無線網路
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無線網路. 本章提要. 無線個人域網 — 藍芽 無線區域網 —IEEE 802.11 無線廣域網 — 蜂巢式行動電話網路. 無線網路利用電磁波傳送資訊. 常用:紅外線與無線電. 紅外線 (Infrared). 簡寫為 IR 無法穿過牆壁等障礙物 面對面的傳輸 IRDA 埠 (Infrared Direct Access) 用以交換設備之間的資訊 用於 : 遙控 無線滑鼠與鍵盤. 無線電 (Radio Frequency, RF). 訊號可以穿透牆壁 RF 頻帶須保留給無線設備 , 如無線電話與電腦週邊設備. 無線電 — ISM 頻帶.

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Presentation Transcript


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無線網路


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本章提要

  • 無線個人域網—藍芽

  • 無線區域網—IEEE 802.11

  • 無線廣域網—蜂巢式行動電話網路


5157411

無線網路利用電磁波傳送資訊

  • 常用:紅外線與無線電


Infrared

紅外線(Infrared)

  • 簡寫為IR

  • 無法穿過牆壁等障礙物

  • 面對面的傳輸

  • IRDA 埠 (Infrared Direct Access)

    • 用以交換設備之間的資訊

  • 用於:

    • 遙控

    • 無線滑鼠與鍵盤


Radio frequency rf

無線電(Radio Frequency, RF)

  • 訊號可以穿透牆壁

  • RF 頻帶須保留給無線設備, 如無線電話與電腦週邊設備


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無線電—ISM頻帶

  • Industrial Scientific and Medical (ISM) bands

  • 900 MHz – 用於蜂巢式電話(cell phones)

  • 2.4 GHz

    • 藍芽技術(Bluetooth technology)

    • 低速短距離(low speed, short range)

    • 可同時與多個設備通訊

  • 5 GHz

    • 無線區域網路(Wireless LAN)

    • 以較高的強度傳送 = 較大的距離

    • 符合 802.11 標準


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無線網路的優點

  • 移動性(Mobility)

  • 擴充性(Scalability)

    • 易於加入一個網路中

    • 利用 “hotspots”

  • 彈性(Flexibility)

    • 隨時隨地的連接

  • 低成本(Cost)

    • 低安裝成本


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無線的風險與限制

  • 使用無執照的 RF 頻帶

    • 被很多不同的設備所用

  • 干擾

    • 無線電話

    • 微波(microwaves)

  • 安全性(Security)

    • 易存取網路

    • 加密(encryption)/認證(authentication)以獲得安全


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用紅外線、無線電或藍芽?

  • Q: 在機場收email

  • A: 無線電

  • Q:使用耳機使得免持手機談話

  • A:藍芽

  • Q:兩人在公園一起面對面地各持PDA下棋

  • A:紅外線

  • Q:三部週邊設備連接家中的桌上型電腦

  • A: 藍芽


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用紅外線、無線電或藍芽?

  • Q: 二樓的CD播放器播放音樂,在地下室以無線耳機聹聽

  • A: 無線電

  • Q:使用遙控器對電視選台

  • A:紅外線

  • Q:用5.8GHz的無線電話

  • A:無線電


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無線網路的區分

  • 無線個人域網(Wireless Personal Area Networks, WPAN)

  • 無線局部區域網(Wireless Local Area Networks, WLAN)

  • 無線廣域網(Wireless Wide Area Networks, WWAN)


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無線個人域網

  • 藍芽

  • IEEE 802.15

Wireless networks: (a) piconets/wireless PANs


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無線區域網

  • IEEE 802.11 (俗稱WiFi)

Wireless networks: (b) wireless LAN


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無線廣域網

  • 行動電話網路

蜂巢式無線電網路


Ieee 802 11

無線區域網路IEEE 802.11


Ieee 802 111

無線區域網的標準(IEEE 802.11)

