Sieci bezprzewodowe
Michał Morawski
Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych,
Politechnika A
ódzka
Spis treści&
Ogólne problemy związane z komunikacją bezprzewodową
Bezprzewodowe sieci lokalne
IrDA
802.11
Bluetooth (802.15)
Podstawy komunikacji pakietowej w sieciach komórkowych
DECT
GSM
Bezprzewodowa pętla lokalna (802.16)
WATM
Zasady łączności satelitarnej
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
2
Podstawowe zagrożenia w transmisji
Dyspersja kanału
transmisyjnego
Fluktuacje w małej
skali
Amplituda
Opóz
nienie
Kierunek transmisji
(kształt głównego
listka)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
3
Podstawowe zagrożenia w transmisji
(c.d.)
Fluktuacje w dużej skali
Tłumienie w funkcji odległości
Wielościeżkowość transmisji
Zmienność ścieżki dominującej
Przejścia pomiędzy zanikiem i pojawianiem się
ścieżek
Zmienność opóz
nienia
Zmienność związana z charakterystykami anten
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
4
Podstawowe zagrożenia w transmisji
(c.d.)
Liczba ścieżek, którymi odbierany
jest sygnał kanał Rayleigh a
Związek mocy i opóz
nienia
odbieranego sygnału
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
5
Podstawowe zagrożenia w transmisji
(c.d.)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
6
Podstawowe pasma transmisyjne
900 MHz (GSM)
1800 MHz (1900 MHz) (GSM)
2.150  2.152GHz (Licencjonowane MDS i MMDS (2*6MHz))
2.4  2.4835 GHz (Nielicencjonowane ISM)
2.5960  2.6440 GHz (Licencjonowane MMDS (8*6MHz)
2.65  2.656; 2.662  2.668; 2.674  2.68 GHz(Licencjonowane MMDS)
5.2 GHz (Hiperlan)
5.725  5.875 GHz (Nielicencjonowane ISM-UNII)
24  24.250 GHz (Nielicencjonowane ISM)
24.250  25.250 GHz (Licencjonowane)
27.5  28.350 GHz (Licencjonowane LMDS  blok A)
29.1  29.250 GHz (Licencjonowane LMDS  blok A)
31.0  31.075 GHz (Licencjonowane LMDS  blok B)
31.075  31.225 GHz (Licencjonowane LMDS  blok A)
31.225  31.3 GHz (Licencjonowane LMDS  blok B)
38.6  40 GHz (Licencjonowane)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
7
Podstawowe skróty dotyczące pasm
radiowych
ISM = Industrial, Scientific, and Medical
LMDS = local Multipoint Distribution System
MDS = Multichannel Distribution Service
MMDS = Multichannel Multipoint
Distribution Service
UNII = Unlicenced National Information
Infrastructure
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
8
802.11
802.11: Połączenie
Tryb z
infrastrukturÄ…
BSS = Basic
Service Set
ESS = Extended
Service Set
Tryb ad-hoc
IBSS = Independent
Basic Service Set
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
10
Architektura IEEE 802.11
Distribution system (DS)
Typowo  sieć przewodowa
Access point (AP)
Typowo - przełącznik
Basic service set (BSS)
Stacje współzawodniczące o dostęp do współdzielonego
medium
Izolowane i dołączone do szkieletu poprzez AP
Extended service set (ESS)
Dwa lub więcej BSS połączonych poprzez DS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
11
Przemieszczenia zwiÄ…zane z
mobilnością stacji
Brak przemieszczeń
Stacja siÄ™ nie porusza
Stacja porusza się w obrębie BSS
Przemieszczenie BSS
Stacja przemieszcza siÄ™ od jednego BSS do
innego, ale w obrębie tego samego ESS
Przemieszczenie ESS
Stacja przesuwa siÄ™ od BSS zwiÄ…zanego z jednym
ESS do BSS zwiÄ…zanego z innym ESS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
12
802.11: Zadania warstwy fizycznej
Kodowanie i dekodowanie sygnałów
Generacja i usuwanie preambuły
Synchronizacja
Odbiór i transmisja pojedynczych bitów
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
13
802.11: Warstwa fizyczna
Transmisja w paśmie ISM
Frequency Hoping (d=20ms)
Podział na 75 kanałów 1MHz
Prędkość transmisji 1 Mbps
Prędkość transmisji 2 Mbps (o ile pozwalają na to
wewnętrzne regulacje)
DSSS
Podział na 14 kanałów 22MHz
Podczerwień
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
14
802.11b
Prędkość Prędkość
Kodowanie modulacja Bit/Symbol
[Mbps] [Mbaud]
11 (Barker
1 BPSK 1 1
sequence)
11 (Barker
2 QPSK 1 2
sequence)
5.5 8 (CCK) QPSK 1.375 4
11 8 (CCK) QPSK 1.375 8
CCK = Complementary Code Keying
Istnieje Dynamiczna zmiana prędkości
Nie współpracuje z urządzeniami 802.11 FHSK
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
15
802.11a
Prędkość transmisji 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48,
54Mbps
Pasmo 5GHz
52 podnośne
Modulacja OFDM
A na każdej składowej BPSK, QPSK, 16-QAM,
64-QAM
Korekcja błędów kodem splotowym o
skutecznoÅ›ci ½, T!, ¾
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
16
802.11: Warstwa Å‚Ä…cza danych
Adresy MAC
Obsługa DLC
Roaming
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
17
802.11: Warstwa MAC
Dlaczego nie CSMA/CD
Konieczność implementacji potwierdzeń
Nie można domniemać, że wszystkie stacje się słyszą.
CSMA/CA (DCF = Distributed Coordination Function)
Algorytm unikania kolizji
Stacja czeka na ciszÄ™
Czas trwania ciszy: Distributed Inter Frame Space
Jeżeli cisza trwa  stacja nadaje
Jeżeli ktoś się wtrącił  znów czeka na ciszę
Jeśli cisza trwa, to czeka jeszcze troszkę (losowo)
Jeśli cisza trwa  nadaje.
