Sieci bezprzewodowe Michał Morawski Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, Politechnika Łódzka Spis treści... Ogólne problemy związane z komunikacją bezprzewodową Bezprzewodowe sieci lokalne ¦ IrDA ¦ 802.11 ¦ Bluetooth (802.15) Podstawy komunikacji pakietowej w sieciach komórkowych ¦ DECT GSM Bezprzewodowa pętla lokalna (802.16) ¦ WATM Zasady łączności satelitarnej 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Podstawowe zagrożenia w transmisji ? Dyspersja kanału transmisyjnego ? Fluktuacje w małej skali ¦ Amplituda ¦ Opóźnienie ¦ Kierunek transmisji (kształt głównego listka) Delay (nsj 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Podstawowe zagrożenia w transmisji (c.d.) ? Fluktuacje w dużej skali ¦ Tłumienie w funkcji odległości ¦ Wielościeżkowość transmisji ? Zmienność ścieżki dominującej ¦ Przejścia pomiędzy zanikiem i pojawianiem się ścieżek ¦ Zmienność opóźnienia ¦ Zmienność związana z charakterystykami anten 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Podstawowe zagrożenia w transmisji (c.d.) I V Liczba ścieżek, którymi odbierany jest sygnał -> kanał Rayleigh'a J no H Jl i-^— ni Związek mocy i opóźnienia odbieranego sygnału ULI 0 3 4 6 6 ID 13 A50 4 czerwca 2002 Oatay{na> Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Podstawowe zagrożenia w transmisji (c.d.) u_. ¦ju -95 \ ------------ ¦ ------------ o s ¦ v 1 s ^ 1 30 45 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Podstawowe pasma transmisyjne ? 900 MHz (GSM) ? 1800 MHz (1900 MHz) (GSM) ? 2.150-2.152GHz (Licencjonowane MDS i MMDS (2*6MHz)) ? 2.4 - 2.4835 GHz (Nielicencjonowane ISM) ? 2.5960 - 2.6440 GHz (Licencjonowane MMDS (8*6MHz) ? 2.65 - 2.656; 2.662 - 2.668; 2.674 - 2.68 GHz(Licencjonowane MMDS) ? 5.2 GHz (Hiperlan) ? 5.725 - 5.875 GHz (Nielicencjonowane ISM-UNII) ? 24 - 24.250 GHz (Nielicencjonowane ISM) ? 24.250 - 25.250 GHz (Licencjonowane) ? 27.5 - 28.350 GHz (Licencjonowane LMDS - blok A) ? 29.1 - 29.250 GHz (Licencjonowane LMDS - blok A) ? 31.0-31.075 GHz (Licencjonowane LMDS - blok B) ? 31.075 - 31.225 GHz (Licencjonowane LMDS - blok A) ? 31.225 -31.3 GHz (Licencjonowane LMDS - blok B) ? 38.6-40 GHz (Licencjonowane) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Podstawowe skróty dotyczące pasm radiowych ? ISM = Industrial, Scientific, and Medical ? LMDS = local Multipoint Distribution System ? MDS = Multichannel Distribution Service ? MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service ? UNII = Unlicenced National Information Infrastructure 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 802.11 802.11: Połączenie Tryb z infrastrukturą ¦ BSS = Basic Service Set ¦ ESS = Extended Service Set Tryb ad-hoc ¦ IBSS = Independe Basic Service Set 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 10 Architektura IEEE 802.11 ? Distribution system (DS) ¦ Typowo - sieć przewodowa ? Access point (AP) ¦ Typowo - przełącznik ? Basic service set (BSS) ¦ Stacje współzawodniczące o dostęp do współdzielonego medium ¦ Izolowane i dołączone do szkieletu poprzez AP ? Extended service set (ESS) ¦ Dwa lub więcej BSS połączonych poprzez DS 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 11 Przemieszczenia związane z mobilnością stacji ? Brak przemieszczeń ¦ Stacja się nie porusza ¦ Stacja porusza się w obrębie BSS ? Przemieszczenie BSS ¦ Stacja przemieszcza się od jednego BSS do innego, ale w obrębie tego samego ESS ? Przemieszczenie ESS ¦ Stacja przesuwa się od BSS związanego z jednym ESS do BSS związanego z innym ESS 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 12 802.11: Zadania warstwy fizycznej ? Kodowanie i dekodowanie sygnałów ? Generacja i usuwanie preambuły ¦ Synchronizacja ? Odbiór i transmisja pojedynczych bitów 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 13 802.11: Warstwa fizyczna ? Transmisja w paśmie ISM ? Freąuency Hoping (d=20ms) ¦ Podział na 75 kanałów lMHz ¦ Prędkość transmisji 1 Mbps ¦ Prędkość transmisji 2 Mbps (o ile pozwalają na to wewnętrzne regulacje) ? DSSS ¦ Podział na 14 kanałów 22MHz ? Podczerwień 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 14 802.1lb Prędkość [Mbps] Kodowanie modulacja Prędkość [Mbaud] Bit/Symbol 1 11 (Barker seąuence) BPSK 1 1 2 11 (Barker seąuence) QPSK 1 2 5.5 8 (CCK) QPSK 1.375 4 11 8 (CCK) QPSK 1.375 8 CCK = Complementary Code Keying Istnieje Dynamiczna zmiana prędkości Nie współpracuje z urządzeniami 802.11 FHSK 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 15 802.1 la ? Prędkość transmisji 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps ? Pasmo 5GHz ¦ 52 podnośne ? Modulacja OFDM ¦ A na każdej składowej BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM ? Korekcja błędów kodem splotowym o skuteczności Vi, %, % 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 16 802.11: Warstwa łącza danych ? Adresy MAC ? Obsługa DLC ? Roaming ¦ Lo-nd balancing ¦ 5ul»blllt-r and increrm*ntsi growth -* Transparent to tł» usei 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 17 802.11: Warstwa MAC Dlaczego nie CSMA/CD Konieczność implementacji potwierdzeń Nie można domniemać, że wszystkie stacje się słyszą. CSMA/CA (DCF = Distributed Coordination Function) Algorytm unikania kolizji Stacja czeka na ciszę ? Czas trwania ciszy: Distributed Inter Frame Space Jeżeli cisza trwa - stacja nadaje Jeżeli ktoś się wtrącił - znów