Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας (2) Αγγελική Αλεξίου

Σχετικά έγγραφα
Ευρυζωνικά δίκτυα (4) Αγγελική Αλεξίου

Πτυχιακή Εργασία. Ασύρματα Δίκτυα της Τεχνολογίας Hot Spot

Εισαγωγή στην πληροφορική

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

Εισαγωγή στο AC Συμβουλές και Λύσεις Υλοποίησης Ασύρματων Δικτύων στο RouterOS v6 MUM 2015 GREECE. Ελευθέριος Λιοδάκης

Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας (4) Αγγελική Αλεξίου

Περίληψη. Ethernet Δίκτυα Δακτυλίου, (Token Ring) Άλλα Δίκτυα Σύνδεση Τοπικών Δικτύων.

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS)

Υπόστρωµα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου. Medium Access Control Sub-layer.

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΜΑC

Μια εισαγωγή στην ασύρματη δικτύωση. Δρ. Χατζημίσιος Περικλής

ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΑΓΓΕΛΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ

Ασύρµατη ευρυζωνικότητα µέσω τεχνολογίας Wimax

Τράπεζα πληροφοριών Τ.Ε.Ι Καβάλας με ασύρματο δίκτυο

Μελέτη Απόδοσης Ασύρματων Δικτύων Multimedia

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

ίκτυα - Internet Μάθηµα 5ο Ενότητες Μαθήµατος Παρασκευή 01 ΕΚ 2006 ιευθυνσιοδότηση στα Τοπικά ίκτυα (LAN).

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα άμεσου συνδέσμου: Μέρος Α. Διάρθρωση. Δίκτυα άμεσου συνδέσμου και μοντέλο OSI (1/2) Ευάγγελος Παπαπέτρου

ΔΙΚΤΥΑ ΔΗΜΟΣΙΑΣ ΧΡΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ Ενότητα #10: Πρότυπο ΙΕΕΕ

Δίκτυα Υπολογιστών I

Εργαστήριο 8: Τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης στα Δίκτυα Κινητών Επικοινωνιών

ΑσύρµαταΜητροπολιτικά ίκτυα

ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ HIPERLAN/2 & Η ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΜΕ ΤΟ IEEE a

Υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

ΤΗΛΕΜΑΤΙΚΗ ATEI ΚΑΒΑΛΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ» ΜΕΡΟΣ Γ

Υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου. Medium Access Control Sub-layer.

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Πρόσβαση στο ίκτυο (Network Access) & ιασύνδεση ικτύων (internetworking) Ενότητα ΣΤ

CSMA/CA στο Κατανεμημένα Ενσωματωμένα Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Τοπικά Δίκτυα Local Area Networks (LAN)

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Ιατρική Πληροφορική ΔΡ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ. Ε. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα άμεσου συνδέσμου: Μέρος Α. Διάρθρωση. Δίκτυα άμεσου συνδέσμου και μοντέλο OSI (1/2) Ευάγγελος Παπαπέτρου

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΟΥ WIFI ΙΕΕΕ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ WIMAX VIDEO AWMN(ATHENS WIRELLES ΤΕΛΟΣ 1 ΠΗΓΕΣ METROMOLITAN NETWORK)

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΣΤΙΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Δίκτυα Υπολογιστών I

Α5.1 Εισαγωγή στα Δίκτυα. Α Λυκείου

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

Μάθημα Επισκόπηση των Τηλεπικοινωνιών

Κινητές επικοινωνίες. Κεφάλαιο 6 Τεχνικές πoλυπλεξίας - CDMA

Συνδεσιμότητα κινητού τηλεφώνου

Certified Wireless Networks Professional (CWNP) Εξεταστέα Ύλη (Syllabus) Έκδοση 1.0

Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP

ZigBee. Φοιτητής: Μόσχογλου Στυλιανός Επιβλέπων καθηγητής: κ. Δοκουζγιάννης Σταύρος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ

Ευρυζωνικά δίκτυα (3) Αγγελική Αλεξίου

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΟΥ ΦΑΣΜΑΤΟΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΣΤΑ ΕΞΥΠΝΑ ΣΠΙΤΙΑ

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Μεταγωγής & Διαδίκτυα: Μέρος Α. Διάρθρωση. Δίκτυα Μεταγωγής: Βασική αρχή λειτουργίας (1/2) Ευάγγελος Παπαπέτρου

Τοπικά Δίκτυα. Ethernet Δίκτυα Δακτυλίου, (Token Ring) Άλλα Δίκτυα Σύνδεση Τοπικών Δικτύων.

