Δίκτυα Υπολογιστών (Γ’ έτος, ΣΤ’ εξ) Διάλεξη # 9: Ασύρματα & Κινητά δίκτυα.

1. Δίκτυα Υπολογιστών (Γ’ έτος, ΣΤ’ εξ) Διάλεξη #9:Ασύρματα & Κινητά δίκτυα. Γαβαλάς Δαμιανός dgavalas@aegean.gr Εαρινό εξάμηνο

2. Περίληψη διάλεξης Ασύρματες επικοινωνίες • Ασύρματες ζεύξεις: • χωρητικότητα, αποστάσεις • μειονεκτήματα καναλιών • CDMA • IEEE 802.11 (“wi-fi”) • πως το CSMA/CA αντανακλά τα χαρακτηριστικά των ασύρματων καναλιών • Κυψελωτή πρόσβαση • αρχιτεκτονική • πρότυπα (π.χ., GSM, CDMA-2000, UMTS)

3. Ασύρματες επικοινωνίες (wireless communications)

4. Εξέλιξη των υπολογιστών στις δεκαετίες που έρχονται • Οι Η/Υ είναι ενσωματωμένοι(integrated) • μικροί, φθηνοί, μεταφέρσιμοι (portable), αντικαταστάσιμοι • Η τεχνολογία προσφέρει το υπόβαθρο για Η/Υ που: • προσαρμόζονται στο περιβάλλον (“location awareness”) • αναγνωρίζουν τη θέση του χρήστη και αντιδρούν αντίστοιχα • Εξέλιξη στην τεχνολογία που επιτρέπει: • περισσότερη υπολογιστική ισχύ σε μικρότερες συσκευές • επίπεδες, ελαφριές οθόνες με μικρή κατανάλωση ενέργειας • μεγαλύτερο εύρος ζώνης • Πολλαπλές ασύρματες διεπαφές: ασύρματα τοπικά δίκτυα (wireless LANs), ασύρματαδίκτυα ευρείας περιοχής (wireless WANs) • Δύο σημαντικές (αλλά διαφορετικές) προκλήσεις • Επίτευξη επικοινωνίας μέσω ασύρματης ζεύξης • Διαχείριση κινητών χρηστών που αλλάζουν το σημείο σύνδεσης στο δίκτυο

5. Κινητές επικοινωνίες • Υπάρχουν δύο πλευρές κινητικότητας (mobility): • Κινητικότητα χρήστη (user mobility): οι χρήστες επικοινωνούν ασύρματα (wireless) «οποτεδήποτε, οπουδήποτε, με οποιονδήποτε» (“anytime, anywhere, with anyone”) • Μεταφερσιμότητα συσκευών (device portability): συσκευές devices can be connected anytime, anywhere to the network • Η ζήτησηγια κινητές επικοινωνίες δημιουργεί την ανάγκη για ολοκλήρωση (integration) των ασύρματων δικτύων και των σταθερών δικτύων • Ασύρματα τοπικά δίκτυα: πρότυπο IEEE 802.11 • Internet: Mobile IP επέκταση του internet πρωτοκόλλου IP • Δίκτυα ευρείας περιοχής: π.χ., δικτύωση GSM και ISDN

6. Εφαρμογές κινητών & ασύρματων επικοινωνιών • Οχήματα • Εκπομπή νέων, συνθηκών κίνησης, καιρού, μουσικής, ... • Προσωπικές επικοινωνίες (κινητή τηλεφωνία) μέσω GSM • Εντοπισμός θέσης μέσω GPS • τοπικά ad-hoc δίκτυα ανάμεσασε κοντινά οχήματαγια αποφυγή ατυχημάτων, παροχή βοήθειας, οδηγιών, ... • Επείγοντα • Προληπτική εκπομπή δεδομένων ασθενώνσε νοσοκομεία, πρώτη διάγνωση • κρίσεις, πολεμικές εφαρμογές, ...

