wchodzą między innymi:
Acer, Apple Computer, Compaq, Ericsson, Hewlett-Packard, Intel,
Microsoft, Motorola, Nokia, Philips, Sony, Toshiba
IrDA opracowała firmowy system bezprzewodowej
transmisji danych cyfrowych z wykorzystaniem
promieniowania podczerwonego
IrDA przeznaczona jest przede wszystkim do tworzenia sieci
tymczasowych, w których znajdują się komputery przenośne
(laptopy, palmtopy), drukarki, telefony komórkowe itp.
© PSI 2012
IrDA – schemat blokowy
UART
RS 232
Interfejs UART/IrDA
Wzmacniacz i dioda IR
Fotodioda i odbiornik
© PSI 2012
IrDA – parametry łącza
Parametr
Wartość typowa
Zasięg
1m
Kąt odbioru
±15˚
Długość fali IR
850-900 nm
Czas trwania impulsu
3/16 bitu UART
Szybkość transmisji
2,4-4000 kb/s
Typ połączenia
punkt - punkt
Liczba kanałów
jeden do transmisji danych
Emulacja portów
szeregowy, równoległy
© PSI 2012
IrDA – parametry łącza
źródło: http://www.irda.org
RZI:
Return-to-Zero-Inverted
4 PPM: Four Pulse Position Modulation
HHH:
poprawiony 4 PPM
© PSI 2012
IrDA – ramka informacyjna
źródło: http://www.irda.org
© PSI 2012
IrDA – warstwy protokołu
© PSI 2012
IrDA – warstwy/protokoły
Cztery warstwy „obowiązkowe” (protokoły
implementowane obowiązkowo):
o
IrPLS (ang. Infrared Physical Layer Specification)
o
IrLAP (ang. Infrared Link Access Protocol)
o
IrLMP (ang. Infrared Link Management Protocol)
Cztery warstwy opcjonalne (protokoły implementowane
opcjonalnie), które mogą być użyte dowolnie w zależności od
wymagań szczególnych danej aplikacji:
o
TinyTP (ang. Tiny Transport Protocol)
o
IrOBEX (ang. Infrared Object Exchange Protocol)
o
IrCOMM (ang. Infrared Communications Protocol)
o
IrLAN (ang. Infrared Local Area Network Access
© PSI 2012
IrDA – warstwy protokołu
Warstwa IrPLS (ang. Physical Layer Specification):
specyfikuje optyczny nadajnik-odbiornik,
kształtuje sygnały w podczerwieni włączając do tego kodowanie danych
opisuje specyfikację optyczną oraz zakres prędkości
Warstwa IrLAP (ang. Link Access Protocol):
odpowiada warstwie łącza danych modelu ISO/OSI
dostarcza godnego zaufania mechanizmu przesyłu danych (retransmisja, kontrola
potoku na niskim poziomie, detekcja błędów)
Warstwa IrLMP (ang. Link Management Protocol):
posiada cechy takie jak multiplexing, co pozwala różnym klientom IrLMP korzystać
z pojedynczego łącza IrLAP
Warstwa IAS (ang. Information Access Service):
zbiór obiektów, komponentów dostępnych dla danego połączenia – informacje o
udostępnianych usługach
© PSI 2012
IrDA – warstwy protokołu
TinyTP (ang. Tiny Transport Protocol):
dostarcza usług kontroli przepływu danych przez połączenie, kanał (warstwa LMP)
dostarcza usług segmentacji
IrOBEX (ang. Object Exchange Protocol):
umożliwia systemom dowolnych rozmiarów wymieniać szeroki zakres różnych
danych oraz rozkazów za pomocą sprecyzowanych i standardowych modeli
IrCOMM (ang. Communications Protocol):
emuluje porty szeregowy lub równoległy
IrLAN (ang. Local Area Network Access):
służy do wygodnego połączenia między przenośnymi PC a siecią lokalną
© PSI 2012
Bluetooth
25
© PSI 2012
Bluetooth - historia
W 1994 Ericsson zainteresował się możliwością łączenia
telefonów komórkowych z innymi urządzeniami bez użycia kabla
i z IBM, Intel, Nokia i Toshiba utworzył grupę SIG (ang. Special
Interest Group), której głównymi celami było:
standaryzacja bezprzewodowej technologii o niewielkim zasięgu,
małym poborem prądu,
niskim poziomem mocy promieniowanej
niską ceną
W 1999 roku Bluetooth SIG opublikowało specyfikację pierwszej
wersji technologii Bluetooth (Bluetooth V1.0)
W 2002 roku, IEEE zatwierdziło Bluetooth (IEE 802.15.1)
© PSI 2012
Bluetooth - bezprzewodowa transmisja danych
w paśmie radiowym 2,402 do 2,4835 GHz
Wykorzystuje pasmo ISM, wynika z tego problem ochrony
transmisji przed zakłóceniami ze strony innych urządzeń
pracujących w tym samym paśmie (np. mikrofalówka, piloty) –
wykorzystuje się modulację w widmie rozproszonym
Integruje w ramach sieci PAN (ang. Personal Area Network) takie
urządzenia jak: klawiatura, komputer, laptop, palmtop, telefon
komórkowy, słuchawki …
Każde urządzenie ma swój indywidualny numer (adres) w postaci
32-bitowego słowa binarnego BDA (ang. Bluetooth Device Address)
Kodowanie binarnego sygnału odbywa się metodą kluczowania
częstotliwości FSK (ang. Frequency-Shift Keying)
© PSI 2012
Bluetooth - bezprzewodowa transmisja danych
w paśmie radiowym 2,402 do 2,4835 GHz
W tworzoną doraźnie sieć ad hoc systemu Bluetooth można
włączyć do 8 urządzeń, z których każde może pełnić rolę
nadajnika i odbiornika (tworzy się tzw. pikosieć)
W pikosieci tylko jedno urządzenie pełni funkcje nadrzędne
(master), pozostałe są pełnią funkcje podrzędne (slave)
