1.BLUETOOTH 2.HOMERF 3.HIPERLAN 2 4.IEEE

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ «ΠΡΟΗΓΜΕΝΕΣ ΔΙΚΤΥΑΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ» AD HOC ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ Ιούνιος 2002 Bάιος Νάσος Γραβάνης Γιάννης AD-HOC ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ 1.BLUETOOTH 2.HOMERF 3.HIPERLAN 2 4.IEEE

2 ΒLUETOOTH (1)! Ανοικτή προδιαγραφή ασύρματης επικοινωνίας Εστιάζεται σε κινητές ασύρματες ζεύξεις Χαμηλού κόστους, μικρής κατανάλωσης ισχύος! Επιτρέπει μικρά ασύρματα δίκτυα ad hoc Piconet! 1 master μέχρι και 7 active slaves Scatternet! Επικοινωνία μεταξύ Piconets BLUETOOTH (2) Τεχνικά Χαρακτηριστικά: Συχνότητα: 2,4 GHz ( ISM Band). Υποστηρίζονται 79 (ή 23) κανάλια του 1 ΜΗz. Ταχύτητα Μετάδοσης: 1 Mbps Εμβέλεια: μέχρι 10 m με ισχύ 1mW Τεχνολογία Φυσικού Επιπέδου: Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) με 1600 hops/sec. Διαμόρφωση GFSK MAC: Time Division Multiple Access / Time Division Duplex (TDMA/ TDD)

3 OΝΟΜΑΣΙΑ Harald Blaatand Bluetooth II Bασιλιάς της Δανίας μ.χ Είχε ενώσει την Δανία και τη Νορβηγία Είχε φέρει τον Χριστιανισμό στην Σκανδιναβία ΣΧΕΤΙΖΟΜΕΝΑ ΠΡΟΤΥΠΑ " IrDA: Infrared Data Association Υπέρυθρες ακτίνες Μικρές αποστάσεις (~1 μέτρο) Σημείο προς σημείο, επικοινωνία οπτικής επαφής " B και HomeRF Περισσότερο εύρος ζώνης Πιο δαπανηρά Απαιτούν περισσότερη ισχύ

4 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Ασύρματος υπολογιστής Τα απόλυτα ακουστικά Τηλέφωνο τρία-σε-ένα Διαδραστική διάσκεψη Γέφυρα για το διαδίκτυο - dial up - απευθείας πρόσβαση δικτύου Ο ομιλών φορητός υπολογιστής Αυτόματος συγχρονιστής Στιγμιαία ταχυδρομική κάρτα ΡΥΘΜΟΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ/ΑΠΟΣΤΑΣΗ Ρυθμός δεδομένων bit/sec 10M 1M 100K 10K AIR Multimedia System IrDA 1.1 IrDA 1.0 AirPort Bluetooth W/O Access point Home RF? HomeRF Multimedia - TBD Wireless Modems PCS Wireless LANs ISM Spread Spectrum w/ Access Point Cellular Satellite Απόσταση (πόδια) 1,000

5 ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ! Ασύρματη μονάδα πομποδέκτης που καθιστά δυνατή την ασύρματη ζεύξη μεταξύ των συσκευών Bluetooth! Mονάδα βασικής ζώνης υλισμικό, που αποτελείται από μνήμη και μία κεντρική μονάδα επεξεργασίας, που αλληλεπιδρά με την ασύρματη μονάδα και τα ηλεκτρονικά της συσκευής στο επίπεδο του υλικού! Στοίβα λογισμικού λογισμικό-οδηγός που καθιστά εφικτή την αλληλεπίδραση του λογισμικού στο επίπεδο των εφαρμογών με την μονάδα βασικής ζώνης! Λογισμικό εφαρμογών Εφαρμόζει την διεπαφή του χρήστη και την συνολική λειτουργικότητα της συσκευής Bluetooth BLUETOOTH RF! Απρόσβλητο από θορύβους και παρεμβολές πομποδεκτών άλλης τεχνολογίας Υψηλή ταχύτητα αλμάτων συχνότητας (1600 hops/sec) Μικρά πακέτα δεδομένων Έλεγχος ισχύος Διόρθωση λαθών (δεδομένα)

6 ΑΛΜΑΤΑ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ Συχνότητα MHz master slave Χρόνος MASTER - SLAVE Όχι ειδικά προνόμια Συγχρονισμός FHSS Καθορισμός τρόπου FH Καθορισμός φάσης FΗ Μπορεί να έχει και τον ρόλο του slave σε άλλη επικοινωνία M S3 S1 S2

7 ΤΡΟΠΟΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ (1) active: πάντα ακούει για μεταδόσεις από τον master sniff: γίνεται active περιοδικά hold: σταματά να ακούει για μεταδόσεις για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα park: δεν θεωρείται active αλλά διατηρεί το συγxρονισμό με τον master Σκοπός: 1. Εξοικονόμηση Ενέργειας (και μέσω RSSI) 2. Διαχείριση μεγαλύτερου αριθμού συσκευών ΤΡΟΠΟΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ (2) Γρηγορότερη Ανταπόκριση Πιο αργή Active Sniff/Hold Park Park Υψηλότερη Κατανάλωση Ισχύος Χαμηλότερη