czeka na ciszę ? Jeśli cisza trwa, to czeka jeszcze troszkę (losowo) ? Jeśli cisza trwa - nadaje. ? Jeśli nie - wydłuża czas oczekiwania i znów czeka Jeśli stacja odbiorcza odbierze sygnał z poprawnym CRC nadaje ramkę ACK Jeśli ramka ACK nie zostanie odebrana, po pewnym czasie następuje powtórzenie 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 18 802.11: Warstwa MAC (c.d.) ? Czasy związane z warstwą MAC ¦ Short Inter Frame Space - odstęp pomiędzy transmisjami w tym samym dialogu (RTS-CTS, data-ACK) ¦ Point Coordination IFS (PIFS - SIFS+SlotTime = 78|us) Czas na dostęp do medium stacji bazowej -uprzywilej o wany ¦ DIFS=PIFS+SlotTime=128|Lis Oczekiwanie na ciszę w medium ¦ Extended IFS czas na odpowiedź na ramkę, której zawartość jest nieznana (żeby nie było kolizji w VCS) ? Algorytm zmiany czasów w dostępie do medium Random * SlotTime 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 19 Schemat algorytmu DCF whenindiuniisfrcc lon«crlliiinl)IFS 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 20 802.11: Warstwa MAC ? Stacje „słyszą" AP, ale nie słyszą siebie ? Virtual Carrier Sense Pakiet Reąuest To Send (RTS) z informacjami od kogo, do kogo i długość transakcji (pakiet+ACK) AP odpowiada pakietem Clear To Send (CTS) Inne stacje dostosowują się do „usłyszanych" informacji Protokół używany przy transmisji długich ramek ? Fragmentation & Reassembly Prawdopodobieństwo zakłócenia rośnie z długością ramki Mniejszy kłopot z retransmisją uszkodzonego fragmentu Przerwa w transmisji spowodowana przeskokiem na inną częstotliwość ? Algorytm Send-and-Wait 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 21 802.11: Warstwa MAC (c.d.) ? Przyłączenie się do „komórki" ¦ Oczekiwanie na Beacon Frame od stacji bazowej lub od innej stacji ¦ Wysłanie ramki Probe Reąuest i oczekiwanie na odpowiedź ? Proces uwierzytelniania ? Proces przyłączania ? Okresowa synchronizacja poprzez wysyłanie Beacon Frame. u Association, Disassociation, Reassiociation 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 22 802.11: Warstwa MAC (c.d.) ? Tryb asynchroniczny. ? Tryb izochroniczny. ? Tryb energooszczędny. ? Bezpieczeństwo transmisji ? Zasięg ograniczony mocą nadajnika (lOOmW) Brak definicji roamingu w standardzie 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 23 Tryb izochroniczny PCF = Point Coordination Function AP (lub inna stacja -> Point Coordinator) może odpytywać inne stacje Ponieważ PIFS < DIFS, stacja taka jest uprzywilej o wana Stacje odpytywane odpowiadają po czasie SIFS Cykl odpytywania zamknięty jest w tzw. superramce, żeby pozwolić na funkcjonowanie normalnych" stacji 99 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 24 802.11: Warstwa MAC (c.d.) ? Typy ramek ¦ Ramki danych ¦ Ramki sterujące ¦ Ramki służbowe (nietransmitowane do wyższych warstw) ? Format ramki ¦ Preambuła (80-bitów) ¦ SFD(ló-bitów) ¦ Nagłówek PLCP (zawsze IMbps) ? Liczba bajtów w pakiecie ? Prędkość transmisji (0.5, 1, 1.5, 2,..., 4.5 Mbps) ? HEC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 25 802.11: Warstwa MAC (c.d.) ? Format Ramki c.d. ¦ Dane MAC ? Nagłówek MAC ? Dane (0-2312 bitów) ? CRC ? Nagłówek MAC ¦ Rodzaj ramki, retransmisja, Beacon itp. ¦ 4 adresy ? Nadajnika ? Odbiornika ? Ramki w ruchu roamingowym ¦ Numer sekwencji ¦ CRC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 26 Schemat ramki 802.11 N......J 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 27 Komunikacja w podczerwieni ? Zasięg l-2m ? Zasięg zmniejszony 30cm ? Warstwa fizyczna Prędkości ? Async Serial IR 9600-115200 bps ? Sync Serial IR 1.152 Mbps ? Sync 4PPM 4Mbps Realizacja fizyczna ? Charakterystyka kanału Półdupleks Wąska wiązka (kąt połówkowy 15°) Point-to-point Nie ma detekcji kolizji Zakłócenia zewnętrzne (światło fluorescencyjne, słońce, zakrycie nadajnika i) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 28 Komunikacja w podczerwieni (c.d.) ? Warstwa IrLAP zapewniająca adresowanie zbliżone do HDLC ? Warstwa Infrared Link Management Protocol (IrLMP) definiująca SAP. ? Warstwa Tiny Transport Protocol zapewniająca DLC. ? Warstwa IrComm zarządzająca dostępem do medium z warstwy wyższej 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 29 Bezpieczeństwo WEP=Wireless Equivalent Privacy ¦ Uwierzytelnienie typu „challenge" Access Control List w AP 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 30 LLC = Logical Link Control ? Cechy LLC różnicujące 802.11 LLC i inne protokoły sterujące: ¦ Musi spierać wielodostęp, ze względu na współdzielony charakter połączenia ¦ Pewne funkcje warstwy LLC są delegowane do warstwy MAC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 31 Usługi LLC ? Usługi bezpołączeniowe niepotwierdzane ¦ Brak kontroli przepływu ¦ Brak kontroli błędów ¦ Dostarczanie danych nie jest gwarantowane ? Usługi połączeniowe ¦ Ustanawiane jest logiczne połączenie pomiędzy dwoma użytkownikami ¦ Istnieje kontrola przepływu i błędów ? Usługi bezpołączeniowe potwierdzane ¦ Skrzyżowanie powyższych usług ¦ Datagramy są potwierdzane ¦ Połączenie NIE jest ustanawiane 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 32 Różnice pomiędzy LLC i HDLC ? LLC używa trybu asynchronicznego zrównoważonego HDLC (operacja typu 2) ? LLC wspiera niepotwierdzane usługi bezpołączeniowe (operacja typu 1) ? LLC wspiera potwierdzane usługi bezpołączeniowe (operacja typu 3) ? LLC pozwala na multipleksację poprzez użycie LSAP (LLC Service Access Point) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 33 Bluetooth (802.15) Harald Blaatand II „Sinozębny" Harald Sinozębny („Bluetooth") ¦ znany z wojowniczości król duński (940-981 lub 986), pierwszy władca Norwegii Napisy runiczne w jego stolicy (Jelling) głoszą ¦ Ochrzcił Danię ¦ Władał Danią ¦ Wierzył, że wszystkie urządzenia mogą być sterowane zdalnie 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ Co się kryje za pojęciem „Bluetooth" TCP/IP HID RFCOMM Baseband Application Framework and Support _L) Host Controller Interface Link Manager and L2CAP Radio & Baseband i 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 36 Warstwa 1 ? Częstotliwość 2.400-2.4835 GHz (pasmo ISM) ? 