Urządzenie inicjujące taką pikosieć jest urządzeniem nadrzędnym
(master)
Każde z urządzeń może być częścią kilku pikosieci jednocześnie
Komunikacja odbywa się w trybie półdupleks
W określonej szczelinie czasowej (przedziale czasu) nadajnik
przesyła informację tylko do jednego odbiornika, a odbiornik
przyjmuje informacje od jednego nadajnika
© PSI 2012
Bluetooth - pikosieć
© PSI 2012
Bluetooth – kodowanie sygnału binarnego
-metodą kluczowania częstotliwości FSK (ang. Frequency-Shift Keying)
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
© PSI 2012
Bluetooth – tworzenie kanałów transmisyjnych
Wykorzystuje się modulację rozpraszania widma ze skokami
częstotliwości FH (ang. Frequency Hopping) i dzieleniem czasu
TDD (ang. Time Division Duplex)
Przedział częstotliwości 2402-2480 MHz dzieli się na 79 kanałów
o odstępie 1 MHz
System dzieli pasmo na kanały o zmieniającej się częstotliwości
Zmiany częstotliwości nośnej odbywają się pseudolosowo
(skokowo), według określonej sekwencji (powtarzanej co 23 h)
Oprócz częstotliwości kanał jest zdefiniowany przez przydział
szczeliny czasowej 625 s
© PSI 2012
Bluetooth – tworzenie kanałów transmisyjnych
W ramach jednej szczeliny czasowej transmitowany jest jeden
pakiet danych
Skokowa zmiany częstotliwości odbywa się z okresem 625 s co
oznacza, że odbywa się 1600 razy na sekundę
Sekwencję zmiany częstotliwości nośnej muszą znać nadajnik jak
i odbiornik
Sekwencja zmiany częstotliwości jest ustalana w wyniku danych
zawartych w transmitowanym pakiecie
© PSI 2012
Bluetooth – format pakietu danych
Pakiet Bluetooth składa się z trzech części:
Kod dostępu AC
Nagłówek
© PSI 2012
Bluetooth – format pakietu danych
Kod dostępu AC
Start AC – preambuła
Koniec AC – koniec pierwszej części ramki
Słowo synchronizacji – zawiera informacje o pseudolosowej
sekwencji zmian częstotliwości kanału
o
pierwsza część „Słowa synchronizacji” tworzona jest przez przypisanie
40 starszych bitów poprzedniego słowa
o
druga część „Słowa synchronizacji” jest wynikiem operacji modulo 2
(XOR) młodszych 24 bitów poprzedniego słowa i 24 bitów adresu
BDA urządzenia nadającego
© PSI 2012
Bluetooth – format pakietu danych
Nagłówek
AMA (ang. Active Member Address) – 3 bitowy adres aktywnego
urządzenia
Typ – 4 bity określające typ pakietu
Płynność – 1 bit kontroli płynności transmisji
ARQ – 1 bit automatycznej retransmisji pakietu
Kontrola błędów – 1 bit kontroli błędów
© PSI 2012
Bluetooth – połaczenia
Transmisja pakietu danych większych niż 2745 bitów odbywa się
w przeciągu 3-5 szczelin czasowych
Komunikacja odbywa się między urządzeniami master a slave
Master zaczyna od „zapytania” a slave „odpowiada”
Dwa urządzenia slave nie mogą komunikować się ze sobą
bezpośrednio
Urządzenie master ma prawo nadawać w parzystych szczelinach
czasowych
Pozostałe urządzenia nadają w szczelinach nieparzystych
© PSI 2012
Bluetooth – model warstwowy
© PSI 2012
Bluetooth – model warstwowy
Fizyczna warstwa radiowa
odpowiada warstwie fizycznej łącza danych
określa transmisje radiową oraz modulację stosowaną w systemie
Warstwa baseband layer
jest zbliżona do podwarstwy MAC modelu OSI, ale zawiera także elementy warstwy
fizycznej
określa w jaki sposób urządzenie master kontroluje sloty czasowe i jak sloty są
grupowane w ramki
Link manager
zajmuje się ustanowieniem logicznych kanałów między urządzeniami, zarządzaniem
energią oraz jakością usługi(QoS)
Link control adaptation protocol
zajmuje się szczegółowymi parametrami transmisji, uwalniając w ten sposób wyższe
warstwy od tego obowiązku
© PSI 2012
Bluetooth – model warstwowy
Podwarstwa LLC standardu 802
została "wstawiona" przez IEEE, w celu zapewnienia kompatybilności z sieciami 802
RFcomm (ang. Radio Frequency communication)
to protokół, który emuluje standardowy port szeregowy do podłączenia klawiatury,
myszy, modemu oraz innych urządzeń
Protokół telephony
to protokółm czasu rzeczywistego, używanym w profilach zorientowanych na
rozmowy
Protokół discovery service
jest używany do umiejscowienia usługi wewnątrz sieci
Profile
opisują ogólne wymagania stawiane oprogramowaniu, umożliwiającemu realizację
różnego typu usług telekomunikacyjnych
służą zapewnieniu kompatybilności między aplikacjami oraz urządzeniami Bluetooth
pochodzącymi od różnych producentów
© PSI 2012
Bluetooth – zasięg
Zasięg urządzeń Blutooth związany jest z klasą mocy
nadajników:
klasa 1 (100 mW) ma największy zasięg, do 100 m
klasa 2 (2,5 mW) jest najpowszechniejsza w użyciu, zasięg do 10 m
klasa 3 (1 mW) rzadko używana, z zasięgiem do 1 m
© PSI 2012
Bluetooth – szybkość transmisji
Szybkość transmisji standardów Bluetooth:
v 1.0 – 21 kb/s
v 1.1 – 124 kb/s
v 1.2 – 328 kb/s
