15 1 Wireless Network Mobility Cost Saving Saving

15 -1 無線網路簡介 無線網路 (Wireless Network) 的優點 高移動性 (Mobility) 節省建設費用 (Cost Saving) 縮短建構時間 (Saving Time) 克服環境困難 (Difficult-to-Wire) 無線網路的缺點 電波干擾問題 (Radio Interference Problem) 保密問題 (Security Problem) 連線問題 (Connection Problem) 架設問題 (Installation Problem) 標準問題 (Standard Problem) 電源管理問題 (Power Management Problem) 無線網路的類別 無線區域網路 (Wireless LAN, WLAN) 無線寬頻網路 (Wireless Broadband) 無線長程網路 (Wireless Long-Hual) 無線區域通訊 (Wireless Local Communication) 2

15 -2 無線網路的傳輸技術 (一) 無線網路之共用頻道 ISM (Industrial, Scientific Medical) 頻道 • 902 ~ 928 MHz • 2. 4 ~ 2. 4835 GHz • 5. 725 ~ 5. 850 GHz 3

15 -2 無線網路的傳輸技術 (三) 展頻通訊模型 虛擬雜訊序列 (Pseudo-Noise Sequence, PNS) 展頻技術： • 跳頻展頻 (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) • 直接序列展頻 (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) 5

15 -5 CDMA 多重存取技術 (一) 無線電傳輸之多重存取技術 分頻多重存取 (Frequency Division Multiple Access, FDMA) 分時多重存取 (Time Division Multiple Access, TDMA) 分碼多重存取 (Code Division Multiple Access, CDMA) 分域多重存取 (Space Division Multiple Access, SDMA) 混合式多重存取 (Hybrid Multiple Access, HMA) 10

15 -6 紅外線傳輸技術 (二) 紅外線傳輸模式 (Infrared Data Association, IR/DA) 直接光束 IR (Direct Beam IR, DB/IR) 全向性 IR (Ominidirectional IR, Omini/IR) 散射式 IR (Diffused IR, DF/IR) Omini/IR 13

15 -6 紅外線傳輸技術 (三) 紅外線調變技術 脈衝位置調變 (Pulse Position Modulation, PPM) 　 資料位元 16 -PPM： 16 -PPM 調變記號表 16 -PPM 調變記號 00000000001 0000000010 0011 0000000100 0010 0000001000 0110 00000010000 0111 00000100000 0101 000001000000 0100 000010000000 1100 000000010000 1101 000000100000 1111 00000100000 1110 00001000000 1010 0001000000 1011 0010000000 1001 010000000 14 100000000 1000

15 -7 IEEE 802. 11 系列規範 (一) IEEE 802. 11 系列規範 準 　 頻帶 傳輸速率 展頻技術 調變技術 傳輸距離 IEEE 802. 11 2. 4 GHz 2 Mbps DSSS/FHSS BPSK/QPSK 100 公尺 IEEE 802. 11 b 2. 4 GHz 11 Mbps DSSS BPSK/QPSK 100 公尺 IEEE 802. 11 a 5 GHz 54 Mbps OFDM 50 公尺 IEEE 802. 11 g 2. 4 GHz 54 Mbps DSSS OFDM 100 公尺 IEEE 802. 11 WLAN 網路特性 傳輸速率： 1 Mbps、2 Mbps、11 Mbps (802. 11 b)、54 Mbps (802. 11 a) 訊框：IEEE 802. 11 訊框 傳輸媒介：無線電 (2. 4 GHz、5 GHz)或紅外線 (850 ~ 900 nm) 通訊協定：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CA) 傳輸模式：分散式協調功能 (DCF) 與集中式協調功能 (PCF) 兩種。 安全性：認證 (Authentication) 與資料隱密 (Privacy) 功能。 15

15 -8 WLAN 網路架構 (二) 基礎架構 (Infrastructure)網路 由擷取點 (Access Point) 為通訊中心 網路元件： • • • 作站 (Station) 擷取點 (Access Point) 基本服務集 (Basic Service Set) 分散式系統 (Distributed System) 擴充服務集 (Extended Service Set) 18

15 -9 WLAN 服務架構 (一) WLAN 網路服務運作系統 作站服務 (Station Service) 分散式系統服務 (Distributed System Service) • 聯結服務 (Association) • 取消聯結服務 (Disassociation) • 分送服務 (Distribution) • 整合服務 (Integration) • 重聯結服務 (Re-association) 20

15 -10 CSMA/CA 協定 (一) CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) IEEE 802. 11 MAC 通 訊協定 『無線乙太網路』 (Wireless Ethernet) 無線電波上非常困難偵 測碰撞現象 22

15 -10 CSMA/CA 協定 (二) CSMA/CA 運作模式 分散式協調功能 (Distributed Coordination Function, DCF) • 競爭式服務 (Contention Service) 集中式協調功能 (Point Coordination Function, PCF) • 無競爭式服務 (Contention-Free Service) 23

15 -11 CSMA/CA 運作模式之一 (二) RTS/CTS 協調功能 確認 (Acknowledge, ACK) 要求傳送 (Request to Send, RTS) 允許傳送 (Clear to Send, CTS) 26

