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無線網路

第 10 章. 無線網路. 學習目標. 看完本章 , 您應該學會以下主題： 無線網路的類型 802.11 的相關技術 藍牙與 ZigBee 技術的特性 3G 、 3.5G 及 4G 無線網路的特性. 10-1 無線網路的類型. 10-1-1 無線廣域網路 10-1-2 無線都會網路 10-1-3 無線區域網路 10-1-4 無線個人網路. 10-1-1 無線廣域網路. 10-1-2 無線都會網路.

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無線網路

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Presentation Transcript

  1. 第 10 章 無線網路

  2. 學習目標 • 看完本章, 您應該學會以下主題： • 無線網路的類型 • 802.11 的相關技術 • 藍牙與ZigBee 技術的特性 • 3G、3.5G 及4G 無線網路的特性

  3. 10-1 無線網路的類型 • 10-1-1 無線廣域網路 • 10-1-2 無線都會網路 • 10-1-3 無線區域網路 • 10-1-4 無線個人網路

  4. 10-1-1 無線廣域網路

  5. 10-1-2 無線都會網路 • 無線都會網路(WMAN, Wireless Metropolitan Area Network) 是指傳輸範圍可涵蓋整個城市(鄉、鎮或市) 的網路, 例如：聯繫座落在台北市不同行政區的兩棟辦公大樓或兩個校區。通常需要用到無線都會網路的時機, 多半是不想花大錢鋪設有線網路；或者是以無線都會網路作為有線網路的備援, 在有線網路故障時, 能迅速提供傳輸服務。

  6. 10-1-3 無線區域網路

  7. 10-1-4 無線個人網路

  8. 10-2 IEEE 802.11 的展頻傳輸技術 • 直接序列展頻(DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum) • 跳頻式展頻(FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum) • 紅外線(IR, Infrared)

  9. 10-2 IEEE 802.11 的展頻傳輸技術 • 10-2-1 何謂展頻 • 10-2-2 直接序列展頻技術 • 10-2-3 跳頻式展頻技術 • 10-2-4 OFDM 展頻技術

  10. 10-2-1 何謂展頻

  11. 10-2-2 直接序列展頻技術

  12. 直接序列展頻技術

  13. 直接序列展頻技術

  14. 10-2-3 跳頻式展頻技術

  15. 跳頻式展頻技術

  16. 10-2-4 OFDM 展頻技術 • 除了跳頻式展頻技術之外, 稍後發展出的OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, 正交分頻多工) 展頻, 其工作原理, 也是將一個頻道切割成多個子頻道(Subchannel, 又稱Subcarrier) , 然後在這些子頻道同時傳送訊號, 使訊號一整排地並列送出。

  17. 10-3 IEEE 802.11b

  18. IEEE 802.11b

  19. IEEE 802.11b

  20. 10-4 IEEE 802.11a • 802.11a 的特點

  21. 10-5 IEEE 802.11g

  22. 10-6 IEEE 802.11n • MIMO －天線變多, 也變聰明

  23. IEEE 802.11n • 標準確立前, 產品即已滿天飛 • 其實在802.11n 草案通過之前, 就已經有廠商推出MIMO 控制晶片, 號稱可將傳輸速率提升到108 Mbps 或240 Mbps, 市面上將使用這類晶片的商品稱為『Pre-N』規格。而Wi-Fi 聯盟(Wi-Fi Alliance) 也早在2007 年2.0 版的草案通過時, 即提供草案版本的"draft-N" 產品認證, 以確保不同廠商的產品能彼此互通

  24. IEEE 802.11n • 標準制定, 快速普及 • IEEE 在2009 年正式通過802.11n 標準, 並同時採用2.4 GHz 和5 GHz 兩個頻道, 與原先802.11 a/b/g 等標準相容, 加上相關的晶片售價降低不少, 因此相關產品快速普及, 已成為市場主流。據研究機構調查, 2013 年全球售出1391 萬台的WiFi 網路設備, 其中802.11n 的產品佔絕大多數。

  25. 10-7 IEEE 802.11ac • 改用5GHz, 頻寬更大、不易干擾 • 由於既有的2.4 GHz 在應用上有很多限制, 因此802.11ac 改用5GHz 頻道。5GHz 可用的頻寬較大具彈性, 先前曾經提過2.4 GHz 可切割成14 個頻道, 每個頻道寬度只有5MHz, 彼此很容易受到干擾。而5 GHz 頻寬較大, 可切割出36~165 個頻道, 或是24 個完全不重疊的頻道(以美國開放的頻率範圍為例), 因此會有更穩定的傳輸品質與速度。

  26. IEEE 802.11ac • 強化版的MIMO 技術 • 802.11ac 也沿用了802.11n 的MIMO 技術, 並加以強化為Multi-User MIMO (MUMIMO), 最多可擁有8 組天線, 每個裝置連線同時可使用4 組天線(目前僅開放到3 組), 因此在傳輸效能上有十足的進步。依目前已公開的規範, 傳輸速度可達1300Mbps, 未來更可提升到3470 Mbps 的極速, 比802.11n 快上好幾倍。

  27. IEEE 802.11ac • 用雙頻產品解決傳輸距離縮短問題

  28. IEEE 802.11ac

  29. 802.11ad • 802.11ad 是IEEE 制定中的一個新標準, 採用60 GHz 頻道, 因此和現有的WiFi 產品並不相容,但是完全沒有限制的頻寬, 也讓802.11ad 擁有更快速的傳輸速度。 • 802.11ad 目前是往家庭影音的無線傳輸應用發展, 原則上和現有無線網路的應用是並行的,受限於高頻訊號衰減以及傳輸範圍過小等問題待克服, 目前尚未普及。