v 2.0 – 3,1 Mb/s
v 3.0 + HS (High Speed) – 3 MB/s
v 3.1 + HS (High Speed) - 5 MB/s
© PSI 2012
Systemy bezprzewodowej transmisji danych:
o „średnim zasięgu”
WiFi (802.11)
ZigBee
42
© PSI 2012
WiFi (802.11)
43
Wybrane standardy transmisji bezprzewodowej WiFi
Porównanie wybranych standardów:
IEEE
802.11
IEEE
802.11b
IEEE
802.11a
IEEE
802.11g
IEEE
802.11n
Zasięg
60 m
100 m
75 m
100 m
> 100 m
Max. Szybkość
transmisji
2 Mb/s
11 Mb/s
54 Mb/s
54 Mb/s
540 Mb/s
Medium
fale
radiowe
fale
radiowe
fale
radiowe
fale
radiowe
fale
radiowe
Dł. fali /
Częstotliwość
2,4 GHz
2,4 GHz
5 GHz
2,4 GHz
2,4 GHz
lub 5 GHz
Wrażliwość na
zakłócenia
średnia
mała
średnia
duża
średnia
Data
zatwierdzenia
1997
1999
1999
2003
2009
© PSI 2012
Kanały w standardach: 802.11b i 802.11g
Dostępne pasmo dzieli się na 14
nakładających się na siebie
kanałów
Częstotliwości „środkowe”
kanałów oddalone są od siebie
o 5 MHz
Kanały 1, 6 i 11 „nie pokrywają
się”
Gdy w danej przestrzeni będą działały 3 sieci
WLAN to aby wyeliminować możliwość
wzajemnych zakłóceń, należy przydzielić im co
piąty kanał
Nr kanału Częstotliwość [MHz]
1
2412
2
2417
3
2422
4
2427
5
2432
6
2437
7
2442
8
2447
9
2452
10
2457
11
2462
12
2467
13
2472
14
2484
© PSI 2012
Modulacja
Standard 802.11b:
Modulacja DSSS (ang. Direct Sequence Spread Spectrum) -
bezpośrednie modulowanie nośnej sekwencją kodową (technika
rozpraszania widma)
Fizyczna transmisja np. za pomocą jednej z technik modulacji fazy BPSK (ang. Binary
Phase Shift Keying)
Standardy 802.11a, 802.11g i 802.11n :
Modulacja OFDM (ang. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)
wykorzystująca wiele ortogonalnych względem siebie podnośnych
(52 podnośne)
Fizyczna transmisja np. za pomocą jednej z technik modulacji fazy BPSK (ang. Binary
Phase Shift Keying)
© PSI 2012
Modulacja BPSK
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
Faza może przyjmować jedną z dwóch wartości przesuniętych
względem siebie o 180° reprezentując logiczne "0" lub "1"
© PSI 2012
Mechanizm ACT
ACT (ang. Air Trafic Control):
Umożliwia komunikację pomiędzy różnymi urządzeniami
standardu 802.11
Inna modulacja urządzeń 802.11a i 802.11g (OFDM) oraz
urządzeń 802.11b (DSSS) – nie wykrywają się nawzajem
Urządzenia 802.11a i 802.11g przed nadawaniem wysyłają
krótką informację w modulacji DSSS, informując
urządzenia 802.11b o transmisji i rezerwując medium na
jej czas
© PSI 2012
Standaryzacja
Organizacja IEEE nie sprawdza jak producenci wywiązują
się z zaleceń jej standardów
W 1999 powstaje organizacja WECA (ang. Wireless
Ethernet Compatibility Alliance) wydająca certyfikaty
zgodności z normą
Po przejściu testów zgodności z normą urządzenie
otrzymuje certyfikat Wi-Fi (ang. Wireless Fidelity)
W 2002 organizacja WECA zmieniła nazwę na
Wi-Fi Alliance
© PSI 2012
Struktury sieci WLAN
Sieć Ad Hoc
Sieć BSS (ang. Basic Service Set)
Sieć ESS (ang. Extended Service Set)
Sieć z mostem
Sieć WLAN z roamingiem
© PSI 2012
Struktury sieci WLAN
Sieć Ad Hoc
© PSI 2012
Struktury sieci WLAN
Sieć BSS (ang. Basic Service Set)
AP (ang. Access Point)
BSS
© PSI 2012
Struktury sieci WLAN
Sieć ESS (ang. Extended Service Set)
BSS1
BSS2
Internet
ESS
AP
AP
© PSI 2012
Struktury sieci WLAN
Sieć z mostem
BSS1
BSS2
ESS
MOST
© PSI 2012
Struktury sieci WLAN
Sieć WLAN z roamingiem
BSS1
BSS2
Internet
ESS
AP
AP
BSS3
© PSI 2012
Kontrola dostępu do medium
Metoda CSMA/CA (ang. Carrier Sense Multiple Acess with
Colision Avoidance):
•
Jeżeli stacja przez określony czas nie wykryje transmisji to przełącza się w
tryb gotowości do nadawania i czeka jeszcze trochę
•
Jeżeli nadal nikt nie prowadzi nadawania to stacja rozpoczyna transmisję
•
Dla każdej przesłanej ramki, do nadawcy musi dotrzeć potwierdzenie
poprawności odbioru ACK (ang. Acknowledge), wysłane przez odbiorcę
Mechanizm ten nazywa się skrótem CCA (ang. Clear Chanel Assessment)
Przypadek dwie stacje, brak pośrednictwa punktu dostępowego,
np.: sieć Ad Hoc
Kontrola dostępu do medium
Mechanizm DCF (ang. Distributed Coordination Function):
W tym przypadku nadawca wysyła ramkę RTS (ang. Request to send) będącą
informacją dla stacji w jego zasięgu o zamiarze nadawania
Pośredni odbiorca danych (punkt dostępowy) wysyła ramkę CTS (ang. Clear to
send) informującą o gotowości odbioru, w tym momencie odbiorca docelowy
otrzyma informacje o rozpoczynającej się transmisji
Rozpoczyna się właściwa wymiana ramki danych, której otrzymanie odbiorca
potwierdza ramką ACK
Jeżeli nadawca nie otrzyma ramki ACK musi ponowić transmisję
Przypadek dwie stacje komunikują się za pośrednictwem punktu dostępowego,
np. sieć BSS
Mechanizm transmisji
1)
Każda stacja prowadzi nasłuch pasma (stacja nasłuchuje wtedy
gdy nie nadaje !!!)