7. Τυπική εφαρμογή: συνθήκες κίνησης ad hoc

8. Εφαρμογές κινητών & ασύρματων επικοινωνιών • «Κινητά» στελέχη εταιριών (Travelling salesmen) • Άμεση πρόσβαση σε αρχεία πελατών αποθηκευμένα σε κεντρικό server • ενημερωμένες databases για όλα τα στελέχη • κινητό γραφείο • Αντικατάστασησταθερών δικτύων • Απομακρυσμένοι αισθητήρες(sensors), π.χ., καιρός, μετρήσεις γήινης / σεισμικής δραστηριότητας • Ευελιξία για trade shows • LANs σε ιστορικά κτήρια • Διασκέδαση, εκπαίδευση, ... • Ασύρματη πρόσβαση στο Internet • Έξυπνοι ταξιδιωτικοί οδηγοί με ενημερωμένη πληροφορία ανάλογα με τη θέση (location dependent information) • ad-hoc δίκτυα για multi-user games

9. Κινητές συσκευές • Κινητά τηλέφωνα (mobile phones) • Φορητοί Η/Υ (laptops) • Προσωπικοί ψηφιακοί βοηθοί (PDAs, Personal Digital Assistants) • Η/Υ παλάμης (palmtops) • Tablet PCs • Pagers

10. Κινητές συσκευές • Pager • μόνο λήψη • πολύ μικρές οθόνες • απλά text μηνύματα • PDA • οθόνες γραφικών • αναγνώριση χαρακτήρων • απλό WWW • Laptop/Notebook • πλήρως λειτουργικά • standard εφαρμογές Sensors, ενσωματωμένοι controllers • Palmtop • πολύ μικρά πληκτρολόγια • απλές εκδόσεις standard εφαρμογών • Κινητά τηλέφωνα • φωνή, δεδομένα • απλές οθόνες γραφικών www.scatterweb.net performance

11. Συνέπειες της μεταφερσιμότητας συσκευών • Κατανάλωση ενέργειας • Περιορισμένη υπολογιστική ισχύς, χαμηλής ποιότητας οθόνες, μικρός αποθηκευτικός χώρος • CPU: κατανάλωση ενέργειας ~ CV2f • C: εσωτερική χωρητικότητα, μειώνεται με την ολοκλήρωση(integration) • V: εφαρμοζόμενη τάση, μπορεί να μειωθεί σε ένα συγκεκριμένο όριο • f: συχνότητα ρολογιού, μπορεί να μειωθεί προσωρινά • Απώλεια δεδομένων • Μεγαλύτερη πιθανότητα, πρέπει να ληφθεί υπόψη στο σχεδιασμό (π.χ., ατέλεια κατασκευής, κλοπή) • Περιορισμοί στις γραφικές διεπαφές χρήστη • Συμβιβασμός ανάμεσα στο μέγεθος των δακτύλων και τη μεταφερσιμότητα • ολοκλήρωσηαναγνώρισηςχαρακτήρων φωνής • Περιορισμένη μνήμη • flash-memory ή ? ως εναλλακτική

12. Ασύρματα έναντι σταθερών δικτύων • Υψηλότεροι ρυθμοί απώλειας δεδομένων λόγω παρεμβολών • π.χ. θόρυβος μηχανών, φωτισμός • Περιορισμένοι κανόνες(regulations) για την κατανομή συχνοτήτων • Οι χρήσιμες συχνότητες είναι σχεδόν όλες κατηλειμμένες • Χαμηλές ταχύτητες εκπομπής • Σε τοπικά δίκτυαλίγα Mbit/s, πολύ μικρότερες σε δίκτυα ευρείας περιοχής(π.χ. GSM/GPRS) • Μεγαλύτερες χρονικές καθυστερήσεις • connection setup καθυστέρηση στο GSM, μερικές εκατοντάδες milliseconds σε άλλα ασύρματα συστήματα • Χαμηλότερη ασφάλεια, πιο εύκολες «επιθέσεις» • radio παρεμβολές προσβάσιμες στον καθένα, τα base stationsμπορούν να προσομοιωθούν ώστε να «ακούγονται» κλήσεις από κινητά τηλέφωνα • Το (ασύρματο) μέσο είναι πάντα κοινό (shared) • Σημαντική η ύπαρξη ασφαλών μηχανισμών πρόσβασης

13. Πρώιμη ιστορία των ασύρματων επικοινωνιών • Πολλοί λαοί στην ιστορία χρησιμοποιούσαν φως για επικοινωνία • σημαίες, ... • 150 π.Χ. σήματα καπνού • 1794, οπτικός τηλέγραφος, Claude Chappe • Τα ηλεκτρομαγνητική κύματα έχουν ιδιαίτερη σημασία στις ασύρματες επικοινωνίες: • 1831:Ο Faraday επιδεικνύει την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή • J. Maxwell (1831-79): θεωρία ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, κυματικές εξισώσεις (1864) • H. Hertz (1857-94): επιδεικνύει με ένα πείραμα τον κυματικό χαρακτήρα της ηλεκτρικής μετάδοσης στο χώρο(1888, Καρλσρούη, Γερμανία)