  • IEEE 802.11 最早由 IEEE 在 1997 年 6 月正式發表, 此文件定義無線網路在實體層(Physical Layer) 與鏈結層 (Data Link Layer) 所使用的標準。

  • Wi-Fi Wireless Fidelity

    • 所有的 802.11 標準的群組

  • Wi-Fi 同盟(Alliance)

    • 負責測試來自製造商的無線設備


Wi fi

Wi-Fi 認證的產品

看到這個標誌,代表通過了WECA的相容性測試


Ieee 802 112

IEEE 802.11的標準


802 11a

802.11a

  • 使用 5 GHz RF 頻帶

  • 與 2.4 GHz 頻帶(亦即 802.11b/g/n設備) 不相容

  • 範圍約為 802.11 b/g 的 33%

  • 實作上較其他種技術昂貴

  • 逐漸不易找到與 802.11a 相容的裝置


802 11b

802.11b

  • 最早出現的 2.4 GHz 技術

  • 最大資料速率為 11 Mbps

  • 範圍:室內約 46 公尺 (150 英呎) /室外約 96 公尺 (300英呎)


802 11g

802.11g

  • 2.4 GHz 技術

  • 最大資料速率增加到 54 Mbps

  • 與 802.11b 有相同的範圍

  • 與802.11b相容 (Backwards compatible with 802.11b)


802 11n

802.11n

  • 最新發展出來的標準

  • 2.4 GHz 技術 (草案標準指定支援 5 GHz)

  • 延伸範圍與資料速率

  • 與現存的 802.11g 與 802.11b 裝置相同 (草案標準指定支援 802.11a)


Components

無線區域網的組件(Components)

  • 無線用戶(Wireless client)

    • 任何參與無線網路的主機

  • 存取點(Access point, AP)

    • 控制有線網路與無線網路之間的存取


Components1

無線區域網的組件(Components)

  • 無線橋接器(Wireless Bridge)

    • 經由一條無線鏈路,連接兩個有線的網路

    • 提供長距的連接

      • 25 miles

    • 使用無執照的 RF 頻率


802 11

802.11 的網路架構

  • 802.11 規範 2 種無線網路架構:「基礎建設」(Infrastructure) 與「隨意」 (Ad Hoc)。

  • Infrastructure 架構的特徵是用到了AP (Access Point, 俗稱基地台或存取點)。

  • AP 有 2 個主要的功能:

    • 將收到的無線訊號再生, 然後轉送出去, 補償訊號功率不足, 延長傳輸的距離。

    • 擔任無線網路與有線網路的橋樑, 透過 AP 可以將無線網路與乙太網連接起來。


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AP 的主要功能─延長傳輸的距離


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AP 的主要功能─連接無線與有線


Access point

存取點(Access Point)

  • 天線(Antennas)

    • 增加訊號強度(增益 (gain) )

    • 接收無線訊號

    • 較高的增益 = 最遠的距離

  • 有向性的天線(Directional antenna)

    • 集中訊號於單一方向

    • 允許最大的距離

  • 全向性的天線(Omni-directional antenna)

    • 平均往所有方向發射訊號

    • 大多的 Access Points 使用之


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基本服務集

  • 基本服務集(Basic Service Set, BSS)是指同一AP所轄的無線設備

  • 無線設備須有相同的服務集識別碼(Service Set Identifier, SSID)才能互相通訊

    • 識別其所屬的無線區域網

  • SSID特徵

    • 區分大小寫

    • 文字或數字字元(最多32)

    • 利用訊框標頭送出


Ad hoc

隨意式(Ad-hoc)架構

  • 不需要存取點(Access Point, AP)的型式

  • 以對等方式連接兩部以上的設備

  • 這種隨意式網路所覆蓋的區域稱為「獨立基本服務集」(Independent Basic Service Set , IBSS)


Ad hoc1

Ad Hoc 網路架構

  • 此架構的特徵為不使用 AP, 每台電腦使用各自的無線網路卡互傳資料, 例如多台筆記型電腦彼此利用 PCMCIA 無線網路卡相連, 就成為一個 Ad Hoc 架構的無線網路。