2)
W polu ramki protokołu 802.11 stacja umieszcza informację o
planowanym czasie nadawania aktualnej ramki. Czas rezerwacji
łącza nazywany jest wektorem alokacji sieci (wirtualna funkcja
wykrywania zajętości kanału transmisyjnego)
3)
Po tym czasie następuje okno czasowe rywalizacji i stacje
rywalizują o dostęp i rezerwację pasma dla siebie
© PSI 2012
Ramki protokołów
802.3 i 802.11
Ramka 802.3 (Ethernet)
Ramka 802.11
© PSI 2012
Działanie protokołu 802.11
Stacja bezprzewodowa może się znajdować w
trzech stanach:
1)Stan początkowy – nieuwierzytelniony i nie
skojarzony z żadnym punktem dostępowym
2)Uwierzytelniony
3)Połączony i skojarzony z danym punktem
dostępowym
© PSI 2012
Działanie protokołu 802.11
Skanowanie:
W wyniku skanowania użytkownik otrzymuje raport,
zawierający listę wykrytych sieci BSS oraz ich parametr, np.:
BSSID – identyfikator BSS
SSID – nazwa sieci ESS
BSS Type – typ sieci: Ad-Hoc lub BSS
© PSI 2012
Działanie protokołu 802.11
Przyłączenie:
Proces w całości wykonywany przez stację
Wybierany jest BSS do którego się „podłącza” stacja
Następnie dostosowywane są parametry połączenia
© PSI 2012
Działanie protokołu 802.11
Uwierzytelnianie:
W standardzie 802.11 zakłada się że punkty dostępowe są
„wiarygodne”
Obowiązek uwierzytelniania spada na poszczególne stacje
Uwierzytelnianie typu open-system
Uwierzytelnianie typu shared-key – wykorzystuje klucz
współdzielony przez oba urządzenia (WEP)
© PSI 2012
Działanie protokołu 802.11
Kojarzenie:
Jest to powiązanie stacji z punktem dostępowym
Polega na przydzieleniu stacji numeru AID (ang. Association ID) ,
który identyfikuje stację w procesie buforowania ramek przez
punkt dostępowy
© PSI 2012
Bezpieczeństwo
WEP (ang. Wired Equivalency Privacy)
Klucze szyfrujące muszą być skonfigurowane na każdym z urządzeń
Autoryzacja stacji odbywa się na podstawie adresu MAC (który
można zmienić !)
Od 2001 pojawiają się opracowania naukowe z serii „Jak złamać
WEP”, a zaraz po nich odpowiednie programy
(Obecnie 95% szansa złamania klucza 128 bitowego zajmuje:
- niecałe 2 minuty na przechwycenie 95 tysięcy pakietów
- niecałe 3 sekundy na uzyskanie klucza na komputerze
Pentium 1,7 GHz)
© PSI 2012
Bezpieczeństwo
WPA (ang. WiFi Protected Access)
Standard WPA został opracowany w 2003 przez Wi-Fi Alliance
WPA oparty jest na drafcie standardu 802.11i
Standard WPA zarządza dynamicznie kluczami szyfrowania i
zapewnia potwierdzenia tożsamości stacji mobilnych
Dla każdego klienta w określonych odstępach czasu generowane są
niepowtarzalne klucze szyfrowania
© PSI 2012
Bezpieczeństwo
WPA2 (ang. WiFi Protected Access 2)
Standard WPA2 został opracowany w 2004 roku przez Wi-Fi
Alliance
Jest uzupełniony o szyfrowanie protokołem AES
WPA3 (ang. WiFi Protected Access 3)
Kolejny udoskonalony standard WPA
© PSI 2012
ZigBee
68
© PSI 2012
ZigBee
- charakterystyka
ZigBee zaprojektowano specjalnie z myślą o wykorzystaniu w
produkcji różnego rodzaju czujników, urządzeń sterujących i
urządzeń monitorujących
ZigBee korzysta ze standardu łącza radiowego, zdefiniowanego
przez IEEE 802.15.4 (silny protokół pakietowy, zapewniający
dużą niezawodność poprzez potwierdzanie odbioru,
sprawdzanie błędów, priorytyzowaną łączność, transmisję z
widmem rozproszonym, zdolność zmieniania częstotliwości dla
uniknięcia interferencji i możliwości wyboru przez
użytkownika poziomu bezpieczeństwa
ZigBee uzupełnia IEEE 802.15.4 o sieć logiczną oraz
oprogramowanie związane z bezpieczeństwem i aplikacjami
użytkownika
© PSI 2012
ZigBee
- charakterystyka
ZigBee aspiruje do pozycji globalnego standardu obsługującego
sieci typu czujnik-system sterowania
ZigBee jest nastawiony na częste przesyłanie drobnych, zwykle
tekstowych komunikatów
ZigBee jest rozwijane przez ZigBee Alliance (organizacja
zrzeszająca ponad 150 firm z całego świata)
© PSI 2012
ZigBee
- cechy
Transmisja w paśmie: 2,4GHz lub 868/915MHz
Standardowa odległość transmisji 100m (5-500m zależnie od
środowiska)
Szybkość transmisji danych: 250 kb/s (2.4 GHz), 40 kb/s
(915 MHz), 20 kb/s (868 MHz)
Dostęp do kanału z użyciem CSMA/CA
Modulacja BPSK (868/915 MHz) oraz O-QPSK (2,4 GHz)
W paśmie 2,4 GHz przewidziano 16 kanałów o szerokości
5MHz
Niski pobór mocy (czas zużywania baterii zasilających od wielu
miesięcy do kilku lat)
© PSI 2012
ZigBee
- cechy
64-bitowy adres IEEE (do 18,450,000,000,000,000,000
urządzeń)
Możliwość wykorzystania do 65535 sieci
Wykorzystanie protokołu handshake w celu zapewnienia
niezawodności transferu
© PSI 2012
ZigBee
- podział I – podział funkcjonalny
ZigBee opisuje trzy typy urządzeń :
I.