8 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ PICONET Σφαίρα γειτονιάς AS1 PS1 Piconet M AS3 PS2 AS2 SB2 M: Master AS: Active Slave PS: Parked Slave SB: Stand-By AS4 SB1 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ SCATTERNET Piconet A AS A1 PS A1 AS B1 PS B1 Piconet B Master A AS A2 AS B3 Master B AS B2 AS A3 AS B4 PS B2

9 ΣΤΟΙΒΑ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ (1) application group application group middleware protocol group transport protocol group Πραγματικές εφαρμογές με την χρήση των ζεύξεων του Bluetooth Πρωτόκολλα ειδικά ανεπτυγμένα για την ασύρματη επικοινωνία Πρωτόκολλα των σχεδιασμένα συσκευών Bluetooth για να επιτρέπουν στις συσκευές να βρίσκουν τις υπόλοιπες, να δημιουργούν, να διαμορφώνουν και να διαχειρίζονται φυσικές και λογικές ζεύξεις ΣΤΟΙΒΑ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ (2) Εξομοιωτής Σειριακής Θύρας Telephony Control Protocol Ελέγχει τις τηλεφωνικές κλήσεις Link Manager Protocol Παραχώρηση Εύρους Ζώνης Πιστοποίηση Συσκευών Έλεγχος Ενέργειας Service Discovery Protocol Ανακαλύπτει τις υποστηριζόμενες υπηρεσίες από κάθε γειτονικό κόμβο Logical Link Control & Adaptation Protocol Πολυπλεξία Εφαρμογών Κατακερματισμός Μεταφέρει & Επανασύνδεση αποκλειστικά Πακέτων Διαπραγμάτευση φωνή υψηλής QoS για ACL ποιότητας

10 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (1) Bluetooth device higher layers and applications link manager and host I/O link controller radio host Bluetooth module ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (2) Bluetooth device higher layers and applications link manager and host I/O link controller radio host control Over-the-air data (bit stream) carrier generation carrier modulation (data Rx/Tx) Tx power control Tx signal strength radio

11 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (3) Bluetooth device higher layers and applications link manager and host I/O link controller radio host control asynchronous data synchronous data clock connection establishment frequency (hop) selection link types (SCO, ACL) medium access control: poll (packet types & processing) power modes security algorithms control Over-the -air data ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (4) Bluetooth device higher layers and applications link manager and host I/O link controller radio host control link management -security management -power management -QoS management - transmission scheduling control data units

12 ΕΙΔΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ (1) Σύγχρονη Υπηρεσία με σύνδεση SCO -Χρησιμοποιείται για φωνή υψηλής ποιότητας (64 Κbps) -Εξασφαλισμένη πρόσβαση στο μέσο με TDMA/TDD -Προτεραιότητα έναντι οποιασδήποτε άλλης μετάδοσης -Μεθοδολογία μεταγωγής κυκλώματος -Δε χρησιμοποιεί αναμεταδόσεις -Σε κάθε piconet υποστηρίζονται μέχρι 3 συνδέσεις SCO ΕΙΔΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ (2) Ασύγχρονη Υπηρεσία χωρίς σύνδεση ACL -- Χρησιμοποιείται για μετάδοση δεδομένων -- Χρησιμοποιεί τους εναπομείναντες πόρους από τις SCO συνδέσεις -- Υποστηρίζονται ζεύξεις σημείου προς πολλαπλά σημεία -- Για αξιόπιστη μετάδοση χρησιμοποιείται διόρθωση σφαλμάτων και αναμεταδόσεις

13 ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ connected: η συσκευή είναι μέρος του piconet standby: η συσκευή δεν συσχετίζεται με κανένα piconet και δεν συμμετέχει σε καμία σχετική ενέργεια inquiry: η συσκευή μαθαίνει την ταυτότητα των γειτονικών συσκευών page: μία συσκευή που είναι και ο master του piconet προσκαλεί μία άλλη συσκευή σε επικοινωνία ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΚΤΥΟΥ inquiry page standby connected

14 ΜΟΡΦΗ ΠΑΚΕΤΟΥ 72 b 54 b b Κώδικας πρόσβασης Περιεχόμενο πακέτου Επικεφαλίδα μηνύματος ΚΑΝΑΛΙ FH/TDD F(k) F(k+1) F(k+2) master t slave t 625 μs

15 ΠΑΚΕΤΑ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΘΥΡΙΔΩΝ 625 μs F(k) F(k+1) F(k+2) F(k+3) F(k+4) F(k+5) F(k) F(k+3) F(k+4) F(k+5) F(k) F(k+5) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΜΙΚΤΗΣ ΖΕΥΞΗΣ master slave1 slave2 slave3

16 QoS Χρήση SCO: Περιορισμένη καθυστέρηση Εξασφαλισμένο εύρος ζώνης και κατ επέκταση ρυθμός μετάδοσης Χρήση ACL: Λόγω της ιδιομορφίας της για την κίνηση αυτή γίνεται διαπραγμάτευση κατά την εγκατάσταση της κλήσης μεταξύ των ομότιμων συσκευών Χρήση FH: Μειωμένο BER -- Ένα προβληματικό κανάλι χρησιμοποιείται για ελάχιστο χρόνο μέχρι το επόμενο άλμα στη συχνότητα