  30. 10-8 IEEE 802.11 各規格的比較

  31. 10-9 藍牙與ZigBee 技術 • 藍牙(Bluetooth, 早先被譯為藍芽, 2006 年已統一全球中文譯名為『藍牙』) 技術的誕生要回溯到易利信(Ericsson)公司在1994 年的一個研發專案, 該專案的目的是使手機能和無線耳機連線, 讓使用者帶著無線耳機就能講手機, 擺脫耳機線的束縛。

  32. 藍牙與ZigBee 技術 • 10-9-1 藍牙技術的特性 • 10-9-2 藍牙技術的規格 • 10-9-3 ZigBee 技術

  33. 10-9-1 藍牙技術的特性

  34. 10-9-2 藍牙技術的規格 • 一個藍牙網路(Piconet) 總共可以有8 個藍牙裝置, 其中一個扮演主控端(Master), 其他裝置則是用戶端(Client), 同時每一個藍牙裝置又可以成為另一個藍牙網路的成員, 藉由此特性可將藍牙網路延伸出去, 形成一個更大的藍牙網路。 • 在無障礙狀況下, 藍牙的傳輸範圍為10 公尺(class 2) 或100 公尺(class 1), 也是使用2.4 GHz 公用頻道。

  35. 10-9-3 ZigBee 技術 • ZigBee 技術從1998 年開始發展, 主要由Honeywell 等公司組成的ZigBee 聯盟(ZigBee Alliance) 所主導, 後來2003 年被IEEE 納入IEEE 802.15.4 標準中。 • ZigBee 的最高傳輸距離100 公尺, 速率介於20 kbps～250 kbps 之間, 依照標準單一個ZigBee 網路內最高可以有65535 個節點, 所以其特點在於低速、低耗電、低成本、支援大量節點。

  36. 10-10 GSM 與GPRS • 1989 年台灣正式提供行動電話的服務, 當時一隻行動電話要價數萬元, 申請一個門號至少要半年, 因此除了少數政商人士外, 對老百姓來說, 使用行動電話根本是個虛幻的神話, 這個現象一直到1996 年都是如此。 • 到了1997 年, 台灣開放GSM 行動電話的經營執照, 如同市場預測, 果然帶動國內行動電話的普及, 在短短的數月間, 國內行動電話的擁有率大幅提昇。

  37. GSM 與GPRS • 10-10-1 GSM • 10-10-2 GPRS

  38. 10-10-1 GSM • GSM 是歐洲電信標準協會(ETSI, European Telecommunications StandardInstitute) 於1990 年所制定的數位行動網路標準, 該標準主要是規範如何將類比式的語音轉為數位的訊號, 再藉由無線電波傳送出去。

  39. 10-10-2 GPRS • GPRS 可算是數位行動通訊時代的寬頻網路架構, 它和GSM 的關係就如同傳統撥接上網和ADSL 寬頻上網的關係一樣。 • 傳統數據機和ADSL 數據機, 同樣是透過電話線路, 但是傳輸效能有著天壤之別, 而GPRS 和GSM 也是如此。事實上, GPRS 也是利用現有的GSM 架構, 將資訊傳輸技術改變後, 以達到高速傳輸的功能。

  40. 10-11 3G－第3 代行動通訊系統 • 國際電信聯盟(ITU, International Telecommunication Union) 為因應未來的行動通訊需求, 早在1992 年就提出IMT-2000 (International Mobile Telecommunication- 2000) 計畫, 廣納各方提出的建議, 以期及早建立下一代行動通訊的標準, 這可以說是第3 代(3G, 3 Generation) 行動通訊標準的緣起。

  41. 3G－第3 代行動通訊系統 • 10-11-1 W-CDMA • 10-11-2 第3 代行動網路的發展

  42. 10-11-1 W-CDMA

  43. 10-11-2 第3 代行動網路的發展

  44. 第3 代行動網路的發展 • 3.5G － HSDPA

  45. 第3 代行動網路的發展 • 3.75G － HSUPA • 根據消費者使用HSDPA 的經驗顯示, 下載資料時雖然夠快, 大多能滿足一般人的需求, 但是在雙向即時視訊或即時VoIP 環境下, 上傳時會出現明顯的延遲－－畢竟它的最高上傳速率只有384 Kbps。於是3GPP 繼續於新規格中重新定義了一條『上傳專用』的通道, 其最高速率大幅提昇到5.76 Mbps, 此一規格稱為HSUPA (High SpeedUplink Packet Access) 技術, 一般將它稱為『3.75G』。

  46. 第3 代行動網路的發展 • 更快的HSPA+ • 消費者對頻寬的需求似乎永無止境, 國內電信業已推出更新的HSPA+ (EvolvedHigh-Speed Packet Access) 規格, HSPA+ 引入MIMO 及更高階的調變技術, 理論傳輸速率可達下行42Mbps/上行11Mbps, 不過實際的服務可能會較低, 目前國際已開通的HSPA+ 服務其下行的傳輸速率多為21Mbps, 即使如此也比HSDPA、HSUPA快許多。

  47. 10-12 LTE 與WiMAX－4G 無線寬頻上網 • 10-12-1 WiMAX • 10-12-2 LTE 與LTE-Advanced

  48. 10-12-1 WiMAX

  49. 10-12-2 LTE 與LTE-Advanced

  50. IOT 物聯網崛起 • 何謂物聯網 • 其實到目前為止, 『物聯網』(IOT, Internet Of Things) 並沒有一個大家都認同的明確定義。不過我們可以簡單地說,物聯網就是『物物相聯的網際網路』。

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