koordynator (ang. ZigBee Coordinator - ZC): dla każdej sieci
może występować tylko jedno takie urządzenie, służy jako
węzeł początkowy do którego mogą się przyłączać
pozostałe urządzenia (zazwyczaj pełni rolę urządzenia
zbierającego dane)
II.
router (ang. ZigBee Router - ZR): przekazuje pakiety dalej
III.
urządzenie końcowe (ang. ZigBee End Device - ZED): przesyła
dane do routera do którego jest przyłączone, może być
czasowo usypiane w celu zmniejszenia zużycia energii
© PSI 2012
ZigBee
- podział II - typy urządzeń
Standard IEEE definiuje dwa typy urządzeń ZigBee:
1. Full Function Device (FFD):
•
Może funkcjonować w dowolnej topologii sieci
•
Może być koordynatorem sieci
•
Może "rozmawiać" z każdym innym urządzeniem w sieci
2. Reduced Function Device (RFD):
•
Może funkcjonować tylko w topologii gwiaździstej
•
Nie może stać się koordynatorem sieci
•
"Rozmawia" tylko z koordynatorem sieci
•
Bardzo prosta implementacja
•
© PSI 2012
ZigBee
- topologie sieci
Typowe topologie sieci ZigBee:
gwiaździsta
peer-to-peer
kratowa (ang. mesh) - gdy wybrana droga przesyłu informacji staje
się niedrożna (zakłócenia lub awaria), sieć ma zdolność do
automatycznej rekonfiguracji połączeń między punktami tak, aby
mimo problemów przekazać informację
© PSI 2012
ZigBee
- topologie sieci
Gwiaździsta
Kratowa
Drzewa
© PSI 2012
ZigBee
- model warstwowy
Standard IEEE 802.15.4 definiuje dwie najniższe warstwy:
fizyczną (ang. PHYsical)
oraz podwarstwę MAC (ang. Media Access Control)
Zigbee Aliance wprowadziło warstwy:
sieciową NWK (ang. Networking App Layer)
aplikacji APL (ang. Application Layer) która zawiera:
wsparcie podwarstwy aplikacji APS (ang. APlication Support),
i zdefiniowanych przez producenta obiektów aplikacji ZDO (ang. Zigbee
Device Objects)
Każda warstwa zapewnia określony komplet usług
Każda usługa wystawia własny interfejs dla wyższych warstw
poprzez SAP (ang. Service Access Point)
© PSI 2012
ZigBee
- model warstwowy
© PSI 2012
ZigBee
- model warstwowy
Warstwa PHY:
definiuje standard łącza radiowego (m.in. modulacja, szybkość
transmisji, wybór kanałów)
Warstwa MAC:
kontroluje dostęp kanałów radiowych używając mechanizmu CSMA-
CA
odpowiada za transmisję ramek sygnalizacyjnych beacon,
odpowiada za synchronizację i dostarczenie mechanizmu transmisji
© PSI 2012
ZigBee
- model warstwowy
Warstwa NWK zawiera mechanizmy związane z:
przyłączaniem i odłączania się do sieci
zabezpieczenie ramek, odnalezienie i utrzymanie drogi ramek do
zamierzonego celu
odnalezienie sąsiadów i gromadzenie informacji o nich
wykorzystano reaktywny (na żądanie) algorytm routingu AODV (ang.
Hoc On-Demand Distance Victor)
© PSI 2012
ZigBee
- model warstwowy
Warstwa APS:
przekazuje wiadomości pomiędzy połączonymi urządzeniami
odpowiada za odnajdywanie urządzeń w sieci oraz określanie, która
usługa aplikacji powinna je prowadzić
Warstwa ZDO:
definiuje rolę urządzenia w sieci (np. koordynator Zigbee )
ustanawia bezpieczne połączenia pomiędzy urządzeniami sieci
© PSI 2012
ZigBee
- ramka danych
© PSI 2012
Systemy bezprzewodowej transmisji danych:
o „dużym zasięgu”
sieci telefonii komórkowej GSM
radiomodemy
83
© PSI 2012
sieci telefonii komórkowej GSM
84
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej
Telefonia komórkowa pierwszej generacji (1G)
Telefonia komórkowa drugiej generacji (2G)
Telefonia komórkowa trzeciej generacji (3G)
Telefonia komórkowa czwartej generacji (4G)
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 1G
Telefonia komórkowa pierwszej generacji (1G)
o
System telefonii z analogową transmisją głosu
o
Pasmo częstotliwości 450 MHz i 900 MHz
o
NMT (ang. Nordic Mobile Telephone): Skandynawia, Polska
o
AMPS (ang. Advanced Mobile Phone System): USA
o
TACS (ang. Total Access Communication System), wersja AMPS
zaimplementowana w Wielkiej Brytanii i Irlandii
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
Telefonia komórkowa drugiej generacji (2G)
o
System ruchomej telefonii cyfrowej, transmisja głosu oraz danych
cyfrowych
o
Pasmo częstotliwości 900 MHz i 1800 MHz
o
GSM (ang. Global System of Mobile Communications): Europa
o
Digital AMPS: USA (1900 MHz)
o
JDC (ang. Japanese Digital Cellular System): Japonia
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- struktura systemu telefonii komórkowej GSM
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- struktura systemu telefonii komórkowej GSM
BTS (ang. Base Transceiver Station) - stacja bazowa pełniąca funkcje stacji przekaźnikowej
BSC (ang. Base Station Controler) - kontroler stacji bazowych jest odpowiedzialnym za zarządzanie
stacjami bazowymi, oraz transmisję danych pomiędzy stacjami bazowymi a resztą sieci
MSC (ang. Mobile Switching Centre) - cyfrowa centrala telefoniczna przystosowaną do pracy w sieci GSM
GMSC (ang. Gateway Mobile Switching Centre) - cyfrowa MSC z dodatkową funkcjonalnością związaną z