79 (lub 23) kanałów o szerokości lMHz, 1600 pseudolosowych skoków/s Sekwencja pseudolosowa powtarza się co 227 ? Moc nadajnika lmW-lOOmW (jeśli regulowana) ? Modulacja GFSK, BT=0.5+-l%, PRBS9 ? Indeks modulacji 0.32+-l% ? Prędkość transmisji lMbps+-lppm 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 37 Wymagania zasilania Częstotliwość ±2% Napięcie ¦ Ze źródeł AC ±10% ¦ Ze źródeł DC ? w samochodach -10%, +30%. ? Zasilanie bateryjne -15%, +15% 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 38 Specyfikacja radiowa ? Klasy nadajników ¦ Klasa 1: Maksymalna moc wyjściowa 100 mW ? Obowiązkowa kontrola mocy Dlaczego? ? Pozwala na osiąganie maksymalnego zasięgu ¦ Klasa 2: Maksymalna moc wyjściowa 2.4 mW ? Kontrola mocy wyjściowej opcjonalna ¦ Klasa 3: Nominalna moc wyjściowa 1 mW ? Najmniejszy pobór mocy 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 39 Schemat 2A GHz Bluetooth rasio Bluetooth link controller Bluetooth manager host 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 40 Warstwa 2 ? Schemat TDD (time division duplex) ? 1 słot = 625|lls ? 1 pakiet=l-5slotów ? Podział pasma ¦ Kanał asynchroniczny + do 3 kanałów synchronicznych ¦ Równoczesne przesyłanie na tym samym kanale obu typów danych ? Kanały synchroniczne 64kbps pełen dupleks ? Kanały asynchroniczne ¦ 723.2kbps+57.6kbps ¦ 2*433.9kbps 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 41 Piconet i scatternet O Master Slave a 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 42 Piconet i scatternet Piconet 1 stacja typu master i do 7 stacji typu slave Tryb aktywny i „zaparkowany" Kanał komunikacyjny nadzorowany przez stację master Wszystkie stacje są zawsze zsynchronizowane Scatternet Piconety dzielą się pasmem poprzez multipleksowanie TD Każdy piconet ma swój własny wzorzec FH Piconety nie są ze sobą w żaden sposób zsynchronizowane W danym obszarze może istnieć do 10 pikonetów 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 43 Warstwa MAC f(k) f(k+2) Master H~r- H- H- 625 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 44 Warstwa MAC m f(k+2) f(k+5) f(k) f(k+3> f(k+5) f(k+5) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 45 Schemat działania ARQ Detekcja błędu - Odbiornik po wykryciu pakietu odrzuca go Potwierdzenie pozytywne Retransmisja po timeoufcie -jeśli odbiornik nie potwierdził pakietu Potwierdzenie negatywne i retransmisja - żądanie powtórnej transmisji pakietu 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 46 Rodzaje połączeń Synchronous Connection Oriented (ACO) ¦ Point-to-point ¦ Połączenie symetryczne ¦ Zarezerwowane słoty w regularnych odstępach czasu ¦ Max 3 połączenia (lub 2 jeśli 2 st. Master) Asynchronous Connection-Less (ACL) Point-to-multipoint Połączenie asymetryczne Słoty nie zajęte przez ACO Tylko jedno połączenie master-slave Możliwe są połączenia asynchroniczne i izochroniczne Pakiety są retransmitowane 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 47 Format pakietów LSB 72 54 0 - 2745 MSB ACCESS CODE HEADER PAYLOAD 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 48 Kod dostępu LSB PREAMBLE 64 SYNC WORD 4 MSB TRAILER | LSB MSB LSB Channel Access Code i o 1 Identyfikator piconetu Device Access Code Sygnalizacja (paging and odp. na paging) Inąuire Access Code General IAC (jakie urządzenia Bluetooth są w zasięgu) ¦ Dedicated IAC (do dedykowanych urządzeń Bluetooth w zasięgu) LSB MSB 1-------- 0 101 LSB o---------- prearnble sync word prearnble sync word Preambuła i trailer Synchronizacja 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 49 Nagłówek LSB 3 AM ADDR TYPE FLOWARON SEQN MSB HEC AMADDR Adres urządzenia ten sam adres jest używany przy transmisji w OBU kierunkach ¦ OOOBroadcast TYPE Rodzaj pakietu ¦ SCO/ACL Liczba slotów na pakiet FLOW - sterowanie przepływem pakietów asynchronicznych ARQN - potwierdzenie (pozytywne lub nie) odebranego pakietu SEQN - parzysty/nieparzysty pakiet (aby wykryć zgubę) HEC - CRC dla nagłówka 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 50 Typy pakietów ? ID - do odpytywania urządzeń (Jest jakiś „nowy"?) ? NULL - Informacja bezpotwierdzeniowa (np. „Mam pełen bufor") ? POLL - do odpytywania urządzeń („żyjesz?") ? FHS - do nadawania sekwencji FH, adresu urządzenia, synchronizacji zegara ? DM1, DM3, DH1 - do zarządzania połączeniem (Data Medium ratę) ? HV1, HV2, HV3 - transmisja głosu (SCO) ? DV - głos + dane (SCO) ? Inne 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 51 Treść pakietu ? Typ „voice" = transmisja synchroniczna - 240 bitów ? Typ „data" = transmisja