Εισαγωγή στις ασύρματες επικοινωνίες - B

Transcript

1 Εισαγωγή στις ασύρματες επικοινωνίες - B Κωνσταντίνος Σ. Χειλάς Φυσικός - Ραδιοηλεκτρολόγος

2 Ασύρματες υπηρεσίες δεδομένων

3 Wireless Data Service Μια υπηρεσία που επεκτείνει τις εσωτερικές εγκαταστάσεις τηλεπικοινωνιών και δεδομένων ενός οργανισμού σε κινούμενους χρήστες. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 3

4 Χαρακτηριστικά των ασύρματων υπηρεσιών δεδομένων Οι κινούμενοι χρήστες μπορούν να λάβουν και να μεταδώσουν δεδομένα οπουδήποτε σε μια ευρεία περιοχή που εξυπηρετείται Απλά στη χρήση Χρησιμοποιούν μόνο τη διεύθυνση του παραλήπτη Έχει ικανότητα προσωρινής αποθήκευσης και προώθησης (store-and-forward) των μηνυμάτων ώστε να αποφεύγεται η απώλειά τους.message Συμφέρει οικονομικά 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 4

5 Εφαρμογές ασύρματων υπηρεσιών δεδομένων Οριζόντιες υπηρεσίες "Mobile office" ( , FAX, etc.) Marketing/sales Remote database access Public safety dispatch Telemetry (remote sensing) Κάθετες υπηρεσίες Transportation/freight dispatch Customer field service Emergency medical (remote diagnosis) Highway traveller services 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 5

6 Short Message Service (SMS) Τα μηνύματα μεταφέρονται στα κανάλια ελέγχου (= ακόμα κι όταν μιλάς) Μηνύματα μεταξύ δύο σημείων περιορισμένα σε bit ASCII χαρακτήρες Τα μηνύματα λαμβάνονται στην οθόνη του κινητού Το SMS Gateway παρέχει αποθήκευση και προώθηση (store-and-forwarding) των μηνυμάτων. Τρεις τύποι υπηρεσίας Point-to-point, mobile-originated Point-to-point, mobile-terminated Cell broadcast SMS (π.χ. πληροφορίες για την κυκλοφορία) 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 6

7 GPRS (General Packet Radio Service) Επαυξάνει τη λειτουργία του GSM υποστηρίζοντας πακέτα δεδομένων. Επιτρέπει τη ροή IP πακέτων πάνω από το σύστημα για εφαρμογές όπως η πλοήγηση στον Παγκόσμιο Ιστό και η μεταφορά αρχείων. Το GPRS διαφέρει από την υπηρεσία SMS - GSM 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 7

8 EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution Προστίθεται στο σύστημα GSM και αυξάνει την ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων στα 384 Kbps. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 8

9 CDMA Data Services Ασύγχρονα δεδομένα και FAX Group-3 Δεδομένα σε μορφή πακέτων πάνω από μεταγωγή κυκλώματος Contention-based packet data (υπό μελέτη) 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 9

10 MLS Mobile Location Solution Προσδιορίζει τη γεωγραφική θέση του χρήστη Προσφέρει πληροφορίες σχετικές με τη θέση του 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 10

11 Wireless LANs

12 Mobile vs Wireless Wireless Mobile Mobile vs Stationary Wireless vs Wired Wireless => media sharing issues Mobile => routing, addressing issues 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 12

13 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 13

14 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 14

15 Ασύρματα τοπικά δίκτυα (Wireless LAN) IEEE αναδυόμενο πρότυπο για ασύρματα τοπικά δίκτυα (US) a 24Mbps 5GHz b 11Mbps 2.4GHz OpenAir Proxim s HIPERLAN αναπτύχθηκε στη Ευρώπη. ETSI - 23,5Mbps - 5Ghz υποστηρίζει QoS HIPER-Access = Wireless ATM TETRA αναπτύχθηκε στην Ευρώπη για κινητά συστήματα εδάφους. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 15

16 WPAN (Wireless Personal Area Network) Ένα ασύρματο δίκτυο που εξυπηρετεί ένα άτομο ή μια μικρή ομάδα. Έχει περιορισμένη εμβέλεια. Αντίστοιχο με τον τρόπο που ένα ασύρματο τηλέφωνο επικοινωνεί με το σταθμό βάσης του. Τεχνολογίες όπως το Bluetooth και HomeRF. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 16

17 Bluetooth Μια τεχνολογία για ασύρματα προσωπικά δίκτυα (personal area network - PAN) από την Bluetooth Special Interest Group, ( 1998: Ericsson, IBM, Intel, Nokia and Toshiba. Το όνομα Bluetooth προέρχεται από τον βασιλιά Harald Blatan (Bluetooth) της Δανίας. Ήταν εκείνος που ξεκίνησε τον εκχριστιανισμό της χώρας τον 10ο αιώνα. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 17