Ιατρική Πληροφορική. Δρ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ.Ε. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ:ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ:ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΣΙΛΙΚΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ

«ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΝΟΣ ΠΟΜΠΟΔΕΚΤΗ ΚΥΨΕΛΩΤΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ»

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμ. Μηχ/κων Βιομηχανικού Σχεδιασμού και Παραγωγής. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 5: Επίπεδο 2 - «ζεύξης δεδομένων»

Περιεχόμενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ Κεφάλαιο 1 ο : Ιστορική Αναδρομή ο δρόμος προς το LTE Κεφάλαιο 2 ο : Διεπαφή Αέρα (Air Interface) Δικτύου LTE...

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Μάθημα: Ευρυζωνικά Δίκτυα Ομάδα A

Πρωτόκολλα, Υπηρεσίες και Εφαρμογές Ασύρματων Δικτύων Εγχειρίδιο Μελέτης

Άσκηση 1 η Τοπικά Δίκτυα Δεδομένων (LANs)

Συστήµατα ιάχυτου Φάσµατος (Spread

Περίληψη. Ethernet Δίκτυα Δακτυλίου, (Token Ring) Άλλα Δίκτυα Σύνδεση Τοπικών Δικτύων.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΙΝΗΤΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΩΠΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εισαγωγή

Η Τηλεπικοινωνιακή Επανάσταση τουwimax & Ευρυζωνικές Triple Play Υπηρεσίες. Σκρίμπας Δημήτριος, M.Sc skribas@marac.gr

Συσκευές Τηλεπικοινωνιών και Δικτύωσης. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 9 ο

A1. Φυσικό επίπεδο 1. Αντιπαραθέσετε (κάνετε τη σύγκριση) με 2-3 προτάσεις την στατιστική πολυπλεξία και την πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου.

Πληροφορική Μάθημα 9

Certified Telecommunications & Network Professional (CTNP) Εξεταστέα Ύλη (Syllabus) Έκδοση 1.0

Ασύρματα δίκτυα και πολυμέσα. Αντωνοπούλου Ευθυμία ΓΤΠ 61

Μάθημα 3: Τοπολογίες Δικτύων

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Βιοµηχανικά ίκτυα Υπολογιστών Επικοινωνιακά Πρωτόκολλα και Συστήµατα

Ασύρματα δίκτυα. Bluetooth

Εισαγωγή στο TCP/IP. Π. Γαλάτης

Μάθηµα 12 ο : Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση κώδικα (CDMA, code division multiple access)

University of Macedonia Master Information Systems Networking Technologies Professors: A.A. Economides & A. Pomportsis

Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Wireless Local Area Networks (WLAN)

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Ασύρματη Διάδοση MYE006: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ. Ευάγγελος Παπαπέτρου

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Πακέτα, Πλαίσια και Ανίχνευση Σφαλμάτων

Ασύρματη Διάδοση. Διάρθρωση μαθήματος. Ασύρματη διάδοση (1/2)

Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας (3) Αγγελική Αλεξίου

Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Πρωτόκολλο IP

Εισαγωγή στην Πληροφορική

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Επιμέλεια : Αθανάσιος Ι. Μάργαρης 74

Δίκτυα (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Data - Link Layer. (Στρώμα ζεύξης δεδομένων) Κόμβοι (nodes): Hosts, Routers (και bridges), όλα αυτά τα λέμε κόμβους (nodes).