Jeśli nie  wydłuża czas oczekiwania i znów czeka
Jeśli stacja odbiorcza odbierze sygnał z poprawnym CRC nadaje ramkę ACK
Jeśli ramka ACK nie zostanie odebrana, po pewnym czasie następuje
powtórzenie
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
18
802.11: Warstwa MAC (c.d.)
Czasy zwiÄ…zane z warstwÄ… MAC
Short Inter Frame Space  odstęp pomiędzy transmisjami
w tym samym dialogu (RTS-CTS, data-ACK)
Point Coordination IFS (PIFS  SIFS+SlotTime = 78µs)
Czas na dostęp do medium stacji bazowej 
uprzywilejowany
DIFS=PIFS+SlotTime=128µs Oczekiwanie na ciszÄ™ w
medium
Extended IFS czas na odpowiedz
na ramkę, której
zawartość jest nieznana (żeby nie było kolizji w VCS)
Algorytm zmiany czasów w dostępie do medium
Random*SlotTime
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
19
Schemat algorytmu DCF
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
20
802.11: Warstwa MAC
Stacje  słyszą AP, ale nie słyszą siebie
Virtual Carrier Sense
Pakiet Request To Send (RTS) z informacjami od kogo, do kogo i
długość transakcji (pakiet+ACK)
AP odpowiada pakietem Clear To Send (CTS)
Inne stacje dostosowują się do  usłyszanych informacji
Protokół używany przy transmisji długich ramek
Fragmentation & Reassembly
Prawdopodobieństwo zakłócenia rośnie z długością ramki
Mniejszy kłopot z retransmisją uszkodzonego fragmentu
Przerwa w transmisji spowodowana przeskokiem na innÄ…
częstotliwość
Algorytm Send-and-Wait
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
21
802.11: Warstwa MAC (c.d.)
Przyłączenie się do  komórki
Oczekiwanie na Beacon Frame od stacji bazowej lub od
innej stacji
Wysłanie ramki Probe Request i oczekiwanie na
odpowiedz

Proces uwierzytelniania
Proces przyłączania
Okresowa synchronizacja poprzez wysyłanie Beacon
Frame.
Association, Disassociation, Reassiociation
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
22
802.11: Warstwa MAC (c.d.)
Tryb asynchroniczny.
Tryb izochroniczny.
Tryb energooszczędny.
Bezpieczeństwo transmisji
Zasięg ograniczony mocą nadajnika (100mW)
Brak definicji roamingu w standardzie
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
23
Tryb izochroniczny
PCF = Point Coordination Function
AP (lub inna stacja Point Coordinator) może
odpytywać inne stacje
Ponieważ PIFS < DIFS, stacja taka jest
uprzywilejowana
Stacje odpytywane odpowiadajÄ… po czasie SIFS
Cykl odpytywania zamknięty jest w tzw.
superramce, żeby pozwolić na funkcjonowanie
 normalnych stacji
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
24
802.11: Warstwa MAC (c.d.)
Typy ramek
Ramki danych
Ramki sterujÄ…ce
Ramki służbowe (nietransmitowane do wyższych warstw)
Format ramki
Preambuła (80-bitów)
SFD (16-bitów)
Nagłówek PLCP (zawsze 1Mbps)
Liczba bajtów w pakiecie
Prędkość transmisji (0.5, 1, 1.5, 2, ..., 4.5 Mbps)
HEC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
25
802.11: Warstwa MAC (c.d.)
Format Ramki c.d.
Dane MAC
Nagłówek MAC
Dane (0-2312 bitów)
CRC
Nagłówek MAC
Rodzaj ramki, retransmisja, Beacon itp.
4 adresy
Nadajnika
Odbiornika
Ramki w ruchu roamingowym
Numer sekwencji
CRC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
26
Schemat ramki 802.11
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
27
Komunikacja w podczerwieni
Zasięg 1-2m
Zasięg zmniejszony 30cm
Warstwa fizyczna
Prędkości
Async Serial IR 9600-115200 bps
Sync Serial IR 1.152 Mbps
Sync 4PPM 4Mbps
Realizacja fizyczna
Charakterystyka kanału
Półdupleks
WÄ…ska wiÄ…zka (kÄ…t połówkowy 15°)
Point-to-point
Nie ma detekcji kolizji
Zakłócenia zewnętrzne (światło fluorescencyjne, słońce, zakrycie nadajnika
itp.)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
28
Komunikacja w podczerwieni (c.d.)
Warstwa IrLAP zapewniajÄ…ca adresowanie
zbliżone do HDLC
Warstwa Infrared Link Management Protocol
(IrLMP) definiujÄ…ca SAP.
Warstwa Tiny Transport Protocol
zapewniajÄ…ca DLC.