Distribution system

分配系統(Distribution System)

  • 擴充的服務集(Extended Service Set, ESS)

  • 使用多個AP

  • 每個基本服務集 ( BSS ) 應該有 10% 的重疊

    • 才能避免訊號的遺失

基本服務集(BSS)

基本服務集(BSS)


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WLAN中的頻道

  • 頻道(channels)的使用有助於控制通話

    • 使鄰近的多個 AP 能夠運作

    • 每個 AP 須在不同的頻道上

  • 每個頻道能夠載送不同的通話


Csma ca

存取控制―CSMA/CA

  • 具有避免踫撞的載波偵測多重存取(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)

  • 確保在無線網路上不會發生踫撞

  • 其作法是為通訊保留頻道

    • 設備要求 AP 同意 (要求傳送–Request to Send(RTS))

    • 若可用, AP 回應以淨空訊息

      • 淨空傳送– Clear to Send (CTS)

    • CTS 廣播給所有其他設備

      • 通知每個設備頻道正被使用

    • 一旦完成通話

      • 要求頻道的設備送出認可 ACK 給 AP

      • ACK 向 AP表示頻道已可再使用

      • ACK 送給其他設備使其知道頻道可再使用


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設定無線AP

  • 模式(Modes)

    • 與設備有關

    • 混合模式(Mixed Mode) – 可支援多種的主機

      • 但會降低效率 – 支援越多設備

  • SSID

    • 以識別 WLAN

    • 參與的設備須使用相同的SSID

    • SSID 廣播給每一台設備

      • 使得易於偵測

  • 無線頻道(Wireless Channel)

    • 自動配置(auto locate)

      • 找擁塞最少的頻道


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設定無線AP


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設定無線用戶

  • 無線主機 (STA) – 具有無線網卡與無線軟體的設備

    • 用戶組態須匹配 Access Point 的組態

  • Windows XP

    • 無線用戶軟體

    • 為作業系統的一部份

    • 能控制大部分的組態

    • 設定WinXP無線網路(http://wlan.ncnu.edu.tw/wlanFAQ/winxp/winxp.htm)


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設定無線用戶

  • 使用專用的軟體(stand-alone software)

    • 無線網卡附帶的軟體,具有特別加強的功能

    • 不能與 XP提供的無線設定軟體並用

  • 安裝完軟體時,即檢查連通性

    • 連線資料速率

    • 連線狀態

    • 使用的無線頻道

    • ping


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設定無線用戶


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無線網路的安全

  • 不需實體的連線

  • 攻擊者可以轉進“tune into” 你的網路就向收聽廣播電台一樣

  • 若採用預設的設定,則易於侵入,因而須更改這些設定

    • 隱藏(disable) SSID

    • 更改預設的密碼

    • 更改預設的 IP 位址

  • 然而,

    • SSID 是以明文傳送

    • 所以,仍然可能被發現


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MAC位址過濾

  • 另一項安全功能

  • 會限制對您的網路之存取

  • MAC 位址用於識別哪部設備連到無線網路

    • 無線 AP 從清單(資料庫) 查詢 MAC 位址

    • 只有那些所列的位址可以獲得存取權


Authentication

認證(Authentication)

  • 控制哪些人連上網路

  • 依據身份證明(credentials)來應允

  • 有助於驗證設備的 “可信頼程度(trustworthiness)”

    • 用戶名(usernames)

    • 密碼(passwords)

  • 用戶連上 WLAN之前進行


Open authentication

開放式認證(Open Authentication)

  • 預設的認證方式

  • 任何的用戶都可存取 AP

  • 應只用於開放的無線網路上

    • 學校

    • 網際網路咖啡(Internet Café )


Pre shared key psk

事先共享金鑰 (Pre-Shared Key, PSK)認證

  • AP 與用戶兩方須有相同的密鑰

  • 此為其運作方式:

    • AP 送出一串隨機的位元組給用戶

    • 用戶收到之後,將其加密,並送回給 AP

    • AP 收到加密的字串,解開其內容

    • 若解開後的字串 = 原本的字串 用戶可以進入


Extensible authentication protocol eap

可擴展的認證協定 (Extensible Authentication Protocol, EAP)

  • EAP 軟體須安裝於用戶設備上

  • AP透過「遠端認證撥接用戶服務」(RADIUS) 伺服器查詢用戶


Radius

RADIUS伺服器

  • Remote Authentication Dial-in User Services

    • 伺服器的運作與AP是分開的

    • 維護一份有效的用戶資料庫

    • 檢查用戶名(username)與密碼


Encryption

加密(Encryption)

  • 對傳送資料的處理,使得就算被擷取也無法使用

  • WEP (Wired Equivalency Protocol)

    • 在傳送時加密傳送內容

    • WEP金鑰是以字元或數字輸入,通常產生 64 或 128 bits的金鑰

    • AP 以及網路上的每一部設備須有相同的 WEP 金鑰


Wi fi protected access wpa

Wi-Fi Protected Access (WPA)

  • 網際網路上已有現成的攻擊軟體可以破解 WEP 金鑰。

  • 為克服此弱點,改用Wi-Fi Protected Access (WPA)

  • WPA的加密金鑰可以從64 bits 到 256 bits,並且在每次用戶與AP連線時會動態產生新的金鑰,所以較不易被破解。


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交通過濾

  • 控制哪種交通可以經過 WLAN

  • 根據如下資訊做阻擋交通:

    • IP Address

    • MAC Address

    • Port Numbers


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規劃無線網路

  • 決定無線網路標準種類

    • 802.11b, g, n 在 2.4 GHz

    • 傳得比 5 GHz 遠

    • 較少的裝備 = 較低的成本

  • 決定擺設位置

    • 查看現有的基礎建設

    • 若使用 802.11a, 是否能與最新的標準搭配?

  • 安裝/安全性

    • 購置的總成本(Total Cost of Ownership, TCO)

    • 場區調查(Site Survey)

      • 訊號強度

      • 可能的干擾 (interference)

  • 備份/更新設備


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AP的保全

  • 基本安全

    • 更改設定 (SSID, usernames, passwords)

    • 取消廣播 SSID

    • MAC 位址過濾

  • 進階安全

    • 加密

    • 認證

    • 交通過濾


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備份與回復AP組態


Ieee 802 113

IEEE 802.11 的傳輸技術

  • 在實體層規範了 3 種傳輸技術:

    • 直接序列展頻 (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)

    • 跳頻式展頻 (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)

    • 紅外線 (Infrared, IR)

  • 在鏈結層則規範了 CSMA/CA 這種媒介存取控制方法。


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何謂展頻

  • 展頻是為無線傳輸而發展的技術

  • 以基頻與寬頻傳輸為基礎

  • 為了克服無線傳輸的特點:易受干擾與攔截

  • 利用多個傳輸頻率來傳資料

    • 使不易攔截

    • 降低干擾的影響 (搭配錯誤更正碼)

  • 有「直接序列展頻」與「跳頻式展頻」2種


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直接序列展頻

  • 直接序列展頻是將每個窄頻寬、高能量的位元訊號 (0 與1) 與展頻碼 (Spreading Code) 做運算, 將原本訊號延展為數倍頻寬, 並將訊號能量降低至低於背景雜訊(Background Noise), 再把訊號傳送出去。


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直接序列展頻發送端運作原理


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直接序列展頻接收端運作原理


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直接序列展頻

  • 直接序列展頻在傳輸訊號的過程中, 會在 2.4GHz 頻帶中, 選擇一些連續的頻帶, 並將展頻後的資料在這些頻帶上傳送出去:


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直接序列展頻頻帶


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直接序列展頻

  • 802.11 定義的直接序列展頻技術可使用不同調變技術以提供 2 種速率:

    • 1 Mbps:採用 DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) 調變技術。

    • 2 Mbps:採用 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 調變技術。


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跳頻式展頻

  • 跳頻式展頻會先將要傳送的資料分割成許多區塊, 並將連續的頻帶, 切割為多個小頻帶, 每次依序傳送區塊時, 會隨機選擇要把封包放到哪個頻帶:


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為何叫「展頻」

  • 是因為雖然將整個頻帶切割成許多的小頻道,不斷在其間跳躍傳送資料, 但是其跳躍速度極快, 而且頻道很密集, 感覺上好像是使用整個頻帶的頻寬, 所以也稱之為『展頻』。


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跳頻式展頻

  • 這種跳頻式的傳輸方式, 無形中也降低了被竊聽的風險。因為每傳送一段資料後, 下一次要用那一個頻道傳送, 只有接收端才會知道, 外界根本無從得知。

  • 跳頻式展頻所使用的調變技術為 GFSK (Gaussian Frequency Shift Key), 基本頻寬是 1 Mbps, 最高為 2 Mbps。


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跳頻式展頻

  • 跳頻式展頻遠比直接序列展頻有較高的容錯能力。這是因為就算傳送資料的過程中, 被外在因素所干擾, 也只會造成某個小頻道無法傳送資料, 發送端只要針對被干擾的部分重送即可。


Ieee 802 114

IEEE 802.11的無線媒介

  • 802.11 DSSS(直接序列展頻)

  • 802.11 FHSS(跳頻展頻)

    • 79 個跳頻通道

  • 802.11a OFDM(正交頻分複用)

    • 可達54 Mbps

  • 802.11b HR-DSSS(高速直接序列展頻)

    • 提供1、2、5.5、11 Mbps之位元率,最大用戶資料率6Mbps

  • 802.11g OFDM(正交頻分複用)

    • 可達54 Mbps


Bluetooth

藍芽(Bluetooth)


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藍芽是什麼

  • 簡言之, 藍芽就是一種同時可用於電信和電腦的無線傳輸技術。

  • Bluetooth SIG 在制定藍芽技術時, 希望他是屬於短距離、低功率、低成本, 且運用無線電波來傳輸的技術, 透過這個標準, 將所有資訊設備互相連通, 例如:一隻藍芽手機, 在家裡可以變成無線電話, 甚至當選台器, 而且還能當做 PDA (Personal Digital Assistant, 個人數位助理) 來用。


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藍芽

Bluetooth 應用: (a) 週邊設備到電腦的連接


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Bluetooth 應用: (b) 經由行動電話存取網際網路


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藍芽的功用

  • 藍芽技術同時具備語音和數據通訊的能力, 最高傳輸速率達 1 Mbps, 其應用範圍很廣:

    • 語音及數據資料的即時傳輸

    • 取代有形線路

    • 快速方便的網路連接

    • 3 合1 電話


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語音及數據資料的即時傳輸

  • 藍芽可以傳輸語音資料, 也能傳輸數據資料, 因此使用者可以透過藍芽技術, 在筆記型電腦或 PDA 上, 以無線的方式上網及收發電子郵件。


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取代有形線路

  • 藍芽技術是一種短距離(10 公尺內) 無線傳輸的介面, 若加上頻率放大器則可延伸到 100 公尺, 因此只要電腦、鍵盤、印表機、手機、傳真機、電視、電話等等電氣設備都裝設有藍芽晶片, 那透過藍芽的無線通訊技術, 所有設備都能互相連通, 完全不需要再用線路連接, 澈底取代傳統線路連接的方式。


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快速方便的網路連接

  • 兩個藍芽設備要建立連線, 只要是在傳輸的範圍之內, 經過簡單的認證作業, 便可以建立連線。

  • 我們以同樣是為了建立互通性佳、低成本、低耗能而設計的紅外線技術相比, 藍芽傳輸距離遠比紅外線的 1.5 公尺來的遠, 建立連線時又不需要通訊埠面對面, 可見藍芽的優勢所在。