Επιχειρησιακή ιαδικτύωση

HY-335 : Δίκτυα Υπολογιστών

Θόρυβος & Παρεµβολές σε Παράλληλες Γραµµές

ΤΕΙ ΑΡΤΑΣ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΠΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΥ ΘΕΟΔΩΡΑ

Ασύρµατα ίκτυα Αισθητήρων. Σαράντης Πασκαλής Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών

Transcript:

Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας (2) Αγγελική Αλεξίου alexiou@unipi.gr 1

Εισαγωγή στα ασύρματα δίκτυα μικρής εμβέλειας 2

Εφαρμογές ασυρμάτων δικτύων μικρής εμβέλειας Επέκταση LAN Διασύνδεση γειτονικών κτιρίων Νομαδική πρόσβαση AdHoc δικτύωση Αντικατάσταση ενσύρματων συνδέσεων με ασύρματες (Smart Home/Office) Μετρήσεις (περιβαλλοντικές κ.α.) Ηλεκτρονική υγεία Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 3

Απαιτήσεις ασυρμάτων δικτύων μικρής εμβέλειας Απόδοση Αριθμός κόμβων Σύνδεση με το κεντρικό LAN ήτοwan Εμβέλεια Κατανάλωση ισχύος και ένταση εκπομπής Στιβαρότητα και ασφάλεια Λειτουργία γειτονικών δικτύων και παρεμβολές Λειτουργία σε φάσμα χωρίς άδεια (unlicensed bands) Μεταπομπή/περιαγωγή Δυναμική ανάθεση και διαχείριση πόρων δικτύου Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 4

Τεχνολογίες ασυρμάτων δικτύων μικρής εμβέλειας Infrared Microwave (narrow band) Spread spectrum OFDM Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 5

Infrared Βασικά χαρακτηριστικά Φάσμα ουσιαστικά απεριόριστο και παγκοσμίως απελευθερωμένο (δεν απαιτείται άδεια) Άριστα χαρακτηριστικά διάδοσης σε εσωτερικούς χώρους Η υπέρυθρη ακτινοβολία ανακλάται διαχεόμενη από έγχρωμα αντικείμενα (όπως πχ από την οροφή) και δεν διαπερνά τοίχους, έτσι οι υπέρυθρες επικοινωνίες μπορούν να προστατευτούν από υποκλοπές και παρεμβολές Απλός και φθηνός εξοπλισμός Διαμόρφωση έντασης (δεν χρειάζεται να ανιχνευθεί η συχνότητα ή η φάση) Παρεμβολές από την περιβάλλουσα ακτινοβολία (φως του ήλιου, φωτισμός εσωτερικού χώρου) Ο θόρυβος αυτός απαιτεί χρήση πομπών μεγαλύτερης ισχύος και περιορίζει την εμβέλεια Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 6

Infrared Data Association (IrDA) IrDA: καθορίζει τις προδιαγραφές για τηλεπικοινωνιακά πρωτόκολλα που αφορούν την ασύρματη μετάδοση μικρής εμβέλειας με IR. Βασικά χαρακτηριστικά του φυσικού επιπέδου: Εμβέλεια 0.2-0.3 m λ=875±30 nm Γωνία 15 ο (κώνος) Διαμόρφωση βασικής ζώνης, χωρίς φέρον Ταχύτητα 2.4kbps-16Mbps Half-duplex Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 7

Infrared(IR) Τεχνικές εκπομπής Κατευθυντικής δέσμης: χρησιμοποιείται για point-to-point συνδέσεις. Η εμβέλεια εξαρτάται από την εκπεμπόμενη ισχύ και το βαθμό εστίασης. Πανκατευθυντική (omnidirectional): περιλαμβάνει ένα μόνο σταθμό βάσης που βρίσκεται στην ευθεία οπτικής επαφής όλων των άλλων σταθμών (συνήθως τοποθετείται στην οροφή) Διαχεόμενη: οι πομποί IR είναι εστιασμένοι και στοχεύουν σε ένα σημείο στην οροφή όπου και οι υπέρυθρες ανακλώνται διαχεόμενες. Η ακτινοβολία που χτυπά στην οροφή επανεκπέμπεται πανκατευθυντικά Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 8

Microwave (narrow band) Ραδιοσυχνότητες στενής ζώνης με άδεια Συνήθως χρησιμοποιείται διάταξη κυψέλης, έτσι ώστε σε γειτονικές κυψέλες να ανατίθενται διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων και να ελαχιστοποιούνται οι παρεμβολές Ραδιοσυχνότητες στενής ζώνης χωρίς άδεια Χρησιμοποιούνται ISM συχνότητες με τους αντίστοιχους περιορισμούς στην ισχύ εκπομπής Λόγω έλλειψης κεντρικού κόμβου ελέγχου, κάθε χρήστης επιλέγει αυτόματα έναν κόμβο (Dynamic Master) σύμφωνα με παραμέτρους όπως ηθέση, η ισχύς και οι παρεμβολές Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 9