Warstwa IrComm zarządzająca dostępem do
medium z warstwy wyższej
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
29
Bezpieczeństwo
WEP=Wireless Equivalent Privacy
Uwierzytelnienie typu  challenge
Access Control List w AP
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
30
LLC = Logical Link Control
Cechy LLC różnicujące 802.11 LLC i inne
protokoły sterujące:
Musi spierać wielodostęp, ze względu na
współdzielony charakter połączenia
Pewne funkcje warstwy LLC sÄ… delegowane do
warstwy MAC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
31
Usługi LLC
Usługi bezpołączeniowe niepotwierdzane
Brak kontroli przepływu
Brak kontroli błędów
Dostarczanie danych nie jest gwarantowane
Usługi połączeniowe
Ustanawiane jest logiczne połączenie pomiędzy dwoma
użytkownikami
Istnieje kontrola przepływu i błędów
Usługi bezpołączeniowe potwierdzane
Skrzyżowanie powyższych usług
Datagramy sÄ… potwierdzane
Połączenie NIE jest ustanawiane
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
32
Różnice pomiędzy LLC i HDLC
LLC używa trybu asynchronicznego
zrównoważonego HDLC (operacja typu 2)
LLC wspiera niepotwierdzane usługi
bezpołączeniowe (operacja typu 1)
LLC wspiera potwierdzane usługi
bezpołączeniowe (operacja typu 3)
LLC pozwala na multipleksacjÄ™ poprzez
użycie LSAP (LLC Service Access Point)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
33
Bluetooth (802.15)
Harald Blaatand II
 Sinozębny
Harald Sinozębny
( Bluetooth )
znany z wojowniczości król
duński (940-981 lub 986),
pierwszy władca Norwegii
Napisy runiczne w jego stolicy
(Jelling) głoszą
Ochrzcił Danię
Władał Danią
Wierzył, że wszystkie
urządzenia mogą być sterowane
zdalnie
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
35
Co się kryje za pojęciem  Bluetooth
Applications
TCP/IP HID RFCOMM
Application Framework
and Support
Data
Host Controller
Interface
L2CAP
Link Manager and
Audio
L2CAP
Link Manager
Baseband
Radio & Baseband
RF
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
36
ol
r
t
n
o
C
Warstwa 1
Częstotliwość 2.400-2.4835 GHz (pasmo ISM)
79 (lub 23) kanałów o szerokości 1MHz, 1600
pseudolosowych skoków/s Sekwencja
pseudolosowa powtarza siÄ™ co 227
Moc nadajnika 1mW-100mW (jeśli
regulowana)
Modulacja GFSK, BT=0.5+-1%, PRBS9
Indeks modulacji 0.32+-1%
Prędkość transmisji 1Mbps+-1ppm
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
37
Wymagania zasilania
Częstotliwość ą2%
Napięcie
Ze z
ródeł AC ą10%
Ze z
ródeł DC
w samochodach  10%, +30%.
Zasilanie bateryjne  15%, +15%
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
38
Specyfikacja radiowa
Klasy nadajników
Klasa 1: Maksymalna moc wyjściowa 100 mW
ObowiÄ…zkowa kontrola mocy
Dlaczego?
Pozwala na osiąganie maksymalnego zasięgu
Klasa 2: Maksymalna moc wyjściowa 2.4 mW
Kontrola mocy wyjściowej opcjonalna
Klasa 3: Nominalna moc wyjściowa 1 mW
Najmniejszy pobór mocy
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
39
Schemat
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
40
Warstwa 2
Schemat TDD (time division duplex)
1 slot = 625µs
1 pakiet=1-5slotów
Podział pasma
Kanał asynchroniczny + do 3 kanałów synchronicznych
Równoczesne przesyłanie na tym samym kanale obu typów
danych
Kanały synchroniczne 64kbps pełen dupleks
Kanały asynchroniczne
723.2kbps+57.6kbps
2*433.9kbps
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
41
Piconet i scatternet
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
42
Piconet i scatternet
Piconet Scatternet
1 stacja typu master i do 7 Piconety dzielÄ… siÄ™ pasmem
stacji typu slave poprzez multipleksowanie TD
Tryb aktywny i Każdy piconet ma swój
 zaparkowany własny wzorzec FH
Kanał komunikacyjny Piconety nie są ze sobą w
nadzorowany przez stację żaden sposób
master zsynchronizowane
Wszystkie stacje sÄ… zawsze
W danym obszarze może
zsynchronizowane
istnieć do 10 pikonetów
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
43
Warstwa MAC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
44
Warstwa MAC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
45
Schemat działania ARQ
Detekcja błędu  Odbiornik po wykryciu pakietu
odrzuca go
Potwierdzenie pozytywne
Retransmisja po timeout cie  jeśli odbiornik nie
potwierdził pakietu
Potwierdzenie negatywne i retransmisja  żądanie
powtórnej transmisji pakietu
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
46
Rodzaje połączeń
Asynchronous Connection-
Synchronous
Less (ACL)
Connection Oriented
Point-to-multipoint
(ACO)
Połączenie asymetryczne
Point-to-point
Sloty nie zajęte przez ACO
Połączenie symetryczne
Tylko jedno połączenie
master-slave
Zarezerwowane sloty w
Możliwe są połączenia
regularnych odstępach
asynchroniczne i
czasu
izochroniczne
Max 3 połączenia (lub 2
Pakiety sÄ… retransmitowane
jeśli 2 st. Master)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
47
Format pakietów
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
48
Kod dostępu
Channel Access Code
Identyfikator piconetu
Device Access Code
Sygnalizacja (paging and odp. na
Preambuła i trailer
paging)
Inquire Access Code Synchronizacja
General IAC (jakie urzÄ…dzenia
Bluetooth są w zasięgu)
Dedicated IAC (do
dedykowanych urządzeń
Bluetooth w zasięgu)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
49
Nagłówek
FLOW  sterowanie przepływem
AM_ADDR Adres
pakietów asynchronicznych
urzÄ…dzenia
ARQN  potwierdzenie
ten sam adres jest używany
(pozytywne lub nie) odebranego
przy transmisji w OBU
pakietu
kierunkach
SEQN  parzysty/nieparzysty
000 Broadcast
pakiet (aby wykryć zgubę)
TYPE Rodzaj pakietu
HEC - CRC dla nagłówka
SCO /ACL
Liczba slotów na pakiet
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
50
Typy pakietów
ID  do odpytywania urządzeń (Jest jakiś  nowy ?)