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3 合1 電話

  • 這點就是前面有提過的, 一隻具備藍芽技術的手機, 在家可以當無線電話的分機, 出外又變成大哥大, 到了公司又成為電話分機, 還能當 PDA 用, 而且設定簡單又方便, 不但節省成本, 便利性也高。


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藍芽技術的標準

  • 藍芽傳輸的範圍最遠達 10 公尺, 若接上放大器則可達 100 公尺, 所使用為 2.4 GHz 公用頻帶, 採用的無線傳輸技術是跳頻式展頻, 和 IEEE 802.11雷同, 只不過其跳躍的頻率較高 (每秒1600 次)。


Piconet

Piconet

  • 一個藍芽網路 (Piconet) 總共可以有 8 個運作中的(active)藍芽裝置, 其中一個是主控端 (Master), 其他裝置則是用戶端 (Client)。

AS: Active Slave

PS: Parked Slave

SS: Standby Slave


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藍芽技術的標準

  • 每一個藍芽裝置又可成為另一個藍芽網路的成員, 藉由此特性將藍芽網路無限的延伸出去, 形成一個大的藍芽區域網路。

  • 藍芽技術的傳輸範圍的距離愈短, 所耗的功率較低, 同時抗干擾能力也較強。特別是藍芽所使用的是最擁擠的 2.4 GHz 頻帶, 該頻帶是一個開放的空間, 因此如何防止干擾並兼顧傳輸效率就非常重要。


Scatternet

Scatternet

暫停

備用


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如何防止干擾並兼顧傳輸效率

  • 採用高速跳頻 (每秒 1600 次) 和小封包傳送技術, 若是有封包在傳輸時遺失了, 只需要將該部分重傳, 而且因為每個封包都很小, 重送不會對傳輸速度有太大的影響。

  • 藉由錯誤控制的機制, 確保封包傳遞的正確性。


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如何防止干擾並兼顧傳輸效率

  • 因為語音資料對於正確性的要求比較不高 (聽得到就行了), 因此語音傳輸時, 若有封包遺失, 並不會重送, 以避免延遲和因為重送所導致的其他雜訊。

  • 在傳輸數據資料時, 接受端會一一檢查封包的正確性, 若有錯誤則會要求發送端重送此封包, 以確保資料無誤。


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頻寬惡霸

  • 一樣是採用 2.4 GHz 的頻帶, 藍芽以高達每秒 1600 次的跳躍速度, 和其他跳躍速度較慢的無線電波設備一起傳輸資料時, 其他設備會因為藍芽快速的跳頻, 而判斷每一個頻道都有干擾源, 因此將要傳送出去的每一個封包都丟棄掉!

  • 也就是說, 當藍芽開始發出無線電波時, 整個頻帶就像是被它霸佔了一樣。


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時間劃分雙向傳送(TDD)

警衛

Piconet 封包傳輸範例 (a) 單時槽封包


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時序的頻率

Piconet 封包傳輸範例 (b) 單一、三個、以及五個的時槽封包


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混合不同類型封包的傳輸範例

同步預接

非同步非預接


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藍芽封包格式與欄位說明


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使用 ARQ 控制方法的封包序列

未收到1

收到1

收到1

收到0

偵測到重複

毀損


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藍芽設備的簡化狀態轉移圖

未連接狀態

詢問

解除程序

準備連接狀態

呼名尋找

作用狀態

低電力狀態

作用成員位址

暫停成員位址


Low power state

低電力狀態(low-power state)

  • Sniff(打盹):保持「作用中成員位址」(AMA),拉長監聽間隔

  • Hold(保持):保持 AMA,只交換SCO封包

  • Park(停車) :釋放AMA,beacon間隔時間與master重新同步;廣播對象包括之。


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蜂巢式行動電話網路


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蜂巢式電話架構

  • 基地台(Base Station, BS)與行動站(Mobile Station, MS)


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頻率再用

  • 再用因子


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交遞、漫遊

  • 交遞(Handoff)