14. Ιστορία των ασύρματων επικοινωνιών I • 1896 Guglielmo Marconi • Πρώτη επίδειξη ασύρματου τηλέγραφου (ψηφιακός!) • Μετάδοση μεγάλων μήκων κύματος, απαραίτητη η μεγάλη ισχύς μετάδοσης (> 200kw) • 1907 Εμπορικές υπερατλαντικές συνδέσεις • Τεράστιοι σταθμοί βάσης (base stations)(30 κεραίες ύψους 100m) • 1915 Ασύρματη μετάδοση φωνής New York - San Francisco • 1920 Ανακάλυψη μικροκυμάτων από τον Marconi • Ανάκλαση στην ιονόσφαιρα • Μικρότερων διαστάσεων μεταδότης και παραλήπτης

15. Ιστορία των ασύρματων επικοινωνιών II • 1928 πολλάπειράματα TV broadcast trials (across Atlantic, color TV, TV news) • 1933 Διαμόρφωση συχνότητας (Frequency modulation)- E. H. Armstrong • 1958 A-Netz στη Γερμανία • αναλογική, 160MHz, connection setup μόνο από τον κινητό σταθμό, όχι handover, 80% κάλυψη, το 1971 11000 πελάτες • 1972 B-Netz στη Γερμανία • αναλογική, 160MHz, connection setup και από το σταθερό δίκτυο (αλλά η θέση του κινητού σταθμού πρέπει να είναι γνωστή) • 1979 NMT στα 450MHz (Σκανδιναβικές χώρες) • 1982 Έναρξη καταγραφής των προδιαγραφών του GSM • στόχος: πανευρωπαϊκόψηφιακό σύστημα κινητής τηλεφωνίας με υποστήριξη roaming • 1983 Έναρξη του Αμερικανικού AMPS (Advanced Mobile Phone System, αναλογικό) • 1984 CT-1 standard (Ευρώπη) για ασύρματα τηλέφωνα

16. Ιστορία των ασύρματων επικοινωνιών III • 1992 Έναρξη του GSM • πλήρωςψηφιακό, 900MHz, 124 channels • Αυτόματος εντοπισμός θέσης, hand-over, κυψελωτό (cellular) • roaming στην Ευρώπη – σήμερα παγκοσμίως, σε περισσότερες από 200 χώρες • υπηρεσίες: δεδομένα με 9.6kbit/s, FAX, φωνή, ... • 1997 Ασύρματα LAN – IEEE802.11 • IEEE standard, 2.4 - 2.5GHz και infrared, 2Mbit/s • Πολλά (ιδιόκτητα, proprietary) προϊόνταδιαθέσιμα έως τότε • 1998 Προδιαγραφές των επιγόνων του GSM • UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) • 66 δορυφόροι (+6 εφεδρικοί), 1.6GHz στην κινητή τηλεφωνία

17. Ιστορία των ασύρματων επικοινωνιώνΙV • 1999 Πρότυπαγια επιπλέον ασύρματα LANs • IEEE πρότυπο 802.11b, 2.4-2.5GHz, 11Mbit/s • Bluetoothγια piconets, 2.4Ghz, <1Mbit/s • Έναρξη των WAP (Wireless Application Protocol) καιi-mode • Πρώτο βήμα προς ένα ενοποιημένο σύστημα Internet/κινητό δίκτυο • Πρόσβαση σε πολλές υπηρεσίες ειδικά για κινητά τηλέφωνα • 2000 GSM με υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων • Το HSCSD προσφέρει ως 57,6kbit/s • Πρώτα GPRS πειράματα trials with up to 50 kbit/s (packet oriented!) • Διαγωνισμοί για UMTS άδειες • Ο ντόρος ακολουθήθηκε από απογοήτευση (50 δις$ σπαταλήθηκαν στηΓερμανία για 6 άδειες!) • 2001 Έναρξη 3G συστημάτων • Cdma2000 στην Κορέα, UMTS tests στην Ευρώπη, Foma (σχεδόν UMTS) στην Ιαπωνία