kontaktowaniem się z rejestrem stacji własnych (ang. Home Location Register, HLR) , bazą danych, która
przechowuje informacje o abonentach, którzy należą do danej sieci
VLR (ang. Visitor Location Register) - rejestr abonentów przyjezdnych, baza danych abonentów
znajdujących się w obszarze obsługiwanym przez dany MSC
FNR (ang. Flexible Number Register) - opcjonalny element sieci wykorzystywany w mechanizmie
przenoszenia numeru pomiędzy operatorami
SMSC (ang. SMS Center) - centrala SMS, bierze udział w przesyłaniu SMS-ów pomiędzy abonentami i
przechowujący te wiadomości, które nie mogą być w danej chwili dostarczone
AuC (ang. Authentication Centre) - centrala autoryzacji odpowiedzialna za autoryzację abonentów,
zezwala danemu abonentowi logującemu się do sieci na korzystanie z zasobów radiowych
SCP (ang. Service Control Point) - element sieci, na którym oparte są sieci inteligentne (usługi dodatkowe,
które mogą być wykupione przez abonenta, np. Virtual Private Network lub Prepaid)
SDP (ang. Service Data Point) - to baza danych, która zawiera informacje o abonentach wykorzystywane
przez programy działające na platformie sieci inteligentnych
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- transmisja w systemie GSM
Transmisja odbywa się w trybie dupleksowym (podwójny
kanał transmisji)
Wydziela się oddzielne pasma częstotliwości do tworzenia
kanałów transmisji
od stacji ruchomej do stacji bazowej – kanał w „górę”
od stacji bazowej do stacji ruchomej – kanał w „dół”
GSM 900
GSM 1800
Kanały w „górę” MHz
890 - 915
1710-1785
Kanały w „dół” MHz
935 - 960
1805-1880
Liczba podwójnych
kanałów (częstotliwości)
124
374
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- transmisja w systemie GSM
Szerokość pasma każdego kanału wynosi 200 kHz
Pomiędzy kanałami w „górę” i w „dół” ustalono niezajęte
przedziały częstotliwości o szerokości 100 kHz
Oprócz częstotliwości kanał transmisji jest definiowany przez
przydział szczelin czasowych
Stosowana jest technika wielodostępu w dziedzinie czasu
TDMA (ang. Time Division Multiple Access)
ramka TDMA o okresie 4,615 ms podzielona jest na 8 szczelin
czasowych po 577 µs
kanał fizyczny podzielony jest w czasie na szczeliny czasowe
użytkownikowi na potrzeby transmisji przydzielana jest pewna
liczba szczelin czasowych
transmisja danych nie jest ciągła !!!
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- transmisja w systemie GSM
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- transmisja w systemie GSM
Dla GSM 900
liczba kanałów 124
liczba szczelin 8
zatem liczba kanałów transmisyjnych równa 8x124 = 992 może
być utworzona przez jedną stację bazową
Dla GSM 1800
liczba kanałów 374
liczba szczelin 8
zatem liczba kanałów transmisyjnych równa 8x374 = 2992 może
być utworzona przez jedną stację bazową
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- transmisja w systemie GSM
W sieciach GSM stosowana jest modulacja sygnału GMSK
(ang. Gaussian Minimum Shift Keying) – modulacja z
minimalnym przeskokiem częstotliwości i gaussowską
filtracją impulsu prostokątnego
Modulacja GMSK jest szczególnym przypadkiem modulacji
FSK
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G)
Modulacja GMSK
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych
Usługi transmisji danych w systemie GSM
SMS (ang. Short Message Service)
CSD (ang. Circuit Switched Data)
HSCSD (ang. High Speed Circuit Switched Data)
GPRS (ang. General Packed Radio Service)
EDGE (ang. Enhanced Data rates for GSM Evolution)
GPRS, EDGE -> 2,5G
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych - SMS
SMS (ang. Short Message Service)
Umożliwia przesyłanie krótkich komunikatów
alfanumerycznych do 160 znaków
„Najtańsza” forma przesyłania danych
Komunikat dociera do odbiorcy po pewnym czasie T
W przypadku braku łączności z odbiorcą komunikat zostaje
zapamiętany i przesłany po uzyskani z nim połączenia
SMS-y są przesyłane przez centralę SMS – SMSC
Ramki PDU (ang. Protocol Data Unit) transmisji SMS:
SMS-SUBMIT – SMS od np. telefonu do SMSC
SMS-DELIVER – SMS od SMSC do np. telefonu
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych - SMS
SMS-SUBMIT
Rys 4.14 str 143
SMS-DELIVER
Rys 4.14 str 143
PDU Type – określa czy ramka SUBMIT czy DELIVER;
MR – numer identyfikacyjny komunikatu (0-255); DA – numer telefonu nadawcy;
OA – numer telefonu odbiorcy; PID – typ danych (tekst, telefax); DCS – oznaczenie metody kodowania;
VP – ile czasu przechowywać SMS w SMSC gdy go nie dostarczono;
UDL – długość przesyłanego komunikatu; STCS – informacja kiedy komunikat dotarł do SMSC;
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych - CSD
Komutowana transmisja danych CSD
transmisja zajmuje cały kanał
prędkość 9,6 kb/s
technika komutacji kanałów
opłaty proporcjonalne do „czasu połączenia”
Rys 4.4 str 130
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych - HSCSD