15 -11 CSMA/CA 運作模式之一 (三) 虛擬載波偵測 (Virtual Carrier Sense) 網路配置向量 (Net Allocation Vector, NAV) 27

15 -12 CSMA/CA 運作模式之二 (一) 集中式協調功能 (Point Coordination Function, PCF) 提供『無競爭』(Contention Free) 服務 集中協調者 (Point Coordinator) • 擷取點 (Access Point) 負責 集中式協調元件： • 可輪詢 作站 (CF_Pollable) • 非輪詢 作站 (Non_CF_Pollable) • 無競爭輪詢 (Contention Free Poll, CF_Poll) 30

15 -14 WEP 有線等效保密法 (二) WEP 演算法的加密過程 初始向量 (Initial Vector, IV) 密匙 虛擬亂數產生器 (Pseudo Random Number Generator, PRNG) 完整演算法 (Integrity Algorithm) • CRC 除法器 37

15 -15 IEEE 802. 11 訊框格式 (一) MSDU (MAC Service Data Unit) 訊框分割 上層協定資料單元：如 LLC 層 (LLC_PDU) 分割為若干個 MPDU (MAC Protocol Data Unit) 切割臨界值 (Fragmentation Threshold) 流量控制： • 採用 Stop-and-Wait 法 39

15 -15 IEEE 802. 11 訊框格式 (二) MPDU (MAC Protocol Data Unit) 訊框格式 訊框標頭 (Header) 訊框實體 (Frame Body) 訊框檢查序列 (Frame Check Sequency) 40

15 -17 IEEE 802. 11 延伸規格 (一) IEEE 802. 11 系列規格 IEEE 802. 11、IEEE 802. 11 b、IEEE 802. 11 a、IEEE 802. 11 g 　 802. 11 特性 802. 11 b 802. 11 a Hiper. LAN/2 傳輸頻段 2. 4 GHz 5 GHz 最高傳輸速率 2 Mbps 11 Mbps 54 Mbps Layer 3 最高速率 1. 2 Mbps 5 Mbps 32 Mbps 媒介存取 CSMA/CA TDD/TDMA 連接性 Conn. -less Conn. -oriented 群播 Yes Qo. S 功能 (PCF) ATM/802. 1 p 展頻方式 DSSS/FHSS Single Carrier 認證（資料加密） RC 4 -40 Single Carrier with Dynamic Frequency Selection DES, 3 DES, X. 509 固定網路連結 Ethernet, IP, ATM, 管理方式 802. 11 MIB Hiper. LAN/2 MIB 無線電波鏈路品質控 制 No No Link Adaption 42

15 -17 IEEE 802. 11 延伸規格 (二) IEEE 802. 11 b 規格 2. 4 GHz ISM 頻段 採用『高速直接展頻』(High Rate DSSS, HR/DSSS) 11 -chips PNS HR/DSSS : • 5. 5 Mbps： 4 位元 CCK 調變技巧 • 11 Mbps： 8 位元 CCK 調變技巧 DSSS： • 1 Mbps : DBPSK 調變技術 • 2 Mbps : DQPSK 調變技術 43

15 -17 IEEE 802. 11 延伸規格 (三) IEEE 802. 11 a 規格 5 GHz U-NII (Unlicensed Nation Information Infrastructure) • 5. 725 ~ 5. 850 GHz • 125 MHz 頻寬可使用 展頻技術採用『正交分頻多 』 　 傳輸速率 調變方式 6 Mbps BPSK 9 Mbps BPSK 12 Mbps QPSK • 如 ADSL 18 Mbps QPSK 調變技術： 24 Mbps 16 QAM • BPSK (Binary Phase-Shift Keying) 36 Mbps 16 QAM • QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) 48 Mbps 64 QAM • QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 54 Mbps 64 QAM (OFDM) • 利用多個頻道同時傳送資料，以提高傳 輸速率 44

15 -19 Hiper. LAN/2 無線網路 (一) ESTI BRAN 系列規格 Hiper. LAN (High Performance Radio LAN) ESTI (Europen Telecommunication Standard Institute) BRAN (Broadband Radio Access Network) 標準規範： • Hiper. LAN/1 • Hiper. LAN/2 • Hiper. Link • Hiper. Access 47

15 -19 Hiper. LAN/2 無線網路 (六) 與 IEEE 802. 11 比較 　 802. 11 特性 802. 11 b 802. 11 a Hiper. LAN/2 傳輸頻段 2. 4 GHz 5 GHz 最高傳輸速率 2 Mbps 11 Mbps 54 Mbps Layer 3 最高速率 1. 2 Mbps 5 Mbps 32 Mbps 媒介存取 CSMA/CA TDD/TDMA 連接性 Conn. -less Conn. -oriented 群播 Yes Qo. S 功能 (PCF) ATM/802. 1 p 展頻方式 DSSS/FHSS Single Carrier 認證（資料加密） RC 4 -40 Single Carrier with Dynamic Frequency Selection DES, 3 DES, X. 509 固定網路連結 Ethernet, IP, ATM, 管理方式 802. 11 MIB Hiper. LAN/2 MIB 無線電波鏈路品質 控制 No No Link Adaption 52