18. Ασύρματα συστήματα: σύνοψη της ανάπτυξης cordlessphones wireless LAN cellular phones satellites 1980:CT0 1981: NMT 450 1982: Inmarsat-A 1983: AMPS 1984:CT1 1986: NMT 900 1987:CT1+ 1988: Inmarsat-C 1989: CT 2 1991: CDMA 1991: D-AMPS 1991: DECT 199x: proprietary 1992: GSM 1992: Inmarsat-B Inmarsat-M 1993: PDC 1997: IEEE 802.11 1994:DCS 1800 1998: Iridium 1999: 802.11b, Bluetooth 2000: IEEE 802.11a 2000:GPRS analogue 2001: IMT-2000 digital 200?: Fourth Generation (Internet based) 4G – fourth generation: πότε και πως;

19. Χρήστες ασύρματων τεχνολογιών παγκοσμίως (παλαιά πρόβλεψη 1998) 700 600 500 Americas Europe 400 Japan 300 others total 200 100 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 • # συνδρομητές κινητών τηλεφώνων σήμερα υπερβαίνει # συνδρομητές σταθερών τηλεφώνων!

20. Κινητά τηλέφωνα ανά 100 ανθρώπους το 1999 0 10 20 30 40 50 60 Germany Greece Spain Belgium France Netherlands Great Britain Switzerland Ireland Austria Portugal Luxemburg Italy Denmark Norway Sweden Finland 2005: 70-90% διείσδυση στην κεντρική Ευρώπη

21. Παγκόσμια αύξησησυνδρομητών κινητής τηλεφωνίας Η καμπύλη αρχίζει και γίνεται πιο επίπεδη από το 2000 – 2004: 1.5 δις χρήστες

22. Συνδρομητές κινητής τηλεφωνίας ανά περιοχή (Ιούνιος 2002)

23. Στοιχεία ενός ασύρματου δικτύου ασύρματοι κόμβοι • laptop, PDA, IP τηλέφωνο • εκτελούν εφαρμογές • μπορεί να είναι σταθεροί ή κινητοί • ασύρματο δεν σημαίνει απαραίτητα και κινητό! δικτυακή υποδομή

24. Στοιχεία ενός ασύρματου δικτύου δικτυακή υποδομή σταθμός βάσης (base station) • τυπικά συνδέεται σε σταθερό δίκτυο • Προωθεί πακέτα ανάμεσα στο σταθερό και το ασύρματο δίκτυο στην «περιοχή» του • π.χ., κεραίες κινητής τηλεφωνίας, 802.11 access points

25. Στοιχεία ενός ασύρματου δικτύου δικτυακή υποδομή ασύρματη ζεύξη • Τυπικά συνδέει ασύρματους κόμβους σε base stations • Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε δίκτυα κορμού (διασύνδεση base stations) • Η πρόσβαση στο κοινό (ασύρματο) κανάλι συντονίζεται από ένα πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης (MAC protocol) • Διάφοροι ρυθμοί μετάδοσης, αποστάσεις μετάδοσης

26. Χαρακτηριστικά επιλεγμένων ασύρματων προτύπων Outdoor 50 – 200m Mid range outdoor 200m – 4Km Long range outdoor 5Km – 20Km Indoor 10 – 30m 54 Mbps 802.11{a,g} 5-11 Mbps .11 p-to-p link 802.11b 1 Mbps 802.15 3G 384 Kbps UMTS/WCDMA, CDMA2000 2G 56 Kbps IS-95 CDMA, GSM

27. Στοιχεία ενός ασύρματου δικτύου λειτουργία • Ο base station συνδέει τους κινητούς κόμβους στο σταθερό δίκτυο • handoff: οι κινητοί κόμβοι αλλάζουντον base station που τους παρέχει πρόσβαση στο σταθερό δίκτυο δικτυακή υποδομή

28. Ad-Hoc ασύρματα δίκτυα Ad hoc δίκτυα • δεν υπάρχουν base stations • Οι κόμβοι επικοινωνούνμέσω άλλων κόμβων που βρίσκονται στην περιοχή εμβέλειάς τους • Οι κόμβοι αυτο-οργανώνονται σε ένα (ad hoc) δίκτυο: παρέχουν και δρομολόγηση ανάμεσα σε κόμβους που βρίσκονται ο ένας εκτός της εμβέλειας του άλλου