NULL  Informacja bezpotwierdzeniowa (np.  Mam
pełen bufor )
POLL  do odpytywania urządzeń ( żyjesz? )
FHS  do nadawania sekwencji FH, adresu
urzÄ…dzenia, synchronizacji zegara
DM1, DM3, DH1  do zarządzania połączeniem
(Data Medium rate)
HV1, HV2, HV3  transmisja głosu (SCO)
DV  głos + dane (SCO)
Inne
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
51
Treść pakietu
Typ  voice = transmisja synchroniczna - 240 bitów
Typ  data = transmisja asynchroniczna
Nagłówek
L_CH nr kanału logicznego (2 bity)
Pocz. L2CAP
Kontynuacja L2CAP
Wiadomość LMP
FLOW (1 bit)
Długość (5 lub 9 bitów  do ramek wieloslotowych)
Dane właściwe
CRC (16bit)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
52
Treść pakietu  data
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
53
Korekcja błędów
1/3
2/3
Każde 10 bitów za pomocą skróconego kodu
Hamminga zamieniane na 15bitów
ARQ
Piggyback
Nienumerowane potwierdzenia (nie ma okna)
Pakiety majÄ… 1-bitowy numer sekwencyjny
Zwielokrotnianie pakietów rozgłoszeniowych
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
54
Kanały logiczne
Link Control
ARQ, Flow Control, charakteryzacja zawartości
Zamapowane na nagłówek pakietu
Link Manager
Kontrola połączenia master-slave
User Asynchronous/User Isochronous
Ewentualnie dzieli dane użytkownika (L2CAP) i wysyła
Kanały izochroniczne wynikają z czasu dostępu do kanału
z wyższych warstw
User Synchronous
Kanały SCO
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
55
Kodowanie zawartości pakietu
 Wybielanie danych przed FEC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
56
Współpraca z wieloma stacjami
zależnymi
 Master jako pojęcie logiczne
Taka stacja, która inicjuje połączenia
Synchronizacja zegara
Zegar ma okres 1 dzieÅ„ (min) i rozdzielczość 312.5µs
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
57
Stany
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
58
Procedura  Inquiry
Potencjalny  master identyfikuje urzÄ…dzenia
w zasięgu chętne do rozmowy
Wysyła pakiet ID z inquiry access code (IAC)
Przechodzi w stan Inquiry
Odbiornik odbiera  inquiry
Wchodzi w stan  Inquiry Response
Odpowiada pakietem FHS z adresem i
informacjami na temat czasu
Przechodzi w stan  Page scan
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
59
Procedura  Page
Master wykorzystuje adres urzÄ…dzenia do
obliczenia sekwencji FH
Master wysyła pakiet ID z device access code
(DAC) dla konkretnego slave a
Slave odpowiada pakietem DAC ID
Master odpowiada pakietem FHS
Slave potwierdza pezez DAC ID
Slave przechodzi do stanu  Connection
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
60
Tryby połączenia stacji Slave
Active  uczestniczy w pikonet cie
Nasłuchuje, nadaje i odbiera pakiety
Sniff  tylko nasłuchuje w określonych slotach
Hold  częściowo uczestniczy w pikonecie
Nie słucha pakietów ACL
Znajduje się w trybie o obniżonym poziomie poboru mocy
Może uczestniczyć w komunikacji SCO
Park  Nie bierze udziału w komunikacji w pikonecie
Tym niemniej pozostaje jego częścią
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
61
Inne
Algorytmy skakania po częstotliwościach
Bluetooth audio
Logarytmiczne PCM
Continous Variable Slope Delta Modulation
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
62
Adresowanie urządzeń
Schemat zaczerpnięty z 802.*
LAP (Lower address part)
UAP(Upper address part)
NAP(Non significant address part)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
63
Bezpieczeństwo komunikacji
Szyfrowanie może być zaimplementowane sprzętowo
Szybkie skakanie po kanałach (1600 /sek)
Mały zasięg
Uwierzytelnienie połączenia
Na podstawie 128-bitowego klucza połączenia
Może być w obu kierunkach
Szyfrowanie przesyłanych danych
Cały ruch
128 bitowy klucz
Inicjalizacja  PIN.
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
64
Bezpieczeństwo
PIN
PIN
User Input
(Initialization)
E2
E2
Authentication
(possibly)
Link Key
Link Key
Permanent
Storage
E3
E3
Encryption
Temporary
Encryption Key Encryption Key
Storage
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
65
Link Manager Protocol
Zestawienie połączenia
Konfiguracja połączenia
Bezpieczeństwo połączenia
ZarzÄ…dzanie mocÄ… nadawania
Także przechodzenie w tryb parkowania
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
66
LMP PDU
Czas i synchronizacja
Prośba o offset zegara
Informacja o offsecie zegara
Żądanie informacji o dokładności zegara
Możliwości stacji
Wersja LMP
Specyficzne możliwości
Np. zaimplementowane kodeki
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
67
LMP PDU
Sterowanie trybem pracy
Przełączanie się z roli master na slave i odwrotnie
Żądanie nazwy
Rozłączenie
Przejście w tryb Hold
Przejście w tryb Sniff
Przejście w tryb Park
Sterowanie mocÄ… nadajnika
Quality of service
Sterowanie pakietami typu multislot
Schemat powiadamiania
Nadzór kanału komunikacyjnego
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
68
Logical Link Control and Adaptation
Protocol (L2CAP)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
69
L2CAP
Zapewnia protokół warstwy łącza dla wielu rodzajów
transmisji w warstwach wyższych
Polega na niższych warstwach w kwestii przepływu
danych i odporności na błędy
Używa kanałów ACL, nie używa kanałów SCO
Dostarcza protokołom warstwy wyższej dwóch
alternatywnych usług
Usług połączeniowych
Usług bezpołączeniowych
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
70
Kanały logiczne L2CAP
Bezpołączeniowe
Każdy kanał jest jednokierunkowy
Używany do transmisji master wiele stacji slave
Połączeniowe
Każdy kanał jest dwukierunkowy
Signalizacyjny
Pozwala na wymianę informacji pomiędzy warstwami
L2CAP
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
71
Logical Link Control and Adaptation
Protocol (L2CAP)
Multipleksacja protokołów
Segmentation and Reassembly
QoS
Zarządzanie grupami urządzeń (multicast)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
72
Logical Link Control and Adaptation
Protocol (L2CAP)
L2CAP NIE
Transmituje danych przez SCO
Nie dba o poprawność danych (retransmisje, CRC
itp.)