18 Bluetooth Ραδιο-ζεύξη μικρής απόστασης (10m) Ψηφιακή φωνή και δεδομένα. Υποστηρίζει εφαρμογές από σημείο σε σημείο (point-to-point) και μεταξύ πολλών σημείων (multipoint) GHz Παν-κατευθυντική κεραία (Omni-directional) Μεταπήδηση συχνότητας 1.600/sec/80channels Συμβατό με: USB, UART, PCM 1 st G : 1Mbps 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 18

19 Mobile Internet Based on Internet Protocol (IP) General Packet Radio Services (GPRS) Both GSM & IS-136 Voice needs 8-9dBm Data needs 5-6dBm (experience from SMS) 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 19

20 Wireless WAN Services 4.8 Kbps to 19.2 Kbps nominal Throughput 2 to 8 Kbps Wired backbone using leased lines Packetised short transmission , stock quotes, weather 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 20

21 Mobile IP: Features You can take your notebook to any location Finds nearby IP router and connects automatically. You don t even have to find a phone jack Only mobility aware routers and mobile units need new s/w Other routers and hosts can use current IP No new IP address formats Secure: allows authentication Also supports mobile networks (whole airplane/car load of mobile units) 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 21

22 Impact Your is continuously delivered Can start a telnet or x-windows session as if local Continuous access to home resources Access to local resources: printers Wouldn t miss a mail even during meetings Airports, Hotels, Hospitals will provide Mobile IP connectivity Cities will feature Mobile IP Accessways You can compute while driving 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 22

23 The WAP programming model 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 23

24 WAP protocol stack 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 24

25 WAP network schematic 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 25

26 Δορυφόροι

27 Λίγη ιστορία 4 Οκτωβρίου 1957 Η Σοβιετική Ένωση θέτει σε τροχιά τον πρώτο τηλεπικοινωνιακό δορυφόρο. Είναι ο Sputnik Ιουλίου 1962 Η NASA θέτει σε τροχιά τον Telstar της ΑΤ&Τ που αναμετέδιδε τηλεοπτικά κανάλια από τις Η.Π.Α. στην Ευρώπη. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 27

28 Δορυφόροι Μονόδρομη ή δύο-δρόμων επικοινωνία. Footprint + spot beams (US + Hawaii) Καθυστέρηση (τυπική msec) Εγγενώς συστήματα εκπομπής Αλλά όχι ασφάλεια Γεωδαιτικοί ( Km) Μεσαίας τροχιάς (MEOS) Χαμηλής τροχιάς (LEOS) 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 28

29 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 29

30 Iridium (Dysprosium) 66 sats Altitude 750Km Both user and base station moving $7 / min Phone-set $3.000 Project cost $5 billion Went into chapter 11, August /11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 30

31 Teledesic-840 Craig McCaw, Bill Gates and AT&T Wireless Services. IP-based system, designed to support data, voice and video at the same quality level as fiber-based terrestrial systems. Ka Band Total T1 An Internet in the sky 2004, cost $9 billion 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 31

32 GlobalStar - 48 Υποστηρίζει φωνή και μικρά μηνύματα (SMS) στο 80% της επιφάνειας της γης. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 32

33 Inmarsat 9 γεωδαιτικοί δορυφόροι 40 LES (land earth stations) σε 31 χώρες NERA 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 33

34 DirecPC Μια δορυφορική υπηρεσία Internet από την Hughes Network Systems, ( που απαιτεί την εγκατάσταση ενός δορυφορικού πιάτου που συνδέεται με μια κάρτα με τον προσωπικό υπολογιστή (PC). Η ζεύξη προς το δίκτυο (uplink) γίνεται προς τον παροχέα (ISP) μέσω οποιουδήποτε μέσου χρησιμοποιεί κανείς ως τότε, αλλά η προς εμάς σύνδεση (downlink) γίνεται μέσω δορυφόρου με ταχύτητα 400 Kbps. 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 34

35 Very Small Aperture Terminal 1m antenna Uplink 1Watt 19.2Kbps Downlink 512Kbps 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 35

36 VSAT Hub Indonesia! Delay (typical 540msec) Delay on air: 3μsec/Km Delay in copper/fiber: 5μsec/Km 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 36

37 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 37

38 Ασυρματικές ζεύξεις

39 Data Rate: 2048 Kbps Type: CEPT-I, meets CCITT G.703 and G.823 Connector: 2 x BNC (unbalanced), RJ-45 (balanced) Line Code: HDB3 or AMI Impedance: 75 Ohm (unbalanced), 120 Ohm (balanced) 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 39

40 9/11/2000 Ασύρματα, μικροκυματικά και δορυφορικά δίκτυα - Κ. Σ. Χειλάς 40