29. Χαρακτηριστικά ασύρματων ζεύξεων Διαφορές σε σχέση με τις ενσύρματες ζεύξεις …. • Μειωμένη ισχύς σήματος:τα ραδιοσήματα εξασθενούν καθώς διαδίδονται μέσω της ύλης (path loss) • Παρεμβολές με άλλες πηγές:υπάρχουν πρότυπα για δικτυακές συχνότητες (π.χ., 2.4 GHz) που διαμοιράζονται μεταξύ συσκευών (π.χ. τηλέφωνα) • Διάδοση πολλαπλών διαδρομών (multipath propagation):τα ραδιοσήματα ανακλώνται σε επιφάνειες και αντικείμενα, και φτάνουν στον προορισμό τους σε διαφορετικούς χρόνους …. η ασύρματη επικοινωνία, ακόμα και από σημείο-σε-σημείο(point to point) είναιπιο “δύσκολη”

30. Χαρακτηριστικά ασύρματων ζεύξεων B A C C C’s signal strength A’s signal strength B A space • H ύπαρξη πολλαπλών αποστολέων και παραληπτών δημιουργεί επιπλέον προβλήματα (εκτός της πολλαπλής πρόσβασης στο κοινό κανάλι): Πρόβλημα κρυμμένου τερματικού (Hidden terminal problem) • B, A «ακούν» ο ένας τον άλλο • B, C «ακούν» ο ένας τον άλλο • A, C δεν «ακούν» ο ένας τον άλλο Άρα οι A, C αγνοούν ότι δημιουργούν παρεμβολή στο B Εξασθένηση σήματος: • B, A «ακούν» ο ένας τον άλλο • B, C «ακούν» ο ένας τον άλλο • A, C δεν «ακούν» ο ένας τον άλλο και δημιουργούν παρεμβολή στο B

31. Το Wi-Fiείναι ένα όνομα που αναφέρεται σε όλες τις τεχνολογίες που προδιαγράφονται από τα ΙΕΕΕ 802.11 πρότυπα 802.11b 2.4-5 GHz φάσμα συχνοτήτων ως 11 Mbps Πολύ μεγάλη εγκατεστημένη βάση, χρησιμοποιεί base stations 802.11a 5-6 GHz φάσμα συχνοτήτων ως 54 Mbps 802.11g 2.4-5 GHz φάσμα συχνοτήτων up to 54 Mbps IEEE 802.11 Ασύρματα LANs (Wi-Fi) • Όλα τα πρότυπα χρησιμοποιούνCSMA/CA(παρόμοιο μ’ εκείνο των δικτύων Ethernet) ως πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης • Χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνικές διαμόρφωσης (modulation) • Όλα χρησιμοποιούν base-stations • Τα 802.11b και 802.11g διαιρούν το φάσμα συχνοτήτωνσε 14 κανάλιαπου το κέντρο των συχνοτήτων τους είναι σε απόσταση 5 MHz

32. 802.11 LAN αρχιτεκτονική AP AP Internet • Οι κόμβοι επικοινωνούν με ένα base station • base station = access point (AP) • Basic Service Set (BSS) («κυψέλη», “cell”) περιέχει: • ασύρματους κόμβους • access point (AP): base station hub, switch ή router BSS 1 BSS 2

33. 802.11: κανάλια, συσχετίσεις • 802.11b: Το 2.4GHz-2.485GHz φάσμαδιαιρείται σε 11 κανάλια διαφορετικών συχνοτήτων • Ο διαχειριστής του AP επιλέγει τη συχνότητα του AP • πιθανή παρεμβολή: το κανάλι μπορεί να είναι το ίδιο με εκείνο κάποιου γειτονικού AP! • κόμβοι: πρέπει να συσχετιστούν με ένα AP • «σκανάρουν»τα κανάλια,ακούγοντας για beacon framesπου περιέχουν το όνομα του AP (SSID) και τη MAC address του • επιλέγουν το AP με το οποίο συσχετίζονται • τυπικά χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο DHCP για να πάρουν την IP διεύθυνση που θα χρησιμοποιούν στουποδίκτυο του AP