asynchroniczna ¦ Nagłówek ? LCH nr kanału logicznego (2 bity) ¦ Pocz. L2CAP Kontynuacja L2CAP ¦ Wiadomość LMP ? FLOW (1 bit) ? Długość (5 lub 9 bitów - do ramek wieloslotowych) ¦ Dane właściwe ¦ CRC(lóbit) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 52 Treść pakietu „data" 2 1 L_CH FLOW LENGTH 2 1 L CH FLOW I II UISI-DEFINED 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 53 Korekcja błędów 1/3 2/3 ¦ Każde 10 bitów za pomocą skróconego kodu Hamminga zamieniane na 15bitów ARQ ¦ Piggyback ¦ Nienumerowane potwierdzenia (nie ma okna) ¦ Pakiety mają 1-bitowy numer sekwencyjny ¦ Zwielokrotnianie pakietów rozgłoszeniowych 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 54 Kanały logiczne ? Link Control ¦ ARQ, Flow Control, charakteryzacja zawartości ¦ Zamapowane na nagłówek pakietu ? Link Manager ¦ Kontrola połączenia master-slave ? User Asynchronous/User Isochronous ¦ Ewentualnie dzieli dane użytkownika (L2CAP) i wysyła ¦ Kanały izochroniczne wynikają z czasu dostępu do kanału z wyższych warstw ? User Synchronous ¦ Kanały SCO 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 55 Kodowanie zawartości pakietu D' D' data in {LSB tirst) D7 C V €) data out „Wybielanie" danych przed FEC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 56 Współpraca z wieloma stacjami zależnymi ITX mastpr | 1 1 2 2 1 1 i ń n 1 1 1 I TX I i lnv S|dVL 1 | rtA I I I I I | TX I slave 2 i RX i Master'7 jako pojęcie logiczne Taka stacja, która inicjuje połączenia Synchronizacja zegara Zegar ma okres 1 dzień (min) i rozdzielczość 312.5us 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 57 t Stany CONNECTION 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 58 Procedura, Jnąuiry" ? Potencjalny „master" identyfikuje urządzenia w zasięgu chętne do rozmowy ¦ Wysyła pakiet ID z inąuiry access code (IAC) ¦ Przechodzi w stan Inąuiry ? Odbiornik odbiera „inąuiry" ¦ Wchodzi w stan „Inąuiry Response" ¦ Odpowiada pakietem FHS z adresem i informacjami na temat czasu ¦ Przechodzi w stan „Page scan" 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 59 Procedura „Page Master wykorzystuje adres urządzenia do obliczenia sekwencji FH Master wysyła pakiet ID z device access code (DAC) dla konkretnego slave'a Slave odpowiada pakietem DAC ID Master odpowiada pakietem FHS Slave potwierdza pezez DAC ID Slave przechodzi do stanu „Connection" 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 60 Tryby połączenia stacji Slave ? Active - uczestniczy w pikonefcie ¦ Nasłuchuje, nadaje i odbiera pakiety ? Sniff - tylko nasłuchuje w określonych słotach ? Hołd - częściowo uczestniczy w pikonecie ¦ Nie słucha pakietów ACL ¦ Znajduje się w trybie o obniżonym poziomie poboru mocy ¦ Może uczestniczyć w komunikacji SCO ? Park - Nie bierze udziału w komunikacji w pikonecie ¦ Tym niemniej pozostaje jego częścią 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 61 Inne ? Algorytmy skakania po częstotliwościach ? Bluetooth audio ¦ Logarytmiczne PCM ¦ Continous Yariable Slope Delta Modulation 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 62 Adresowanie urządzeń LSB 24 3 16 MSB LAP UAP NAP Schemat zaczerpnięty z 802.* ¦ LAP (Lower address part) ¦ UAP(Upper address part) ¦ NAP(Non significant address part) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 63 Bezpieczeństwo komunikacji ? Szyfrowanie może być zaimplementowane sprzętowo ? Szybkie skakanie po kanałach (1600 /sek) ? Mały zasięg ? Uwierzytelnienie połączenia ¦ Na podstawie 128-bitowego klucza połączenia ¦ Może być w obu kierunkach ? Szyfrowanie przesyłanych danych ¦ Cały ruch ¦ 128 bitowy klucz ? Inicjalizacja-PIN. 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 64 Bezpieczeństwo PIN 1 Link Key n Authentication Encryption Key Encryption PIN User Input n (Initialization) Link Key n (possibly) Permanent Storage Encryption Key Temporary Storage 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 65 Link Manager Protocol ? Zestawienie połączenia ? Konfiguracja połączenia ? Bezpieczeństwo połączenia ? Zarządzanie mocą nadawania ¦ Także przechodzenie w tryb parkowania 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 66 LMP PDU ? Czas i synchronizacja ¦ Prośba o offset zegara ¦ Informacja o offsecie zegara ¦ Żądanie informacji o dokładności zegara ? Możliwości stacji ¦ Wersja LMP ¦ Specyficzne możliwości nNp. zaimplementowane kodeki 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 67 LMP PDU ? Sterowanie trybem pracy ¦ Przełączanie się z roli master na slave i odwrotnie ¦ Żądanie nazwy ¦ Rozłączenie ¦ Przejście w tryb Hołd ¦ Przejście w tryb Sniff ¦ Przejście w tryb Park ¦ Sterowanie mocą nadajnika ¦ Quality of service ¦ Sterowanie pakietami typu multislot ¦ Schemat powiadamiania ¦ Nadzór kanału komunikacyjnego 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 68 Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) High Iev9l prolocol or applicatinns Natwnrk Laye-r L '—— high le-vel praiocol or applicatbns Network Ljyer \7 L2CAP o Baseband Ućita Link Physical Device #1 Device #2 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 69 L2CAP ? Zapewnia protokół warstwy łącza dla wielu rodzajów transmisji w warstwach wyższych ? Polega na niższych warstwach w kwestii przepływu danych i odporności na błędy ? Używa kanałów ACL, nie używa kanałów SCO ? Dostarcza protokołom warstwy wyższej dwóch