    • 交談當中,行動站可能從某一細胞移動到另一細胞,若此,則對原來的基地台訊號轉弱;MSC會搜尋另一基地台交接,而改變這通電話所使用的頻道

  • 漫遊(Roaming)

    • 服務提供者的涵蓋範圍是有限的,相鄰的服務提供者可透過漫遊的接取而延伸涵蓋範圍


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第一代行動電話

  • 進階行動電話系統(AMPS)

    • 是一種使用分頻多工(FDMA)的類比蜂巢式電話系統


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第二代行動電話

  • 數位AMPS

  • GSM—採用分時多工(TDMA)與分頻多工(FDMA)技術的數位蜂巢式電話系統

  • 過渡標準(IS)-95


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個人通訊系統(PCS)

  • 商用系統

  • 使用1900 MHz的頻帶(高功率、細胞小)

  • 提供如簡訊系統(SMS)和部分Internet存取的通訊服務


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第三代行動電話

  • 標準

    • 語音品質須與即有公眾電話網路相當

    • 行動中的汽車,資料存取速率應為144 Kbps;行人的資料存取速率應為384 Kbps;停留時則為2 Mbps

    • 支援分封交換和電路交換

    • 2 GHz的頻帶

    • 2 MHz的頻寬

    • Internet的介面


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第三代行動電話

  • Internet Mobile Telephone, IMT-2000


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何謂 GSM

  • GSM (Global System for Mobile Communications, 全球行動通訊系統), 是歐洲電信標準協會 (European Telecommunications Standard Institute, ETSI) 於 1990 年底所制定的數位行動網路標準, 該標準主要是說明如何將類比式的語音轉為數位的訊號, 再藉由無線電波傳送出去。


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何謂 GSM

  • 因為各國對無線電頻譜的規定各有不同, 因此 GSM 可以應用在 3 個頻帶上:900 MHz 、1800 MHz 及1900 MHz。

  • 在 GSM 系統中, 訊號的傳送方式和傳統有線電話的方式相同, 都採用電路交換(Circuit Switch) 的資訊傳輸技術。

  • 這個技術是讓通話的兩端獨佔一條線路, 在未結束通話時, 此線路將一直被佔用著。


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GSM 的缺點

  • GSM 數據傳輸的速度只有 9.6 Kbps, 讓我們想用手機上網時, 感到非常的不便。

  • 因此為了解決這個問題, 專家們在 1998 年提出一種新的技術來加速 GSM 數據傳輸的速度, 這就是 GPRS。


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何謂 GPRS

  • GPRS (General Packet Radio Service) 是新一代的行動通訊標準。

  • GPRS 可算是數位行動通訊時代的寬頻網路架構。事實上, GPRS 是建基於現有的 GSM 架構, 將資訊傳輸技術改變, 以達到高速傳輸的功能。


Gprs gsm

GPRS 和 GSM 的關係

  • 簡單來說, GPRS 只是一項加快數據傳輸的服務, 在無線電波傳遞上, 還是以 GSM 的規格在進行, 所以我們甚至可以把GPRS 當做是 GSM 的加強模組。


Gprs gsm1

GPRS 和 GSM 不同的地方

  • GSM 採用的是電路交換技術。但GPRS 採用的是封包交換 (Packet Switch) 技術。

  • 理論上, 封包交換技術最大的資料傳輸速率可達 171.2 Kbps, 比 9.6 Kbps 快了近 20 倍。


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封包交換技術的特色

  • 將要傳送的資料切割成許多小封包 (Packet), 每個封包都標有目的地位址, 然後看那一個頻道有空就將封包送出去, 如此一來, 每一個頻道都不會閒置, 不但可以更有效的利用寶貴的頻譜資源, 還可以大幅提昇傳輸效能。


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封包交換技術的特色

  • 不過由於封包交換技術並不是獨佔頻寬, 所以當多人使用時, 還是會影響到部分效能, 再加上無線電波易受干擾的原因及硬體上的限制, 所以實際上 GPRS 的速度大約在115 Kbps 以下, 以市面上目前的GPRS 手機來看, 大多也只能跑到 64 Kbps 的速度, 不過這已經遠快於 GSM 了!