Nie zapewnia niezawodnych kanałów
multicastowych
Nie wspomaga globalnego systemu nazw
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
73
Logical Link Control and Adaptation
Protocol (L2CAP)
Komunikacja na bazie kanałów
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
74
Logical Link Control and Adaptation
Protocol (L2CAP)
Pakiety L2CAP
Kanał połączeniowy
Kanał bezpołączeniowy
Wielkość danych 48-65535 oktetów
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
75
L2CAP - QoS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
76
Service Discovery Protocol
Do tego, żeby klienci poszukali żądanej usługi
Bazuje na tzw. klasie usług
Nie jest konieczna dokładna znajomość
charakterystyki usługi
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
77
Sieci komórkowe
GSM
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
79
GSM c.d.
Stacja ruchoma
Mobile Equipment
Moduł Subscriber Identity Module
Stacja bazowa
Base Transmitter Station
Base Station Controller
Infrastruktura sieciowa - Mobile Switching Center
Lokalizuje stacje ruchome
Zestawia połączenia
Zarządza bezpieczeństwem połączeń
ZarzÄ…dza BSC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
80
GSM c.d.
Zadania MSC c.d.
ZarzÄ…dza zasobami
Monitoruje jakość sieci
Tworzy dane do bilingu
ZarzÄ…dza bazami danych
Rozproszona baza Home Location Register definiujÄ…ca
użytkowników własnej sieci
Baza danych Visitors Location Registers definiujÄ…ca  obcych
zalogowanych do sieci.
Authentication Center gdzie znajduje siÄ™ kopia tajnego klucza z
każdej karty SIM
Equipment Identity Register  lista urządzeń znajdujących się w
sieci (każde ma unikalny numer)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
81
GSM Struktura komórek
Komórki
Kształt komórek
 Komórka jest sześciokątem, czyli okręgiem o
oÅ›miu wierzchoÅ‚kach (©Polskie Radio)
Adaptacja anten
Mikrokomórki
Pikokomórki
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
82
Podział częstotliwości
124 kanały po 25 MHz każdy (FDMA)
Każdy kanał podzielony na szczeliny czasowe (TDMA)
ME może być w stanie
Idle
Dedicated
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
83
GSM: 2 rodzaje kanałów
Traffic Channels
Burst Period =15/26 ms
Ramka TDMA = 120/26 ms (kanał fizyczny)
26 ramkowa multiramka (120ms)
24 ramki  traffic
1 ramka Slow Associated Control Channel SACCH
1 ramka nieużywana
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
84
GSM Hierarchia ramek i pakietów
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
85
GSM: 2 rodzaje kanałów (c.d.)
Kanały sterujące
Używane s stanie  idle
W celu przejścia w stan  dedicated
W stanie  dedicated do monitorowania kanału
Broadcast Control Channel BCCH (Do identyfikacji BS, ramek
rozgłoszeniowych i do alokacji częstotliwości)
Frequency Correction Channel FCCH i Synchronization Channel
SCH (Do synchronizacji, definiowania parametrów fizycznych 
sloty, pozycja w slotach itp.)
Random Access Channel RACH, na którym ME żądają dostępu do
sieci
Paging Channel PCH  do lokalizacji ME
Access Grant Channel AGCH przyznający kanał w odpowiedzi na
żądanie RACH
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
86
GSM: kodowanie głosu
13 bitów, 8 MHz
Kodowanie Regular Pulse Exited  Liner Predictive
Coder (RPE  LPC)
Podział na próbki 20ms
Bity klasy 1a sÄ… kodowane na 2 bitach w oparciu o 4
poprzednie bity
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
87
GSM: Kodowanie głosu (inne aspekty)
Nieciągła transmisja
Jak słucha, to ME stara się generować szum
tłumiący hałas tła
Regulacja mocy sygnału
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
88
GSM Aspekty sieciowe
Warstwa druga  uproszczony SS7 (ISDN)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
89
GSM Warstwa 3
Radio Resource Mgmt
ME w stanie  dedicated do konfiguracji kanałów
radiowych
Ponadto zarzÄ…dza
Regulacją mocy sygnału
Nieciągłą transmisją
Odpowiadaniem na PCH
Przemieszczaniem
Przełączanie na inny kanał w tej samej komórce
Przełączanie na inny kanał w obrębie tej samej BSC
Przełączanie na inny kanał w obrębię tej samej MSC
Przełączanie na inny kanał w obrębie działania innego MSC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
90
GSM Warstwa 3
Radio Resource Mgmt
Inicjowanie przełączania
MSC (zrównoważenie obciążenia)
ME  zawsze przeglÄ…da 16 BCCH i wybiera 6
najlepszych kandydatów i transmituje tę informację do
BSC co najmniej co sekundÄ™
Strategie
Pogorszenie się warunków  najpierw zwiększanie mocy, potem
przełączanie
(proste ale powoduje interferencje)
Pogorszenie się warunków  najpierw przełączanie, potem
zwiększanie mocy
(nie ma interferencji ale skomplikowane)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
91
GSM Warstwa 4
Mobility Mgmt
Jak określić gdzie jest ME
Jak tylko zmieni komórkę to informacja do MSC  wada
duży ruch  śmieciowy
Zawsze poszukuje ME  wada długo zestawia połączenie
Metoda pośrednia  znane jest tylko MSC, w którym
znajduje siÄ™ ME.
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
92
GSM Warstwa 5
Connection Mgmt
Uwierzytelnianie i bezpieczeństwo
AuC generuje liczbę losową i wysyła do ME
ME korzystajÄ…c z tej liczby i algorytmu A3 zapisanego w SIM
generuje odpowiedz

W czasie rozmowy ta liczba, a także numer ramki TDMA, jest
używana przez algorytm A8 do generowania liczby, z którą
XORowane są wszystkie wysyłane dane.