alternatywnych usług ¦ Usług połączeniowych ¦ Usług bezpołączeniowych 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 70 Kanały logiczne L2CAP ? Bezpołączeniowe ¦ Każdy kanał jest jednokierunkowy ¦ Używany do transmisji master -> wiele stacji slave ? Połączeniowe ¦ Każdy kanał jest dwukierunkowy ? Signalizacyjny ¦ Pozwala na wymianę informacji pomiędzy warstwami L2CAP 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 71 Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) SDP RFCOMM TCS Audio LMP L2CAP Voice | | | ACL SCO Baseband Multipleksacja protokołów Segmentation and Reassembly QoS Zarządzanie grupami urządzeń (multicast) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 72 Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) ? L2CAP NIE ¦ Transmituje danych przez SCO ¦ Nie dba o poprawność danych (retransmisje, CRC itp.) ¦ Nie zapewnia niezawodnych kanałów multicastowych ¦ Nie wspomaga globalnego systemu nazw 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 73 Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) Cofirection-ori&nt&d dala channel Cannactionless dala channel Skjnalirty channal L2CAP Enlity Dovica L2CAP Entity Davica#3 Devica #4 Komunikacja na bazie kanałów 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 74 Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) ? Pakiety L2CAP Kanał połączeniowy -------------------- L2CAP H&ader Lengłi Cłiannel ID Infamnalion fpayload) LSB 16 MSB Kanał bezpołączeniowy LSB byteO bytel byte2 byte3 Length Channel ID (DkOD02) PSM Infnrmation (payload) Information (conrt.) MSB Wielkość danych 48-65535 oktetów 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 75 L2CAP - QoS 0 31 0x03 length=22 Flags service typc Token Ratę Token Bucket Size (bytes) Peak Bandwidth (bylcs/second) Latency (micnoseoonds) Delay Variatior (rricrosecords) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 76 Service Discovery Protocol n Do tego, żeby klienci poszukali żądanej usługi ? Bazuje na tzw. klasie usług ? Nie jest konieczna dokładna znajomość charakterystyki usługi 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 77 Sieci komórkowe GSM Frad ł Each Mobile Station can&istSi of Mobile EquipmL-n1 (ME) snd Subscriber IfJentity MDdule(SlM) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 79 GSM c.d. ? Stacj a ruchoma ¦ Mobile Eąuipment ¦ Moduł Subscriber Identity Module ? Stacja bazowa ¦ Base Transmitter Station ¦ Base Station Controller ? Infrastruktura sieciowa - Mobile Switching Center ¦ Lokalizuje stacje ruchome ¦ Zestawia połączenia ¦ Zarządza bezpieczeństwem połączeń ¦ Zarządza BSC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 80 GSM c.d. ? Zadania MSC c.d. ¦ Zarządza zasobami ¦ Monitoruj e j akość sieci ¦ Tworzy dane do bilingu ¦ Zarządza bazami danych ? Rozproszona baza Home Location Register definiująca użytkowników własnej sieci ? Baza danych Visitors Location Registers definiująca „obcych" zalogowanych do sieci. ? Authentication Center gdzie znajduje się kopia tajnego klucza z każdej karty SIM ? Eąuipment Identity Register - lista urządzeń znajdujących się w sieci (każde ma unikalny numer) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 81 GSM Struktura komórek ? Komórki ? Kształt komórek ¦ „Komórka jest sześciokątem, czyli okręgiem o ośmiu wierzchołkach" (©Polskie Radio) ? Adaptacja anten ? Mikrokomórki ? Pikokomórki 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 82 Podział częstotliwości 124 kanały po 25 MHz każdy (FDMA) Każdy kanał podzielony na szczeliny czasowe (TDMA) ME może być w stanie ¦ Idle Dedicated 1 w w J Podział pasma na kanały fizyczne w GSM 900 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 83 GSM: 2 rodzaje kanałów Traffic Channels 26-fra ma muttifram i* 1 o -i 1 2 3 | ... 24 251 r^---^—^__ ^-- __ — —- T o 1 - 1 2 1 3 1 s e 8 Burst p _---~ *¦ TDK ^—- IA fram ^—--** \ 1*1 57 H 26 M Normal bursł Burst Period =15/26 ms Ramka TDMA = 120/26 ms (kanał fizyczny) 26 ramko wa multiramka (120ms) ? 24 ramki „traffic" ? 1 ramka Slow Associated Control Channel SACCH ? 1 ramka nieużywana 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 84 GSM Hierarchia ramek i pakietów 1— 1 "v \/ —^^——~~~__ n 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 85 GSM: 2 rodzaje kanałów (c.d.) ? Kanały sterujące Używane s stanie „idle" W celu przejścia w stan „dedicated" W stanie „dedicated" do monitorowania kanału Broadcast Control Channel BCCH (Do identyfikacji BS, ramek rozgłoszeniowych i do alokacji częstotliwości) Freąuency Correction Channel FCCH i Synchronization Channel SCH (Do synchronizacji, definiowania parametrów fizycznych -słoty, pozycja w słotach itp.) Random Access Channel RACH, na którym ME żądają dostępu do sieci Paging Channel PCH - do lokalizacji ME Access Grant Channel AGCH przyznający kanał w odpowiedzi na żądanie RACH 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 86 GSM: kodowanie głosu 13 bitów, 8 MHz Kodowanie Regular Pulse Exited - Liner Predictive Coder (RPE - LPC) Podział na próbki 20ms Bity klasy łasą kodowane na 2 bitach w oparciu o 4 poprzednie bity \ \ 4 czerwca 2002 Sposób kodowania kanału rozmownego Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 87 GSM: Kodowanie głosu (inne aspekty) ? Nieciągła transmisja ¦ Jak słucha, to ME stara się generować szum tłumiący hałas tła ? Regulacja mocy