Szybka transmisja danych HSCSD
transmisja zajmuje kilka kanałów (do czterech) w jednym kanale
fizycznym (realizowane przez przydział większej liczby szczelin czasowych
– do czterech)
prędkość 14,4 kb/s (w jednym kanale transmisyjnym)
wykorzystuje się kompresję danych
transmisja z jedną z prędkości: 14,4 kb/s, 19,2 kb/s, 28,8 kb/s, 38,4 kb/s,
43,2 kb/s, 56,0 kb/s
technika komutacji kanałów
opłaty proporcjonalne do „czasu połączenia”
wymaga modyfikacji stacji bazowych sieci GSM
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych - HSCSD
Rys 4.5 str 131
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G)
Pakietowa transmisja danych GPRS
użytkownik nie zajmuje tylko dla siebie całego kanału (każda ze szczelin
czasowych może zawierać dane z wielu niezależnych transmisji należących do
wielu użytkowników – maksymalnie do 32 identyfikowanych po pięciobitowym
parametrze TFI, Temporary Flow Identity)
transmisja zajmuje osiem szczelin czasowych, zatem maksymalna prędkość
transmisji w GPRS równa się 8x14,4 kb/s = 115,2 kb/s
wykorzystuje się kompresję danych (wykorzystując niestandardowe metody
kodowania transmisję można zwiększyć teoretycznie do 170 kb/s)
opłaty są proporcjonalne do ilości wysłanych/odebranych danych
technika komutacji pakietów danych
tryb transmisji GPRS do Internetu, w wyniku stosowania protokołu IP , zmniejsza
maksymalną transmisję w pojedynczym kanale do 13,4 kb/s
wymaga modyfikacji stacji bazowych sieci GSM (większych niż przy HSCSD)
modulacja GMSK
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G)
Rys 4.6 str 131
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G) - sieć
źródło: http:\\pl.wikipedia.org
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G) - sieć
SGSN (ang. Serving GPRS Support Node) - to element sieci GPRS
który odpowiada za zarządzanie terminalami abonenckimi będącymi
na kontrolowanym przez siebie terenie, a podczas transmisji
uczestniczy w przesyłaniu pakietów (w obie strony) pomiędzy
terminalem a siecią GPRS
GGSN (ang. Gateway GPRS Support Node) – to element sieci
działający jak router łączący sieć GPRS i zewnętrzną sieć (np. Internet
lub sieć LAN użytkownika)
PCU (ang. Packet Control Unit) - jest odpowiedzialny za prawidłową
obsługę ruchu pakietowego w radiowej części sieci (przydziela
terminalom GPRS kanały radiowe, buforuje dane przesłane przez
SGSN, forwarduje je do odpowiedniej stacji bazowej dodając
informację, która umożliwi terminalowi zidentyfikowanie „swoich”
danych)
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – EDGE (2,5G)
Pakietowa transmisja danych EDGE
główne zastosowanie do strumieniowych transmisji danych (np. film, muzyka)
polepszona technologia GPRS (modernizacja interfejsu radiowego)
porównując do GPRS znaczny przyrost prędkości maksymalnej
Maksymalna transmisja z wykorzystaniem pojedynczej szczeliny czasowej 59,2
kb/s
transmisja zajmuje osiem szczelin czasowych, zatem maksymalna prędkość
transmisji w EDGE równa się 8x59,2 kb/s = 473,6 kb/s
opłaty są proporcjonalne do ilości wysłanych/odebranych danych
technika komutacji pakietów danych
wymaga modyfikacji stacji bazowych sieci GSM
modulacja GMSK oraz modulacja 8-PSK
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 2G
- usługi transmisji danych – EDGE (2,5G)
Modulacja 8-PSK
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 3G
Telefonia komórkowa trzeciej generacji (3G)
o
Uniwersalny system komunikacji ruchomej, transmisja głosu,
videorozmowy, danych cyfrowych oraz bezpośrednia współpraca
z sieciami pakietowymi
o
Pasmo częstotliwości 1950 MHz i 2150 MHz
o
UMTS (ang. Universal Mobile Telecommunications System): globalny
o
wykorzystuje mechanizmy dostępu do sieci radiowej opisany w
ramach technologii WCDMA (ang. Wideband Code Division Multiple
Access)
o
wykorzystuje technologie HSDPA (ang. High Speed Downlink
Packet Access) i HSUPA (ang. High Speed Uplink Packet Access)
użytkownicy mogą uzyskać transfer 14,6 Mbit/s podczas wysyłania
informacji i 7,2 Mbit/s podczas odbierania danych
o
HSPA+ = HSDPA + HSUPA 56/22 Mbit/s
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 3G
WCDMA (ang. Wideband Code Division Multiple Access)
o
jednoczesny dostęp do medium transmisyjnego dzięki rozproszeniu
wszystkich transmisji na wspólne pasmo częstotliwości (o szerokości
5MHz)
o
poszczególne transmisje są przetwarzane za pomocą przyznanych im
kodów ortogonalnych
o
kody transmisji umożliwiają odbiornikom nasłuchujący na wspólnym
kanale radiowym wyodrębnienie danych pochodzących od konkretnego
terminala
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 3G
- idea sieci UMTS
Rys 4.16 str 146
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 4G
Telefonia komórkowa czwartej generacji (4G)
o
określenie stosowane do systemów, których specyfikacje opisują
przesyłanie danych z większą szybkością niż ta oferowana przez