Wykonanie połączenia
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
93
GPRS
GPRS = General Packet Radio Service
CDPD = Cellular Digital Packet Data
Głównie w USA
Dostęp do sieci pakietowych (IP, X.25)
Krótszy czas dostępu
20 .. 25s w GSM
Przy ISDN ok. 5s
< 1s w GPRS
Znacznie wyższe prędkości
Bardziej  przyjazny billing:&
Zależny od ilości przesyłanych danych
Niezależny od czasu połączenia
Zwiększone wykorzystanie łącz radiowych
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
94
Składniki GPRS
ME
SGSN = Service GPRS Support Node
GGSN = Gateway GPRS Support Node
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
95
SGSN
Dostarczanie pakietów do i od ME w zasięgu
działania
Rutowanie i transmisja pakietów
ZarzÄ…dzanie ruchem (przemieszczanie ME)
LL management
Uwierzytelnianie
Obciążanie kieszeni abonentów
Może korzystać z wielu GGSN
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
96
GGSN
Interfejs pomiędzy SGSN a szkieletem GPRS
Interfejs do zewnętrznych sieci pakietowych
Zamiana pakietów przychodzących z SGSN na
X.25
IP
Inne
Zamiana przychodzących pakietów IP na ramki i
przesyłanie ich do odpowiednich SGSN
Uwierzytelnianie (tak, tu też!)
Obciążanie kieszeni abonentów (tak, tu też!)
Może korzystać z wielu SGSN
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
97
Styki GPRS
Pamiętacie styki ISDN (R, S, T, U)?
Styk Gb
Pomiędzy BSC i SGSN
Styk Gn
Pomiędzy SGSN i GGSN w tym samym PLMN
Styk Gp
Pomiędzy SGSN i GGSN w różnych PLMN
Styk Gi
Pomiędzy GGSN i innymi sieciami
PLMN = Public Land Mobile Network
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
98
Architektura GPRS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
99
Kodowanie w linii
Sposób kodowania zależny od warunków
Kodowanie CS-1
9.05kbps
W dobrych warunkach
21.4kbps /slot
171.2kbps /ramkÄ™ TDMA
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
100
Protokoły GPRS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
101
Ważniejsze protokoły GPRS
SNDCP (Sub-Network Dependent Convergence Protocol)
Mapowanie protokołów warstwy sieciowej (IP, X.25) do warstwy
Å‚Ä…cza danych.
Kompresja, segmentację i multipleksowanie pakietów warstwy
sieciowej do pojedynczego wirtualnego połączenia.
LLC (Logical Link Control)
Do pakietowego transferu danych pomiędzy ME i SGSN.
Transmisja z potwierdzeniami
Transmisja bez potwierdzeń.
Format ramki  zbliżony do LAPD i RLP (Radio Link Protocol)
Różnice wynikają z konieczności uniezależnienia się od ścieżki
radiowej.
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
102
Ważniejsze protokoły GPRS
BSSGP = Base Station System GPRS
Protocol)
Informacje o routingu
Informacje o QoS
Dostarczenie informacji pomiędzy SGSN "! BSS
w oparciu o RLC/MAC (Radio Link
Control/Medium Access Control)
zapewnienie funkcjonalności potrzebnej do
wykonywania funkcji sterującymi między
elementami SGSN i BSS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
103
GPRS i model
OSI
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
104
Usługi GPRS
Typy połączeń
Point-to-point
Połączeniowa
Bezpołączeniowa
Point-to-multipoint
W wersji 1.0 niedostępna
PTM-Multicast  do użytkowników w danym obszarze (grupa lub
wszyscy)
PTM-Group  do grupy użytkowników niezależnie od tego gdzie są
QoS
Profile użytkowników
Priorytet (wysoki, średni, niski)
Niezawodność (3 klasy  pstwa utraty lub duplikacji, błędu)
Opóz
nienie (wewnątrz sieci GPRS)  opóz
nienie 95%
Przepustowość (PCR, SCR)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
105
Ruting GPRS
Logowanie siÄ™ do sieci
Kanał przywoławczy (Paging)
RAI = Routing Area Identity
CI = Cell Identifier
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
106
GPRS i Internet
NAT
Czy można tworzyć VPN?
RSIP = Realm Specific IP
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
107
DECT
Będzie przedmiotem wykładu w przyszłości
W tym roku brakło czasu
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
108
 Ostatnia mila
bez przewodów
Wireless Local Loop
Technologia przewodowa  ostatniej mili
Potrzeba niezawodnego, szybkiego dostępu dla
subskrybentów
Domowych
Komercyjnych
Urzędów
ISDN, xDSL, cable modems
Bardzo droga na terenach zurbanizowanych
Wireless local loop (WLL)
Wąskopasmowa  zastępująca istniejące łącza  głosowe
Szerokopasmowa  zapewniająca szybką łączność
dwukierunkową dla głosu i dla danych
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
110
Konfiguracja WLL
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
111
Zalety WLL w stosunku do sieci
przewodowych
Koszt  Systemy bezprzewodowe są znacznie tańsze
ze względu na brak konieczności instalowania kabli
Szczególnie istotne  w terenie zurbanizowanym
Czas instalacji systemów WLL jest znacznie krótszy
niż systemów przewodowych
Selektywna instalacja  urządzenia dostępowe (radio)
mogą być instalowane u subskrybenta czasowo.
W systemach przewodowych, kable sÄ… instalowane w
oparciu o przewidywania dot. ruchu w danym obszarze.
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
112
WLL a propagacja fal radiowych
Większość sieci WLL używa fal milimetrowych
(10GHz do ok. 300GHz)
Powyżej 25GHz pasma są praktycznie nieużywane
Dla takich częstotliwości nie ma problemu szerokości
pasma
Można używać małych nadajników
Można używać adaptacyjnych macierzy anten (adaptive
antenna arrays)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
113
WLL a propagacja fal radiowych
Fale milimetrowe charakteryzujÄ… siÄ™ pewnymi
niepożądanymi cechami
Tłumienie (wobec braku przeszkód) zwiększa się z
kwadratem częstotliwości
Powyżej 10GHz, efekt tłumienia związany z
deszczem. Wilgotnością powietrza, absorpcją fal
przez gazy jest znaczny
Straty związane z wielościeżkową transmisją są
całkiem duże
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
114
Strefa Fresnel a
Jaki obszar wokół ścieżki widoczności nadajnik "!
odbiornik powinien nie zawierać przeszkód?