sygnału 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 88 GSM Aspekty sieciowe Warstwa druga - uproszczony SS7 (ISDN) Urn GSM Liysr3 Layer2 Lay*r 1 Mobile Station Station oł.ltlOII Controller Mobile Switching Center 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 89 GSM Warstwa 3 Radio Resource Mgmt ? ME w stanie „dedicated" do konfiguracji kanałów radiowych ? Ponadto zarządza ¦ Regulacj ą mocy sygnału ¦ Nieciągłą transmisj ą ¦ Odpowiadaniem na PCH ¦ Przemieszczaniem ? Przełączanie na inny kanał w tej samej komórce ? Przełączanie na inny kanał w obrębie tej samej BSC ? Przełączanie na inny kanał w obrębię tej samej MSC ? Przełączanie na inny kanał w obrębie działania innego MSC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 90 GSM Warstwa 3 Radio Resource Mgmt ? Inicjowanie przełączania ¦ MSC (zrównoważenie obciążenia) ¦ ME - zawsze przegląda 16 BCCH i wybiera 6 najlepszych kandydatów i transmituje tę informację do BSC co najmniej co sekundę ¦ Strategie ? Pogorszenie się warunków - najpierw zwiększanie mocy, potem przełączanie (proste ale powoduje interferencje) ? Pogorszenie się warunków - najpierw przełączanie, potem zwiększanie mocy (nie ma interferencji ale skomplikowane) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 91 GSM Warstwa 4 Mobility Mgmt Jak określić gdzie jest ME ¦ Jak tylko zmieni komórkę to informacja do MSC - wada duży ruch „śmieciowy" ¦ Zawsze poszukuje ME - wada długo zestawia połączenie ¦ Metoda pośrednia - znane jest tylko MSC, w którym znajduje się ME. Current MSC SS7 acldress/routir^g, nurnber ^- Subscriberrs HLR 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 92 GSM Warstwa 5 Connection Mgmt Uwierzytelnianie i bezpieczeństwo AuC generuje liczbę losową i wysyła do ME ME korzystając z tej liczby i algorytmu A3 zapisanego w SIM generuje odpowiedź W czasie rozmowy ta liczba, a także numer ramki TDMA, jest używana przez algorytm A8 do generowania liczby, z którą XORowane są wszystkie wysyłane dane. Wykonanie połączenia Mobile Siation (GMSC T_________________ Mfłbile——^^^ ^~~~~~~~~~-*-^_________ I Subscribcrs VT_R Station Roamin^v| Subscribcrs Hl.R I________________________I \lirmhiJT BSS w oparciu o RLC/MAC (Radio Link Control/Medium Access Control) ¦ zapewnienie funkcjonalności potrzebnej do wykonywania funkcji sterującymi między elementami SGSN i BSS 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 103 GPRS i model OSI From UDR, Network Data Link Phyacal «i lvi. i^iri .--------------- SMSJL"1^ [ MM LLC H B85GP ] [ MTP2 1 LAPv5 7t 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 104 Usługi GPRS Typy połączeń Point-to-point ? Połączeniowa ? Bezpołączeniowa Point-to-multipoint ? W wersji 1.0 niedostępna ? PTM-Multicast - do użytkowników w danym obszarze (grupa lub wszyscy) ? PTM-Group - do grupy użytkowników niezależnie od tego gdzie są QoS Profile użytkowników Priorytet (wysoki, średni, niski) Niezawodność (3 klasy - pstwa utraty lub duplikacji, błędu) Opóźnienie (wewnątrz sieci GPRS) - opóźnienie 95% Przepustowość (PCR, SCR) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 105 Ruting GPRS ? Logowanie się do sieci ? Kanał przywoławczy (Paging) ? RAI = Routing Area Identity ? CI = Celi Identifier 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 106 GPRS i Internet NAT Czy można tworzyć VPN? ¦ RSIP = Realm Specific IP 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 107 DECT ? Będzie przedmiotem wykładu w przyszłości ? W tym roku brakło czasu © 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 108 „Ostatnia mila" bez przewodów Wireless Local Loop ? Technologia przewodowa „ostatniej mili" ¦ Potrzeba niezawodnego, szybkiego dostępu dla subskrybentów ? Domowych ? Komercyjnych ? Urzędów ? ISDN, xDSL, cable modems ¦ Bardzo droga na terenach zurbanizowanych ? Wireless local loop (WLL) ¦ Wąskopasmowa - zastępująca istniejące łącza „głosowe' ¦ Szerokopasmowa - zapewniająca szybką łączność dwukierunkową dla głosu i dla danych 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 110 " Konfiguracja WLL links ttesidence Offict huiLding mnim mmm mfi ¦ ¦ mmS Governm«nt (igency 4 czerwca 2002 Figurę 1L9 WLL Co n figu ratio n Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 111 Zalety WLL w stosunku do sieci przewodowych ? Koszt - Systemy bezprzewodowe są znacznie tańsze ze względu na brak konieczności instalowania kabli ¦ Szczególnie istotne - w terenie zurbanizowanym ? Czas instalacji systemów WLL jest znacznie krótszy niż systemów przewodowych ? Selektywna instalacja - urządzenia dostępowe (radio) mogą być instalowane u subskrybenta czasowo. ¦ W systemach przewodowych, kable są instalowane w oparciu o przewidywania dot. ruchu w danym obszarze. 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 112 WLL a propagacja fal radiowych ? Większość sieci WLL używa fal milimetrowych (lOGHzdook. 