787 W09 i W10 PSI lacznosc bezprzewodowa

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Przykładowe sposoby klasyfikacji

technologii bezprzewodowych

Przykłady Zastosowania

Na co zwracają uwagę użytkownicy?

2

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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)

background image

© PSI 2012

Popularne zastosowania komunikacji bezprzewodowej

Zastosowania:

Monitorowanie procesów, instalacji, produktów

Sterowanie

Zdalny dostęp do urządzeń, odczyt, serwis

Systemy alarmowe

Systemy bezpieczeństwa

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Systemy bezprzewodowej transmisji danych:

o „małym zasięgu”

IrDA

Bluetooth


14

background image

© PSI 2012

IrDA

15

background image

© 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.

background image

© PSI 2012

IrDA – schemat blokowy

UART
RS 232

Interfejs UART/IrDA

Wzmacniacz i dioda IR
Fotodioda i odbiornik

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

IrDA – ramka informacyjna

źródło: http://www.irda.org

background image

© PSI 2012

IrDA – warstwy protokołu

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Bluetooth

25

background image

© 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)

background image

© 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)

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Bluetooth - pikosieć

background image

© PSI 2012

Bluetooth – kodowanie sygnału binarnego

-metodą kluczowania częstotliwości FSK (ang. Frequency-Shift Keying)

źródło: http:\\pl.wikipedia.org

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Bluetooth – format pakietu danych

Pakiet Bluetooth składa się z trzech części:


Kod dostępu AC


Nagłówek

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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


background image

© PSI 2012

Bluetooth – model warstwowy



background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Systemy bezprzewodowej transmisji danych:

o „średnim zasięgu”

WiFi (802.11)

ZigBee


42

background image

© PSI 2012

WiFi (802.11)

43

background image

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

background image

© 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

background image

© 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
)

background image

© 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"

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Struktury sieci WLAN

Sieć Ad Hoc

background image

© PSI 2012

Struktury sieci WLAN

Sieć BSS (ang. Basic Service Set)

AP (ang. Access Point)

BSS

background image

© PSI 2012

Struktury sieci WLAN

Sieć ESS (ang. Extended Service Set)

BSS1

BSS2


Internet

ESS

AP

AP

background image

© PSI 2012

Struktury sieci WLAN

Sieć z mostem

BSS1

BSS2

ESS

MOST

background image

© PSI 2012

Struktury sieci WLAN

Sieć WLAN z roamingiem

BSS1

BSS2


Internet

ESS

AP

AP

BSS3

background image

© 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

background image

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

background image

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

background image

© PSI 2012

Ramki protokołów

802.3 i 802.11

Ramka 802.3 (Ethernet)

Ramka 802.11

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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)


background image

© 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


background image

© 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)

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

ZigBee

68

background image

© 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

background image

© 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)

background image

© 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)

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

ZigBee

- topologie sieci

Gwiaździsta

Kratowa

Drzewa

background image

© 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)

background image

© PSI 2012

ZigBee

- model warstwowy

background image

© 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

background image

© 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
)

background image

© 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

background image

© PSI 2012

ZigBee

- ramka danych

background image

© PSI 2012

Systemy bezprzewodowej transmisji danych:

o „dużym zasięgu”


sieci telefonii komórkowej GSM

radiomodemy


83

background image

© PSI 2012

sieci telefonii komórkowej GSM

84

background image

© 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)

background image

© 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


background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- struktura systemu telefonii komórkowej GSM

źródło: http:\\pl.wikipedia.org

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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 !!!

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- transmisja w systemie GSM

źródło: http:\\pl.wikipedia.org

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G)

Modulacja GMSK

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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;

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- usługi transmisji danych - HSCSD

Rys 4.5 str 131

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G)

Rys 4.6 str 131

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- usługi transmisji danych – GPRS (2,5G) - sieć

źródło: http:\\pl.wikipedia.org

background image

© 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)

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 2G

- usługi transmisji danych – EDGE (2,5G)


Modulacja 8-PSK

background image

© 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

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 3G

- idea sieci UMTS

Rys 4.16 str 146

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Sieci telefonii komórkowej 3G

background image

© 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

background image

© PSI 2012

radiomodemy

114

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Radiomodemy

- schemat ideowy

Rys 4.19 str. 151

background image

© 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)

background image

© PSI 2012

Radiomodemy

- wybrane pasma częstotliwości

tabela 4.5 str. 151

background image

© PSI 2012

Radiomodemy

- idea systemu kontrolno-pomiarowego

rys 4.21 str. 154

background image

© PSI 2012

Porównanie wybranych

technologii

120

background image

© PSI 2012

121

background image

© PSI 2012

Kierunki rozwoju

urządzeń komunikacji

bezprzewodowej

w przyszłości

122

Źródło: http:// automatykab2b.pl/

background image

© 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)

background image

© 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

background image

© PSI 2012

Przykłady innych

dedykowanych

technologii

bezprzewodowych

125

background image

© 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)

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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

background image

© 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.


background image

© PSI 2012

Dziękuję za uwagę !!!

131


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
egzamin 2005, Studia, Semestr 5, Łączność bezprzewodowa
temat 13, lacznosc bezprzewodowa i alarmowanie [konspekt]
Łączność bezprzewodowa i alarmowanie
pt przykl + odpowiedzi, Studia, Semestr 5, Łączność bezprzewodowa
HP Łączność bezprzewodowa
Ostrow rozwiazania, Studia, Semestr 5, Łączność bezprzewodowa
MobCom 2006 E, Studia, Semestr 5, Łączność bezprzewodowa
Systemy łącznośći bezprzewodowej
Łączność bezprzewodowa
MobCom 2006 D, Studia, Semestr 5, Łączność bezprzewodowa
Hausman, Studia, Semestr 5, Łączność bezprzewodowa

więcej podobnych podstron