Obiekty wewnątrz ciągu koncentrycznych kół ścieżki
widzialności mają wpływ na komunikację
Promień pierwszej strefy Fresnel a jest:
SD
R =
S + D
S = odległość od nadajnika
D = odległość od odbiornika
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
115
Absorpcja atmosferyczna
Fale radiowe o częstotliwościach powyżej
10GHz są wrażliwe na absorpcję na
molekułach
Szczytowe pochłanianie przez wodę ok. 22GHz
Szczytowe pochłanianie przez tlen ok. 60GHz
Najkorzystniejsze okna w komunikacji:
28GHz do 42GHz
75GHz do 95GHz
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
116
Efekt deszczu
Tłumienie związane z deszczem (mgłą)
Obecność kropli znacząco pogarsza wydajność i
niezawodność połączenia
Wpływ kropli zależy od ich kształtu, rozmiaru i gęstości
Przyjmuje się że tłumienie związane z deszczem jest
mniej - więcej
A = aRb
A = tłumienie (dB/km)
R = siła opadu (mm/h)
a i b zależy od rozmiarów i  gęstości opadu
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
117
Efekt związane z roślinnością
Drzewa w pobliżu odbiornika (najczęściej
subskrybenta dlaczego?) powodują wielościeżkową
transmisjÄ™
Efekt wielościeżkowości od koron drzew związany
jest z dyfrakcjÄ…, interferencjÄ… i rozpraszaniem
Pomiary wskazują, że drzewa nie powinny się
znajdować wewnątrz 60% pierwszej strefy Fresnel a
Na efekt wielościeżkowości wpływa wiatr
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
118
Multipoint Distribution Service (MDS)
Multichannel multipoint distribution service (MMDS)
Znany także jako  bezprzewodowy kabel (wireless cable)
Używany głównie przez subskrybentów SOHO
Local multipoint distribution service (LMDS)
Właściwy dla większych firm żądających szerszego
dostępu do danych
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
119
Zalety MMDS
Sygnały MMDS mają większą długość (i
większy zasięg)
Wyposażenie jest znacznie tańsze
Sygnały MMDS są bardziej odporne na
deszcz, mgły i przeszkody
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
120
Zalety LMDS
Duża prędkość transmisji danych
Możliwość dostarczania sygnału wideo,
telefonii i danych
Tanie w porównaniu do instalacji kablowych
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
121
Standardy 802.16
Użycie mikrofal do konstrukcji łącz
bezprzewodowych
Używa pasm licencjonowanych
Służy do łączności metropolitalnej
W szczególności jako ISP
Umożliwia transmisję szerokopasmową (>2 Mbps)
Używa architektury point-to-multipoint ze
stacjonarnymi antenami montowanymi na dachach,
kominach itp.
Dostarcza wydajnego transportu w sieciach
heterogenicznych zapewniajÄ…c QoS.
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
122
Architektura Protokołu IEEE 802.16
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
123
Protocol Architecture
Warstwa fizyczna
Warstwa MAC
Funkcje warstwy zbieżności:
Pakowanie PDU warstwy wyższej do ramek 802.16
MAC/PHY.
Mapowanie adresów warstwy wyższej na adresy 802.16
Translacja parametrów QoS pochodzących z warstw
wyższych na format 802.16 MAC
Adaptacja zależności czasowych z warstw wyższych na
odpowiednie usługi 802.16 MAC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
124
Usługi IEEE 802.16.1
Cyfrowa transmisja multikastowa audio/video
Telefonia cyfrowa
ATM
IP
Mostowane LAN
Sieci Back-haul
Frame relay
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
125
Sieci Back-Haul
Sieci Back-Haul sÄ…
używane do
przesyłania danych
pomiędzy odległym
POP a centralnÄ…
lokalizacjÄ…
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
126
Usługi IEEE 802.16.3
Transport głosu
Transport danych
Bridged LAN
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
127
Format ramki IEEE 802.16.1
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
128
Format ramki IEEE 802.16.1
Nagłówek  Informacja o protokole
Downlink header  używany przez stację bazową
Uplink header  używany przez subskrybenta do
przekazywania wymagań w stosunku do pasma do stacji
bazowej
Bandwidth request header  używany przez subskrybenta
do żądania dodatkowego pasma
Payload  albo dane z warstwy wyższej albo
wiadomość sterująca MAC
CRC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
129
Wiadomości zarządzające MAC
Opis kanału  Uplink i  Downlink
Definicja dostępu typu  Uplink i  Downlink
Żądanie zakresu szczelin
Żądanie rejestracji, odpowiedzi i potwierdzenia
Żądanie kluczy transmisji
Żądanie dynamicznych usług, zmian, usuwania usług,
odpowiedzi i potwierdzenia
Żądania dostępu do usług multikastowych
ZarzÄ…dzanie typem transmisji w kanale  downlink
Potwierdzenia ARQ
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
130
Warstwa fizyczna 
Transmisja  Upstream
Technika DAMA-TDMA
Korekcja błędów kodami Reed a-Solomon a
Schemat modulacji oparty o QPSK
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
131
Warstwa fizyczna 
Transmisja  Downstream
Tryb  Continuous
Dla ciągłych transmisji strumieniowych (audio, video)
Prosty schemat TDM regulujący dostęp do kanału
Dupleksacja FDD (tak jak w GSM)
Tryb  Burst
Do ruch opartego na IP
Dostęp do kanału transmisyjnego DAMA-TDMA
Duleksacja
FDD z adaptacyjnÄ… modulacjÄ…
frequency shift division duplexing (FSDD)
time division duplexing (TDD)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
132
Bezprzewodowe sieci
ATM
(Wireless ATM)
Po co komu WATM?