300GHz) ¦ Powyżej 25GHz pasma są praktycznie nieużywane ¦ Dla takich częstotliwości nie ma problemu szerokości pasma ¦ Można używać małych nadajników ¦ Można używać adaptacyjnych macierzy anten (adaptive antenna arrays) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 113 WLL a propagacja fal radiowych ? Fale milimetrowe charakteryzują się pewnymi niepożądanymi cechami ¦ Tłumienie (wobec braku przeszkód) zwiększa się z kwadratem częstotliwości ¦ Powyżej 1 OGHz, efekt tłumienia związany z deszczem. Wilgotnością powietrza, absorpcją fal przez gazy jest znaczny ¦ Straty związane z wielościeżkową transmisją są całkiem duże 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 114 Strefa FresneFa Jaki obszar wokół ścieżki widoczności nadajnik <-> odbiornik powinien nie zawierać przeszkód? ¦ Obiekty wewnątrz ciągu koncentrycznych kół ścieżki widzialności mają wpływ na komunikację Promień pierwszej strefy FresneFa jest: S + D S = odległość od nadajnika D = odległość od odbiornika 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 115 Absorpcja atmosferyczna ? Fale radiowe o częstotliwościach powyżej lOGHz są wrażliwe na absorpcję na molekułach ¦ Szczytowe pochłanianie przez wodę -^ ok. 22GHz ¦ Szczytowe pochłanianie przez tlen -^ ok. 60GHz ? Najkorzystniejsze okna w komunikacji: ¦ 28GHz do 42GHz ¦ 75GHz do 95GHz 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 116 Efekt deszczu Tłumienie związane z deszczem (mgłą) ¦ Obecność kropli znacząco pogarsza wydajność i niezawodność połączenia ¦ Wpływ kropli zależy od ich kształtu, rozmiaru i gęstości Przyjmuje się że tłumienie związane z deszczem jest mniej - więcej 99 A = aR A = tłumienie (dB/km) R = siła opadu (mm/h) a i b zależy od rozmiarów i „gęstości" opadu 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 117 Efekt związane z roślinnością ? Drzewa w pobliżu odbiornika (najczęściej subskrybenta dlaczego?) powodują wielościeżkową transmisję ? Efekt wielościeżkowości od koron drzew związany jest z dyfrakcją, interferencją i rozpraszaniem ? Pomiary wskazują, że drzewa nie powinny się znajdować wewnątrz 60% pierwszej strefy FresneFa ? Na efekt wielościeżkowości wpływa wiatr 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 118 Multipoint Distribution Service (MDS) ? Multichannel multipoint distribution service (MMDS) ¦ Znany także jako „bezprzewodowy kabel" (wireless cable) ¦ Używany głównie przez subskrybentów SOHO ? Local multipoint distribution service (LMDS) ¦ Właściwy dla większych firm żądających szerszego dostępu do danych 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 119 Zalety MMDS Sygnały MMDS mają większą długość (i większy zasięg) Wyposażenie jest znacznie tańsze Sygnały MMDS są bardziej odporne na deszcz, mgły i przeszkody 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 120 Zalety LMDS ? Duża prędkość transmisji danych ? Możliwość dostarczania sygnału wideo, telefonii i danych ? Tanie w porównaniu do instalacji kablowych 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 121 Standardy 802.16 ? Użycie mikrofal do konstrukcji łącz bezprzewodowych ? Używa pasm licencjonowanych ? Służy do łączności metropolitalnej ¦ W szczególności jako ISP ¦ Umożliwia transmisję szerokopasmową (>2 Mbps) ? Używa architektury point-to-multipoint ze stacjonarnymi antenami montowanymi na dachach, kominach itp. ? Dostarcza wydajnego transportu w sieciach heterogenicznych zapewniając QoS. 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 122 Architektura Protokołu IEEE 802.16 Video Digital Ttlephon> ATM Uridged LAN liaik lliiul VirlLjal Franie relay OSI Link lj OSI Convcrgcnoc Mudium Access Cojitrol Transmissioji Phvslcal 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 123 Protocol Architecture ? Warstwa fizyczna ? Warstwa MAC ? Funkcje warstwy zbieżności: ¦ Pakowanie PDU warstwy wyższej do ramek 802.16 MAC/PHY. ¦ Mapowanie adresów warstwy wyższej na adresy 802.16 ¦ Translacja parametrów QoS pochodzących z warstw wyższych na format 802.16 MAC ¦ Adaptacja zależności czasowych z warstw wyższych na odpowiednie usługi 802.16 MAC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 124 Usługi IEEE 802.16.1 Cyfrowa transmisja multikastowa audio/video Telefonia cyfrowa ATM IP Mostowane LAN Sieci Back-haul Frame relay 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 125 Sieci Back-Haul Sieci Back-Haul są używane do przesyłania danych pomiędzy odległym POP a centralną lokalizacją FtdHiu A Central Location Hub or Switcli 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 126 Usługi IEEE 802.16.3 Transport głosu Transport danych Bridged LAN 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 127 Format ramki IEEE 802.16.1 ¦1S nr 56 bils II bits Jl tłits MAt: Header Pgyload(uptiwml) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 128 Format ramki IEEE 802.16.1 ? Nagłówek - Informacja o protokole ¦ Downlink header - używany przez stację bazową ¦ Uplink header - używany przez subskrybenta do przekazywania wymagań w stosunku do pasma do stacji bazowej ¦ Bandwidth reąuest header - używany przez subskrybenta do żądania dodatkowego pasma ? Payload - albo dane z warstwy wyższej albo wiadomość sterująca MAC ? CRC 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 129 Wiadomości zarządzające MAC ? Opis kanału „Uplink" i „Downlink" ? Definicja dostępu typu „Uplink" i „Downlink" ? Żądanie zakresu szczelin ? Żądanie rejestracji, odpowiedzi i potwierdzenia ? Żądanie kluczy transmisji ? Żądanie dynamicznych usług, zmian, usuwania usług, odpowiedzi i potwierdzenia ? Żądania dostępu do usług multikastowych ? Zarządzanie typem transmisji w kanale „downlink" ? Potwierdzenia ARQ 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 130 Warstwa fizyczna -Transmisja „Upstream ? Technika DAMA-TDMA ? Korekcja błędów kodami Reed'a-Solomon'a ? Schemat modulacji oparty