Spread spectrum FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) «άλματα» από συχνότητα σε συχνότητα με ψευδοτυχαίο τρόπο. Ο δέκτης ακολουθεί τα ίδια άλματα συγχρονισμένα και με τον ίδιο ψευδοτυχαίο τρόπο DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Πολλαπλασιασμός ψευδοτυχαίων bits ( chips ) με πληροφορία. Ο δέκτης πολλαπλασιάζει με την ίδια ακολουθία. Narrowband Interference Narrowband Filter Data Signal with Spreading Original Data Signal ISI Other Other SS Users SS Users ISI Modulated Data Receiver Input Demodulator Filtering Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 10

Spread spectrum (2) Spreading Code: a pseudorandom chip sequence Spreading factor: S = T T C Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 11

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Είναι μια τεχνική διαμόρφωσης των κωδικοποιημένων bits πληροφορίας που βασίζεται στη multicarrier (πολλαπλών φερουσών) διαμόρφωση στενής ζώνης. Η πληροφορία (data stream) χωρίζεται με ένα serial-to-parallel converter (S/P) σε μικρότερα data streams που μεταδίδονται παράλληλα με χρήση ορθογώνιων subcarriers Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 12

OFDM (2) Οι subcarriers είναι σχεδιασμένοι ώστε να είναι ορθογώνιοι μεταξύ τους ακόμα και όταν επικαλύπτονται στη συχνότητα. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 13

OFDM (3) Λόγωτουμικρούεύρουςζώνηςτωνsubcarriers καθένα από αυτά υπόκεινται σε frequency flat fading. Το μικρό εύρος ζώνης επιτρέπει την ελαχιστοποίηση των διασυμβολικών παρεμβολών (Inter-symbol Interference) και των απαιτήσεων ισοστάθμισης (equalization) του καναλιού. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 14

Multipath propagation Κρουστικήαπόκρισηκαναλιού Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 15

Delay spread Received Power τ Two-ray model τ 0 τ 1 Delay Channel Input τ small T Channel Output negligible inter-symbol Interference 1 1 0 T 2T flat fading 0 T 2T significant inter-symbol Interference τ large T 0 T 2T frequency-selective fading Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 16

IEEE 802.x 17

IEEE 802 wireless network technology options Network definition Wireless personal area network (WPAN) Low-rate WPAN (LR- WPAN) Wireless local area network (WLAN) Wireless metroplitan area network (WMAN) IEEE standard IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.4 IEEE 802.11 IEEE 802.16 Known as Bluetooth ZigBee WiFi WiMAX Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 18

IEEE 802 standardisation framework 802.1 Management 802.2 Logical Link Control (LLC) 802.3 MAC 802.5 MAC 802.11 Medium Access Control (MAC) CSMA/CA 802.3 802.5 802.11 802.11a 802.11b 802.11g CSMA/CD (Ethernet) Token Ring CSMA/CA (Wireless LAN) Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 19

CSMA/CD Ethernet 802.1 Management 802.3 MAC 802.3 CSMA/CD (Ethernet) CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Χρησιμοποιείται κυρίως στα ενσύρματα LAN Οι σταθμοί LAN ανταγωνίζονται για πρόσβαση στους κοινούς πόρους του ενσύρματου δικτύου Όταν ανιχνευθεί σύγκρουση (collision), οι σταθμοί σταματούν την εκπομπή και περιμένουν για ένα (τυχαίας διάρκειας) χρονικό διάστημα πριν αρχίσουν να εκπέμπουν και πάλι. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 20

CSMA/CA Wireless LAN CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Σε αντίθεση με τα ενσύρματα LANs, οι σταθμοί WLAN δεν μπορούν να ανιχνεύσουν συγκρούσεις => Αποφυγή συγκρούσεων ( listen before you talk, backoff procedure if the channel is busy) 802.11 Medium Access Control (MAC) CSMA/CA 802.11 802.11a 802.11b 802.11g Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 21