34. IEEE 802.11: πολλαπλή πρόσβαση B A C C C’s signal strength A’s signal strength B A space • Συγκρούσεις(collisions): όταν 2 (ή παραπάνω)κόμβοι εκπέμπουν ταυτόχρονα • 802.11: CSMA - «άκουσε» το κανάλι πριν εκπέμψεις • Αποκλείεται η σύγκρουση με μετάδοση δεδομένων που βρίσκεται σε εξέλιξη • 802.11: δεν υπάρχει ανίχνευση σύγκρουσης! • Η ανίχνευση συγκρούσεων είναι δύσκολη κατά τη διάρκεια της μετάδοσης καθώς τα σήματα που λαμβάνονται είναι εξασθενημένα (fading) • Έτσι κι αλλιώς η ανίχνευση όλων των συγκρούσεων είναι αδύνατη: hidden terminal, fading • στόχος: αποφυγή συγκρούσεων: CSMA/C(ollision)A(voidance)

35. IEEE 802.11 MAC πρωτόκολλο: CSMA/CA DIFS data SIFS ACK 802.11 αποστολέας 1 Αν το κανάλι είναι διαθέσιμο (idle)για διάστημαDIFSτότε εκπέμπεις όλο το frame (χωρίςανίχνευση σύγκρουσης) 2 Αν το κανάλι είναι κατειλημμένο τότε Περίμενε τυχαίο χρόνο (random backoff time) Εκπέμπεις όταν ο χρόνος εκλείψει Αν δε λάβεις ACK, περίμενε περισσότερο τυχαίο χρονικό διάστημα και επανέλαβε το βήμα 2 802.11 παραλήπτης - Αν το frame έχει ληφθεί OK επέστρεψε ACK μετά απόχρόνο SIFS (το ACK απαιτείται λόγω του hidden terminal problem) sender receiver

36. Αποφυγή συγκρούσεων ιδέα:επέτρεψε στον αποστολέα αρχικά να “δεσμεύσει” το κανάλι αντί να στείλειάμεσα data frames: αποφυγή συγκρούσεων μεγάλων data frames • Ο αποστολέας στέλνει αρχικά ένα μικρό request-to-send (RTS) πακέτο στον BS χρησιμοποιώντας CSMA • Τα RTSs μπορεί να συγκρουστούν (αλλά είναι μικρά, άρα μικρο το κακό) • Οι BS στέλνουν (broadcast) clear-to-send CTS πακέτο σε απάντηση του RTS • Τα RTS λαμβάνονται από όλους τους κόμβους • Ο αποστολέας εκπέμπει το data frame • Οι άλλοι κόμβοι αναβάλουν την εκπομπή των πακέτων τους

37. Αποφυγή συγκρούσεων: ανταλλαγή RTS-CTS RTS(B) RTS(A) reservation collision RTS(A) CTS(A) CTS(A) DATA (A) ACK(A) ACK(A) B A AP αναβολή χρόνος

38. 802.11 frame: διευθυνσιοδότηση 6 4 2 2 6 6 6 2 0 - 2312 frame control duration address 1 address 2 address 3 address 4 payload CRC seq control Address 4:χρησιμοποιείται μόνο σε ad hoc mode (όταν δεν υπάρχουν APs) Address 1: MAC address του ασύρματουκόμβου ήτου AP γιατον οποίο προορίζεται το frame Address 3: MAC address της διεπαφής (interface) όπου συνδέεται το AP Address 2: MAC address τουασύρματουκόμβουήτουAP που εκπέμπειτοframe

39. 802.11 frame: διευθυνσιοδότηση router AP Internet R1 MAC addr AP MAC addr source address dest. address 802.3frame («παραδοσιακό» Ethernetframe) AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr address 3 address 2 address 1 802.11 frame H1 R1

40. 6 4 2 2 6 6 6 2 0 - 2312 frame control duration address 1 address 2 address 3 address 4 payload CRC seq control 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1 Protocol version Type Subtype To AP From AP More frag Retry Power mgt More data WEP Rsvd 802.11 frame: διευθυνσιοδότηση frame Α/Α # (για αξιόπιστο ARQ) διάρκειατου reserved transmission time (RTS/CTS) Τύπος frame (RTS, CTS, ACK, data)

41. O H1 παραμένει στο ίδιο IP subnet: Μπορεί να διατηρήσει την ίδια IP διεύθυνση switch: ποιο AP συσχετίζεται με τον H1; Αυτόματη προσαρμογή: ο switch θα δει κάποιο frame από τον H1 και θα “θυμηθεί” ποιο switch port μπορεί να χρησιμοποιήσει για να «φθάσει» τον H1 router 802.11: κινητικότητα μέσα στο ίδιο υποδίκτυο (subnet) hub or switch BBS 1 AP 1 AP 2 H1 BBS 2