Telefonia ruchoma 3 i 4 generacji
Rozszerzenie multimedialnych możliwości
przenośnych komputerów
PC
Palm
PDA (Personal Digital Assistant)
Komórkowe LANy
Komunikacja satelitarna
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
134
Zalety WATM
To samo środowisko dla sieci
bezprzewodowych i przewodowych
A
atwość tworzenia oprogramowania  plug-in
Możliwość zapewnienia prędkości transmisji
rzędu 10  100 Mbps
Stosunkowo niewielkie zużycie pasma
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
135
Zalety WATM c.d.
Zapewnienie QoS (Q.2931)
Połączenie ad-hoc
Integracja .............
Aktualnie we wczesnej fazie
komercjalizacji
Z czasem tania alternatywa dla SONET i
ADSL/VDSL
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
136
Wady WATM
Cena
Pojemność ograniczona do µkomórek i
pikokomórek
Aktualnie prędkość stacji ograniczona do
prędkości pieszego ~ 5  10 km/h
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
137
Wymagania szerokopasmowych
aplikacji
Typ aplikacji Stopień mobilności Wymagana Klasa usług
prędkość transmisji
[bps]
Telefonia W, Åš, N 9.6k  64k CBR
Wideofon lub Åš, N 384k  6M CBR, VBR
kamera
E-mail Åš, N ~1M (peak) GBR / ABR / UBR
Dostęp do internetu N ~5M  10M GBR / ABR /
(st ruchoma) UBR, VBR
Dostęp do internetu Nie dotyczy ~10M  25M GBR / ABR /
(st nieruchoma) UBR, VBR
Wideo na żądanie Nie dotyczy ~10M  25M CBR, VBR
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
138
Składniki WATM
Stacja
ATM Host (Serwer) Telephone
bazowa
StabdardowyUNI
ATM
PDA
Komórki ATM
Mobile UNI
KomórkiWATM
Stacja
bazowa
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
139
Podstawowa architektura WATM
Typowe przełączniki ATM
+
DLC
+
Protokół mobilności
+
Dostęp do medium (PHY)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
140
Sieci podkładowe
GSM
IS-136
CDMA
IEEE 812.11
Lub ...
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
141
Zakres częstotliwości WATM
Zasięg 100  500m W Europie
Hiperlan 1 5.15  5.25
W USA
GHz (100mW)
5.15  5.25 MHz
Hiperlan 2,3 5.3  5.7
(200mW)
GHz (1W)
5.25  5.35 MHz (1W)
Wkrótce 40 i 60 GHz
5.725  5.525 MHz (4W)
Wkrótce 28 i 60 GHz
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
142
Zakres częstotliwości WATM
Pasmo ISM (Industrial, Scientific & Medical)
 2.4 GHz ale bez zachowania QoS
Dlaczego nie metoda LBT (listen before talk)
CSCC Common Spectrum Coordination Channel
LMDS (Local Multipoint Distribution System)
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
143
Warstwa fizyczna c.d.
Typowo ok. 25Mbps
Dla VC
2  5 Mbps (średnio)
5  10 Mbps (szczytowo)
Ale modem musi mieć krótką preambułę
Musi umieć tolerować jitter rzędu 100  500ns
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
144
Warstwa fizyczna c.d.
Używane modulacje (brak standardu)
QPSK/GMSK
QAM
OFDM

OFDM
WCDMA
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
145
Komórka WATM
Cell Seq Nr Typ RSN Typ RSN
Mobile ID Mobile ID
Mobile ID Mobile ID
Standardowa
Pierwszy przyznany
liczba żądanych
komórka ATM
(53bajty)
slotów RT slot RT
Zarezerwowane Liczba slotów
CRC 16 CRC 16
CRC 16
CRC 16 CRC 16
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
146
CSCC
Kanał 1 Inny protokół
Kanał 2
Kanał 3
WATM  usługa A
WATM  usługa B
Kanał 4
............
Okresowe żądania (nr kanału,
Kanał N
parametr usługi, priorytet itd.)
CSCC
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
147
MAC (do stacji mobilnych)
Część ramki TDMA (1-2ms)
Identyfikator AP
Nr ramki TDMA
Liczba slotów
sterujÄ…cych DL
Liczba slotów
Komórka
UL z zawart.
WATM
Liczba komórek
(56 bajtów)
z danymi DL
Rozmiar
superramki
Zarezerwowane
(8 bajtów)
CRC 16
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
148
modemu
Preambu
Å‚
a
MAC (od stacji mobilnych)
Część ramki TDMA (1-2ms)
Liczba komórek
z danymi
Liczba slotów
sterujÄ…cych DL
Mobile ID
Aloha
Zarezerwowane
(8 bajtów)
CRC 16
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
149
modemu
modemu
modemu
Preambu
Å‚
a
Preambu
Å‚
a
Preambu
Å‚
a
DLC
Dlaczego istnieje konieczność DLC w WATM
UBR, ABR, GBR
CBR, VBR
Opóz
nienia
Poprawa efektywnego pasma
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
150
Protokół zmiany stacji bazowej
Q.2931
Powiadomienie o przejęciu
Powiadomienie ze strony  starej stacji serwera
MPOA.
1
Utworzenie nowego połączenia (istnieją oba)
Zmiana aktywnego połączenia
Zamknięcie  starego połączenia
2
Przekierowanie istniejącego połączenia
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
151
QoS w WATM
Dlaczego trudniej jest zapewnić QoS
Renegocjacja QoS
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
152
Komunikacja satelitarna
W przyszłym roku &
4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PA
153
Wydaje się, że ten temat
będzie coraz bardziej obfity&
Ale jak dla Państwa, tyle wystarczy.