obecne systemy 3G
o
kandydatem, który jednak nie spełnia w pełni wymogów 4G jest
sieć LTE (ang. Long Term Evolution) – 3,9G:
•
modulacja: QPSK, 16QAM, 64QAM
•
szerokość kanału 20 MHz
•
maksymalna szybkość łącza w dół w warstwie radiowej 326,4 Mb/s
•
maksymalna szybkość w górę 86,4 Mb/s
•
opóźnienie małych pakietów <5 ms
•
optymalny promień komórki do 5 km
•
co najmniej 200 użytkowników w każdej komórce
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 3G
© PSI 2012
Sieci telefonii komórkowej 4G
o
LTE – Advanced 4G:
•
Przepustowość: 1Gbps do abonenta i 500Mbps od abonenta
•
Maksymalna szerokość pasma: powyżej 70 MHz - około 100MHz (do
abonenta) i 40MHz (od abonenta)
•
Praca w różnych pasmach, np.: 450-470MHz / 698-862MHz / 790-
862MHz / 2.3-2.4GHz / 3.4-3.6GHz
•
Opóźnienia: w płaszczyźnie sterowania <50ms, w płaszczyźnie
użytkownika 5-10ms
•
Zasięg: do około 1km
•
Mobilność: taka sama jak w LTE
•
Pojemność: 3 raz większa niż w LTE
© PSI 2012
radiomodemy
114
© PSI 2012
Radiomodemy
Radiomodem to urządzenie złożone z;
nadajnika
odbiornika
anteny
układów przetwarzania sygnałów cyfrowych na sygnały
emitowane w eter
układów przetwarzania sygnałów dobranych z eteru na sygnały
cyfrowego wymaganego standardu
© PSI 2012
Radiomodemy
- schemat ideowy
Rys 4.19 str. 151
© PSI 2012
Radiomodemy vs GPS
W odróżnieniu od transmisji w sieciach GPS, transmisja w
systemach z radiomodemami:
nie ujawnia postronnemu odbiorcy
•
częstotliwości nośnej kanału
•
rodzaju modulacji
•
rodzaju transmisji
•
protokołu transmisji
•
kodów szyfrujących
przebiega bez zwłoki (nie ma zwłoki wynikającej z
wykorzystywanych łączy komutowanych)
© PSI 2012
Radiomodemy
- wybrane pasma częstotliwości
tabela 4.5 str. 151
© PSI 2012
Radiomodemy
- idea systemu kontrolno-pomiarowego
rys 4.21 str. 154
© PSI 2012
Porównanie wybranych
technologii
120
© PSI 2012
121
© PSI 2012
Kierunki rozwoju
urządzeń komunikacji
bezprzewodowej
w przyszłości
122
Źródło: http:// automatykab2b.pl/
© PSI 2012
Kierunki rozwoju urządzeń komunikacji bezprzewodowej
Kierunki rozwoju:
powszechność komunikacji GSM, w tym popularyzacja
technologii UMTS, HSPA, HSDPA, HSUPA oraz WCDMA
szybko rosnąca popularność ZigBee, utwierdzanie się
popularności Wi-Fi
wprowadzanie do oferty urządzeń w standardzie
IEEE802.11n, w tym mogących pracować w strefie
zagrożonej wybuchem
rozwój standardu WiMAX
rozwój urządzeń wykorzystujących nową wersję standardu
Bluetooth (2.1+EDR)
© PSI 2012
Kierunki rozwoju urządzeń komunikacji bezprzewodowej
Kierunki rozwoju:
oferowanie przez kolejnych producentów
bezprzewodowych modułów I/O
rozwój oferty dostawców o sterowniki z modułami do
transmisji bezprzewodowej, w szczególności GSM/GPRS
zmniejszanie poboru energii przez urządzenia, zwiększanie
zasięgu transmisji, zwiększanie przepustowości transmisji
oferowanie przez producentów modułów komunikacyjnych
integrujących kilka różnych interfejsów bezprzewodowych
upraszczanie konfiguracji i obsługi urządzeń
© PSI 2012
Przykłady innych
dedykowanych
technologii
bezprzewodowych
125
© PSI 2012
Inne dedykowane technologie bezprzewodowej
SmartWireless
Rozwiązanie firmy Emerson Process Management, które
pozwala na komunikację w pasmach 900MHz oraz 2,4GHz
Jest to sieć samoorganizująca się o dużej skalowalności (do
100 tys. urządzeń) i długim czasie pracy z wykorzystaniem
jednej baterii (liczonym w latach)
© PSI 2012
Inne dedykowane technologie bezprzewodowej
WirelessHART
Rozwiązanie opracowane przez HART Communication
Foundation jako siódma wersja protokołu HART
Bazuje on na IEEE 802.15.4, wykorzystując do komunikacji
pasmo częstotliwości 2,4GHz
Stosowanie ciągłej zmiany kanałów (channel hopping) oraz
stałych przedziałów czasowych do komunikacji ma zapewnić
bezpieczną i niezawodną wymianę danych
© PSI 2012
Inne dedykowane technologie bezprzewodowej
OneWireless
Rozwiązanie firmy Honeywell
Jest to wielofunkcyjna, wielozadaniowa sieć bezprzewodowa
typu kratowego umożliwiająca stosowanie urządzeń
bezprzewodowych w warunkach przemysłowych
Obsługuje kilka rodzin przetworników bezprzewodowych
firmy i może być bazą do stosowania urządzeń pracujących
w standardzie 802.11
© PSI 2012
BIBLIOGRAFIA
129
Urząd Komunikacji Elektronicznej (UKE)
http://www.uke.gov.pl
UKE -
opłaty za wykorzystywanie częstotliwości:
http://www.uke.gov.pl/_gAllery/74/24/7424/rozporzadzenie_MT_200
7_Nr138_poz972.pdf
UKE
– częstotliwości nie wymagające pozwalania
radiowego:
http://www.uke.gov.pl/_gAllery/27/56/27560/Rozporzadzenie_DzU_
10022005_oplaty_za_dyspon_czest_ujednolicony.pdf
© PSI 2012
BIBLIOGRAFIA
130
IrDA
http://www.irda.org
Bluetooth
http://www.bluetooth.com
Wi-Fi Alliance
http://www.wi-fi.org
ZigBee Alliance
http://www.zigbee.org
W. Nawrocki. Komputerowe Systemy Pomiarowe. Wydawnictwa
Komunikacji i Łączności. Warszawa, 2002.
© PSI 2012
Dziękuję za uwagę !!!
131