WLAN Φυσικό επίπεδο (1) Τεχνολογίες φυσικού επιπέδου όπως προδιαγράφονται από τον IEEE 802.11 standard: FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) 802.11 Medium Access Control (MAC) CSMA/CA DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 802.11 802.11a 802.11b 802.11g Data rates: 1 and 2 Mbit/s ISM band: 2.4 2.4835 GHz Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 22

WLAN Φυσικό επίπεδο (2) Η πρώτη έκδοση του 802.11 φυσικούεπιπέδουπου χρησιμοποιήθηκε ευρέως είναι το 802.11b που χρησιμοποιεί: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) όπως στο αρχικά ορισμένο 802.11 αλλά με υψηλότερους ρυθμούς: 1, 2, 5.5, 11 Mbit/s Υποστηρίζει αυτόματη ρύθμιση σε χαμηλότερες ταχύτητες σε περίπτωση καναλιού κακής ποιότητας (automatic fall-back) 802.11 Medium Access Control (MAC) CSMA/CA 802.11 802.11a 802.11b 802.11g ISM band: 2.4 2.4835 GHz Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 23

WLAN Φυσικό επίπεδο (3) To 802.11a λειτουργεί σε συχνότητες στην περιοχή των 5 GHz. Χρησιμοποιείται διαμόρφωση OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Data rates: 6-54 Mbit/s. 802.11 Medium Access Control (MAC) CSMA/CA 802.11 802.11a 802.11b 802.11g 5 GHz frequency band Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 24

WLAN Φυσικό επίπεδο (4) Το 802.11g είναι το πιο πρόσφατο standard φυσικού επιπέδου που χρησιμοποιείται πια ευρέως και λειτουργεί στις ίδιες συχνότητες με το 802.11b Χρησιμοποιείται διαμόρφωση OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 802.11 Medium Access Control (MAC) CSMA/CA Data rates: 6-54 Mbit/s (όπως και στο 802.11a) 802.11 802.11a 802.11b 802.11g ISM band: 2.4 2.4835 GHz Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 25

Wireless Fidelity (WiFi) Το πρόγραμμα WiFi certification του Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) ασχολείται με θέματα συμβατότητας του IEEE 802.11 εξοπλισμού CSMA/CA => Το WiFi επιβλέπει/προδιαγράφει τη διαλειτουργικότητα μεταξύ 802.11 εξοπλισμού από διαφορετικούς κατασκευαστές 802.11 802.11 Medium Access Control (MAC) 802.11a 802.11b WiFi 802.11g Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 26

Wireless Personal Area Network (WPAN) 802.1 Management 802.3 802.2 LLC 802.5 802.11 802.15.1 802.15.4 802.16 MAC MAC MAC MAC MAC MAC 802.3 802.5 802.11 + + + ISM band: 2.4 2.4835 GHz Bluetooth Special Interest Group (SIG) Data rates: ~1 Mbps (version1.2) ~3 Mbps (version 2) Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 27

Low-rate WPAN (LR-WPAN) 802.1 Management 802.2 LLC 802.3 802.5 802.11 802.15.1 802.15.4 802.16 MAC MAC MAC MAC MAC MAC 802.3 802.5 802.11 + + + ISM band: 2.4 2.4835 GHz ZigBee Alliance Data rates up to 250 kbit/s Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 28

Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) 802.1 Management 802.3 802.2 LLC 802.5 802.11 802.15.1 802.15.4 802.16 MAC MAC MAC MAC MAC MAC 802.3 802.5 802.11 + + + WiMAX Various frequency bands (not only ISM) Various data rates up to 144 Mbit/s (downlink) and more Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 29

ISM frequency bands ISM (Industrial, Scientific and Medical) frequency bands: 900 MHz band (902 928 MHz) 2.4 GHz band (2.4 2.4835 GHz) 5.8 GHz band (5.725 5.850 GHz) Οι συχνότητες αυτές δεν απαιτούν άδεια. Ο μόνος περιορισμός είναι ότι δεν μπορούν να ξεπεραστούν συγκεκριμένα άνω όρια ισχύος εκπομπής. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 30