42. P P P P P M M Master device Slave device Parked device (inactive) S S S S 802.15: Δίκτυα προσωπικής περιοχής (personal area networks) • Διάμετρος < 10 m • Αντικατάσταση καλωδίων (mouse, πληκτρολόγιο, ακουστικά) • ad hoc: δεν υπάρχει δικτυακή υποδομή • Αφέντες/σκλάβοι (master/slaves): • Οι slaves ζητούν από το master την άδεια να εκπέμψουν • Ο master εκχωρεί την άδεια • 802.15: προήλθε από τις προδιαγραφές του Bluetooth • 2.4-2.5 GHz μπάντα συχνοτήτων • Ταχύτητες ως 721 kbps radius of coverage

43. Κινητές επικοινωνίες (Mobile communications)

44. Στοιχεία αρχιτεκτονικής ενός κυψελωτού δικτύου (cellular network) Mobile Switching Center Mobile Switching Center Δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο και Internet MSC κυψέλη (cell) σταθερό δίκτυο • συνδέει κυψέλεςσε ένα δίκτυο ευρείας περιοχής • διαχειρίζεται την εγκατάσταση σύνδεσης (call setup) • διαχειρίζεται την κινητικότητα • συσκευών • καλύπτει μια γεωγραφική περιοχή • base station (BS) ανάλογο με το ΑΡ του 802.11 • κινητοί χρήστεςσυνδέονται στο δίκτυο μέσω ενός BS • air-interface:πρωτόκολλο του physical και link layer μεταξύ τουκινητού και του BS

45. MSC MSC MSC MSC MSC Στοιχεία αρχιτεκτονικής ενός κυψελωτού δικτύου (cellular network) correspondent Δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο και Internet Διαφορετικά κυψελωτά δίκτυα, που λειτουργούν από διαφορετικούς τηλεπικοινωνιακούς παρόχους

46. Κυψελωτά συστήματα (cellular systems)

47. Διαμοίραση συχνοτήτων σε ένα κυψελωτό δίκτυο τηλεφωνίας

48. Κυψελώτα συστήματα: διαχείριση φάσματος συχνοτήτων time slots frequency bands Δύο τεχνικές για τον καταμερισμότου φάσματος συχνοτήτων κινητό-προς-BS • Συνδυασμός FDMA/TDMA:διαίρεση του φάσματος σε κανάλια συχνοτήτων, διαίρεση κάθε καναλιού σε χρονοθυρίδες (time slots) • CDMA: code division multiple access (πολλαπλή πρόσβαση με διαίρεση κώδικα)

49. Κυψελώτα συστήματα: σύνοψη 2G συστήματα:κανάλια φωνής • IS-136 TDMA: συνδυασμός FDMA/TDMA (Βόρειος America) • GSM (global system for mobile communications): συνδυασμός FDMA/TDMA • Διατηρεί τη μεγαλύτερη εγκατεστημένη βάση δικτύων παγκοσμίως • IS-95 CDMA: code division multiple access • Χρησιμοποιούν μεταγωγή κυκλώματος (circuit-switched) • Κάθε τηλεφωνική κλήση ή αποστολή δεδομένων δεσμεύει ένα κανάλι • Εφαρμόζεται χρονοχρέωση (καθώς το κανάλι είναι κατειλημμένο ανεξάρτητα από το αν στέλνονται δεδομένα ή όχι) TDMA/FDMA CDMA-2000 EDGE GPRS UMTS IS-95 IS-136 GSM

50. Κυψελωτά συστήματα: σύνοψη 2.5 G συστήματα:επικοινωνίες φωνής & δεδομένων • για όσους δεν μπορούν να περιμένουν γιατην 3G: επεκτάσεις 2G • general packet radio service (GPRS) • εξέλιξη απότο GSM • Δεδομένα μπορούν να σταλούν πάνω από πολλαπλά κανάλια (αν υπάρχουν διαθέσιμα) • Ταχύτητες ως 171 Κ • enhanced data rates for global evolution (EDGE) • επίσης εξέλιξητου GSM, χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές διαμόρφωσης • Ταχύτητες ως 384K • Χρησιμοποιούν μεταγωγή πακέτου (packet-switched) • Η αποστολή δεδομένων δεν δεσμεύει ένα κανάλι • Εφαρμόζεται ογκοχρέωση