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WAP

  • 在 1997 年 6 月, 行動電話大廠易利信(Ericsson)、諾基亞 (Nokia)、摩托羅拉(Motorola) 和美國 Phone.com 公司攜手合作, 邀集許多學者專家和技術工程人員, 在不斷熱烈的討論後, 於同年 9 月共同制定新一代的行動電話網路協定 WAP (Wireless Application Protocol, 無線應用協定)。


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WAP 是什麼?

  • WAP 是一種新的行動通訊技術, 簡單來說, 透過 WAP, 我們的手機就可以存取網際網路的資訊, 如同用電腦上網一樣, 也就是說, 有了 WAP, 我們隨時隨地都可以利用手機上網查詢資料、訂票、收發電子郵件。


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WAP 的標準

  • WAP 的功用其實類似網際網路的 HTTP 協定, 但主要是用在無線通訊設備 (通常是指手機, 但也可以是 PDA 之類的設備) 。

  • 在網際網路裡, HTTP 採用的是文字超連結語言 (Hyper Text Markup Language, HTML), 但在 WAP 上, 則是採用無線超連結語言 (Wireless Markup Language, WML)。


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WAP 的標準

  • 由於目前無線通訊設備的頻寬有限, 螢幕又小, 且記憶體也少, 要承載充滿圖片、音效的網頁實在很吃力, 所以必須要有一套專為無線通訊設備設計的語言才行。

  • HTTP 所採用的通訊協定是 TCP/IP, 而WAP 所採用的通訊協定則是 WDP (Wireless Datagram Protocol)。WDP 並非是要取代 TCP/IP, 而是為了讓 WAP 能使用 TCP/IP 來存取網際網路。


Tcp ip

電腦透過 TCP/IP 來存取網際網路的架構


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透過 WAP 來存取網際網路


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WAP 架構

  • 在 WAP 設備和 WAP 伺服器間多了一台WAP 閘道器 (WAP Gateway)。

  • WDP 在 WAP 設備和 WAP 閘道器間運作, 這部分也才是 WAP 連線架構中的重點, 因為 WAP 可以說只存在於這個部分。

  • WAP 閘道器的主要功能就是轉送 WAP 裝置的要求, 並編譯、檢查伺服器回傳的資料為 WML 格式後, 再傳回給 WAP 裝置。


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WAP 架構

  • 從 WAP 閘道器到 WAP 伺服器, 其實就和用電腦連上網際網路是一模一樣的, 甚至 WAP 伺服器通常就是 Web 伺服器, 只是同時提供了利用 WML 語法寫成的 WAP 網頁而已。

  • 也就是說, 原本在 Web 伺服器上的程式、資料庫都無需變動, 只要將輸出的部分改為 WML 的語法, 即可讓 WAP 手機使用。


Wap http osi

WAP 和 HTTP 在 OSI 模型中的相對應位置


Wap gprs

WAP 和 GPRS 的關係

  • 若硬要把 WAP 和 GPRS 拿來做比較, 就好像是把 HTTP 和 ADSL 拿來相比一樣, 根本是無從比較。

  • 不過這二者雖然不能比較, 但卻可以搭配使用, 就像是利用 ADSL寬頻上網後, 再去存取 HTTP 的資料, 有相輔相成之效。


Wap gprs1

WAP 和 GPRS 的關係

  • 若是用 OSI 模型來看這兩者所處的相對位置:

    • WAP 剛好是位在第 7 層 (Application Layer) 到第 5 層 (Session Layer)

    • GPRS 則是位在第 4 層 (Transport Layer) 到第 1 層 (Physical Layer)


Wap osi

WAP對應於 OSI 模型中的位置


Gprs osi

GPRS 對應於 OSI 模型中的位置


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