ISM frequency band at 2.4 GHz Η ISM συχνότητες στα 2.4 GHz μπορούν να χρησιμοποιηθούν (στην Ευρώπη) σύμφωνα με τους εξής περιορισμούς FH (Frequency Hopping): Total transmission power < 100 mw Power density < 100 mw / 100 khz DSSS: Total transmission power < 100 mw Power density < 10 mw / 1 MHz ETSI EN 300 328-1 requirements Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 31

Free-space loss Free-space loss L : L 2 2 4πd 4πdf = = λ c d: απόσταση μεταξύ πομπού και δέκτη λ: μήκος κύματος f : συχνότητα c: ταχύτητα του φωτός Ο τύπος ισχύει υπό την προϋπόθεση ότι d>>λ και δεν λαμβάνει υπόψη τα κέρδη κεραιών (=> Friis formula) ή άλλα φυσικά εμπόδια που δημιουργούν περαιτέρω απώλειες Friis formula: Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 32

Free-space loss - παραδείγματα f = 900 MHz f = 2.4 GHz f = 5.8 GHz d = 10 m L = 51.5 db L = 60.0 db L = 67.7 db d = 100 m L = 71.5 db L = 80.0 db L = 87.7 db Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 33

Τοπολογίες δικτύου (1) Με υποδομή (infrastructure-based): Το ασύρματο δίκτυο έχει ένα σταθερό κεντρικό στοιχείο (base station, access point), το οποίο διαχειρίζεται το υπόλοιπο δίκτυο και μέσω του οποίου υλοποιείται κάθε σύνδεση. Ad hoc: Το ασύρματο δίκτυο δεν διαθέτει κεντρικό σημείου ελέγχου (ούτε σταθερό ούτε δυναμικά καθορισμένο) και η τοπολογία του δικτύου μπορεί να μεταβάλλεται με το χρόνο. Ένα τέτοιο δίκτυο είναι πιο ευέλικτο αλλά και πιο δύσκολο στη διαχείρισή του. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 34

Τοπολογίες δικτύου (2) Network IEEE 802.15.1 WPAN (Bluetooth) IEEE 802.15.4 LR-WPAN (ZigBee) IEEE 802.11 WLAN (WiFi) IEEE 802.16 WMAN (WiMAX) Network topology Ad hoc (with dynamically allocated central element) Ad hoc Infrastructure (ad hoc also possible) Infrastructure Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 35

Multiplexing / multiple access / duplexing (1) Multiplexing / multiple access Σήματα από/προς διαφορετικούς χρήστες μοιράζονται ένα κοινό κανάλι χρησιμοποιώντας μεθόδους διαίρεσης χρόνου (TDM/TDMA, CSMA), συχνότητας (FDM/FDMA), ή CDMA. Multiplexing: πολυπλεξία, σχετίζεται με το φυσικό επίπεδο και αφορά τον τρόπο που διαφορετικοί χρήστες μοιράζονται τους κοινούς πόρους Multiple access: αφορά στον τρόπο ανάθεσης πόρων και σχετίζεται με το layer 2 του OSI. LTE, WiMAX, 4G Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 36

Multiplexing / multiple access / duplexing (2) Duplexing: Τα σήματα μεταξύ δύο κόμβων (πομπού/δέκτη) με αντίθετη κατεύθυνση μπορούν να διαχωριστούν στο χρόνο (time division duplexing - TDD) ή στη συχνότητα (frequency division duplexing - FDD). Στην περίπτωση του CSMA, δεν τίθεται θέμα duplexing. Frequency Division Duplex (FDD) Downlink frequency Duplex Separation Uplink Time Division Duplex (TDD) UL DL UL DL UL DL UL time Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 37

Multiplexing / multiple access / duplexing (3) Network IEEE 802.15.1 WPAN (Bluetooth) IEEE 802.15.4 LR-WPAN (ZigBee) IEEE 802.11 WLAN (WiFi) Multiplexing / MA / duplexing TDMA / TDD CSMA/CA CSMA/CA IEEE 802.16 WMAN (WiMAX) TDM/TDMA (down/uplink) / TDD or FDD Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 38

Maximum channel data rates Network IEEE 802.15.1 WPAN (Bluetooth) IEEE 802.15.4 LR-WPAN (ZigBee) IEEE 802.11 WLAN (WiFi) IEEE 802.16 WMAN (WiMAX) Maximum data rate 1 Mbit/s (Bluetooth v. 1.2) 3 Mbit/s (Bluetooth v. 2.0) 250 kbit/s 11 Mbit/s (802.11b) 54 Mbit/s (802.11g) 144 Mbit/s Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 39