o QPSK 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 131 Warstwa fizyczna -Transmisja „Downstream ? Tryb „Continuous" ¦ Dla ciągłych transmisji strumieniowych (audio, video) ¦ Prosty schemat TDM regulujący dostęp do kanału ¦ Dupleksacja FDD (tak jak w GSM) ? Tryb „Burst" ¦ Do ruch opartego na IP ¦ Dostęp do kanału transmisyjnego DAMA-TDMA ¦ Duleksacja ? FDD z adaptacyjną modulacją ? freąuency shift division duplexing (FSDD) ? time division duplexing (TDD) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 132 Bezprzewodowe sieci ATM (Wireless ATM) Po co komu WATM? Telefonia ruchoma 3 i 4 generacji Rozszerzenie multimedialnych możliwości przenośnych komputerów ¦ PC ¦ Palm ¦ PDA (Personal Digital Assistant) Komórkowe LANy Komunikacja satelitarna 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 134 Zalety WATM To samo środowisko dla sieci bezprzewodowych i przewodowych Łatwość tworzenia oprogramowania „plug-in' Możliwość zapewnienia prędkości transmisji rzędu 10- 100 Mbps Stosunkowo niewielkie zużycie pasma 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 135 Zalety WATM c.d. Zapewnienie QoS (Q.2931) Połączenie ad-hoc Integracja............. Aktualnie —> we wczesnej fazie komercjalizacji Z czasem tania alternatywa dla SONET i ADSL/YDSL 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 136 Wady WATM Cena Pojemność ograniczona do jikomórek i pikokomórek Aktualnie prędkość stacji ograniczona do prędkości pieszego -5-10 km/h 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 137 ymagania szeroKopasmowycn aplikacji Typ aplikacji Stopień mobilności Wymagana prędkość transmisji [bps] Klasa usług Telefonia W,Ś,N 9.6k - 64k CBR Wideofon lub kamera Ś,N 384k-6M CBR, VBR E-mail Ś,N ~1M (peak) GBR / ABR / UBR Dostęp do internetu (st ruchoma) N -5M-10M GBR / ABR / UBR, VBR Dostęp do internetu (st nieruchoma) Nie dotyczy -10M-25M GBR / ABR / UBR, VBR Wideo na żądanie Nie dotyczy -10M-25M CBR, VBR 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 138 Składniki WATM ATM Host (Serwer) StabdardowyUNI 'ATM KomórkiATM Mobile UNI KomórkiWATM Stacja bazowa 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 139 Podstawowa architektura WATM ? Typowe przełączniki ATM DLC Protokół mobilności Dostęp do medium (PHY) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 140 Sieci podkładowe GSM IS-136 CDMA IEEE812.il Lub ... 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 141 Zakres częstotliwości WATM Zasięg 100-500m W USA ¦ 5.15-5.25 MHz (200mW) ¦ 5.25 - 5.35 MHz (1W) ¦ 5.725 - 5.525 MHz (4W) Wkrótce -> 28 i 60 GHz W Europie ¦ Hiperlan 1 —> 5.15 -5.25 GHz (lOOmW) ¦ Hiperlan 2,3 -»• 5.3 - 5.7 GHz (1W) Wkrótce -> 40 i 60 GHz 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 142 Zakres częstotliwości WATM ? Pasmo ISM (Industrial, Scientific & Medical) - 2.4 GHz ale bez zachowania QoS ¦ Dlaczego nie metoda LBT (listen before talk) ¦ CSCC Common Spectrum Coordination Channel ? LMDS (Local Multipoint Distribution System) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 143 Warstwa fizyczna c.d. ? Typowo ok. 25Mbps ? Dla VC ¦ 2 - 5 Mbps (średnio) ¦ 5 - 10 Mbps (szczytowo) ? Ale modem musi mieć krótką preambułę ? Musi umieć tolerować jitter rzędu 100 - 500ns 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 144 Warstwa fizyczna c.d. Używane modulacje (brak standardu) ¦ OPSK/GMSK ¦ QAM ¦ OFDM ¦ WCDMA 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 145 Komórka WATM Celi Seq Nr Typ RSN Typ RSN Standardowa komórka ATM (53bajty) Mobile ID Mobile ID Mobile ID Mobile ID liczba żądanych Pierwszy przyznany slotów RT slot RT Zarezerwowane Liczba slotów CRC16 CRC16 CRC16 CRC16 CRC16 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 146 cscc Kanał 1 Kanał 2 Kanał 3 Kanał 4 Kanał N CSCC Inny protokół WATM - usługa A WATM - usługa B Okresowe żądania (nr kanału, parametr usługi, priorytet itd.) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 147 MAC (do stacji mobilnych) Identyfikator AP Nr ramki TDMA Liczba slotów sterujących DL Liczba slotów UL z zawart. Liczba komórek z danymi DL Rozmiar superramki Zarezerwowane (8 bajtów) CRC16 Część ramki TDMA (1-2ms) Preambuła modemu Komórka WATM (56 bajtów) 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 148 MAC (od stacji mobilnych) Liczba komórek z danymi Liczba slotów sterujących DL Mobile ID Zarezerwowane (8 bajtów) CRC16 Część ramki TDMA (1-2ms) Preambuła modemu Preambuła modemu Aloha 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 149 DLC ? Dlaczego istnieje konieczność DLC w WATM ¦ UBR, ABR, GBR ¦ CBR, VBR ? Opóźnienia ? Poprawa efektywnego pasma 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 150 Protokół zmiany stacji bazowej Q.2931 ? Powiadomienie o przejęciu ? Powiadomienie ze strony „starej stacji" serwera MPOA. ¦ 1 ? Utworzenie nowego połączenia (istnieją oba) ? Zmiana aktywnego połączenia ? Zamknięcie „starego połączenia" ¦ 2 ? Przekierowanie istniejącego połączenia 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 151 QoS w WATM Dlaczego trudniej jest zapewnić QoS Renegocjacja QoS 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 152 Komunikacja satelitarna ? W przyszłym roku ©... 4 czerwca 2002 Michał Morawski, Samodzielny Zakład Sieci Komputerowych, PŁ 153 Wydaje się, że ten temat będzie coraz bardziej obfity Ale jak dla Państwa, tyle wystarczy.