Διευθυνσιοποίηση (Addressing) Σε ένα περιβάλλον LAN, οι συσκευές διαχωρίζονται από μία μοναδική 48-bit MAC διεύθυνση: Example: 00:90:4B:00:0C:72 00 00 90 90 4B 4B 00 00 0C 0C 72 72 Four bits in a hexadecimal number Σε δίκτυα IPv4 (e.g. Internet), οι κόμβοι διαχωρίζονται από μια μοναδική 32-bit IP διεύθυνση: Example: 124.2.10.57 124 124 2 10 10 57 57 Eight bits in a decimal number Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 40

Δρομολόγηση (Routing) Η δρομολόγηση σε ένα (W)LAN βασίζεται στις MAC διευθύνσεις και όχι στις IP διευθύνσεις. Ένας δρομολογητής (router, που μπορεί πχ να συμπεριλαμβάνεται σε ένα access point) υλοποιεί την αντιστοίχιση μεταξύ αυτών των δύο τύπων διευθύνσεων: (W)LAN device device (W)LAN Router Router IP network Server Server 00:90:4B:00:0C:72 124.2.10.57 00:90:4B:00:0C:72 124.2.10.57 Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 41

Ανάθεση διεύθυνσης (Address allocation) Οι διευθύνσεις MAC σχετίζονται με τις συσκευές του υλικού (hardware devices). Οι διευθύνσεις IP μπορούν να ανατεθούν σε συσκευές (W)LAN είτε σε μόνιμη βάση είτε με δυναμική ανάθεση από ένα κατάλογο διαθέσιμων διευθύνσεων χρησιμοποιώντας το Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Ο DHCP server μπορεί να βρίσκεται σε ένα ξεχωριστό κόμβο στο δίκτυο (πχ στο RADIUS server που προσφέρει και άλλες επιπλέον λειτουργίες) ή να αποτελεί μέρος του δρομολογητή ή του access point όπου γίνεται η ανάθεση διεύθυνσης. RADIUS = Remote Authentication Dial-In User Service Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 42

Network Address Translation (NAT) Από την πλευρά του «μεταφραστή διεύθυνσης» (network address translator -NAT device) στο (W)LAN, οι (W)LAN χρήστες ταυτοποιούνται με ιδιωτικές (επαναχρησιμοποιήσιμες και όχι μοναδικές) IP διευθύνσεις. Από την πλευρά του «μεταφραστή διεύθυνσης» στο Internet, μόνο μία (μοναδική) IP διεύθυνση χρησιμοποιείται. Οι χρήστες ταυτοποιούνται μέσω των διαφορετικών TCP/UDP port numbers. Σε μια επικοινωνία τύπου client server, κάθε εφαρμογή στο server έχει συνήθως ένα συγκεκριμένο TCP/UDP port number (πχ 80 για HTTP), ενώ στους clients ανατίθενται port numbers από ένα κατάλογο. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 43

NAT - παράδειγμα (W)LAN IP network User User 1 User User 2 NAT NAT device device IP address for all users in (W)LAN: 124.0.6.12 Server Server User 1 IP address 10.2.1.57 User 1 TCP port number 14781 User 2 IP address 10.2.1.58 User 2 TCP port number 14782 Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 44

Εφαρμογή: ADSL WLAN router 1) Στη σύνδεση ADSL στο δίκτυο ευρείας περιοχής ανατίθεται μια μοναδική διεύθυνση IP χρησιμοποιώντας DHCP. 2) Υποθέτουμε ότι ο router διαθέτει NAT λειτουργία. Πίσω από το router, στοιδιωτικόδίκτυοlan, στις ενσύρματες και ασύρματες συσκευές LAN ανατίθενται ιδιωτικές διευθύνσεις IP, πάλι χρησιμοποιώντας DHCP. 3) Αν και η δρομολόγηση στο τοπικό δίκτυο βασίζεται στις MAC διευθύνσεις, οι εφαρμογές IP που τρέχουν στις συσκευές LAN χρειάζονται τη δική τους dummy IP διεύθυνση. Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας Α. Αλεξίου 45