第 11 章 無線網路入門

1. 第11章 無線網路入門 無線網路的定義 無線廣域網路 無線都會網路 無線區域網路 無線個人網路

2. 光學傳輸(1) 11-1 無線網路的定義 • 紅外線 • 傳輸乃是採取「點對點」（peer to peer）的傳輸架構，其傳輸速率在9.6Kbps ～4Mbps 範圍間。 • 另外它的傳輸距離在1.5 公尺以內，而且兩設備（節點）間訊號的接收角度必須控制在±15 度內。

3. 光學傳輸(2) 11-1 無線網路的定義 • 雷射光（Laser） • 雷射光較一般光線不同之處在於它會先將光線集中成為「束狀」，然後再投射到目的地。 • 除了本身所具備的能量較強外，同時也不會產生「漫射」的情形。 • 在光學無線網路傳輸的安全機制中，雷射就遠比紅外線來得強，而且傳輸距離也較紅外線遠。 • 例如可在大樓頂端或室內的窗邊架設雷射光發射／接收器，無須額外的電力設備即可運作。

4. 無線電波傳輸 11-1 無線網路的定義 • 具備穿透率強和不受方向限制的特性，與無線光學技術比較起來，它確實較適合使用在無線區域網路上，並且也不容易受到鋪設及維護線路的限制。 • 由於無線電波的「頻帶」（Band）在每一個國家中都屬於相當珍貴的資源，通常會有相當嚴格的使用管制。 • 不過依照國際慣例，一般會將2.4 ～ 2.4835 GHz 的頻率範圍，定訂為「公用頻帶」區，而不加以管制，以提供給國家內的工業、醫療、科技等產業來使用。

5. 11-1 無線網路的定義 • 如果是點對點長距離無線傳輸模式，必須透過微波轉換站才能接收。 無線電波傳送示意圖

6. 無線網路的種類 11-1 無線網路的定義 • 如果以頻率、頻寬、範圍、應用方式等通訊技術來加以區分，無線網路的種類有「無線廣域網路」（Wireless Wide Area Network, WWAN）、「無線都會網路」（Wireless Metropolitan AreaNetwork, WMAN）、「無線個人網路」（Wireless Personal Area Network, WPAN）與「無線區域網路」（Wireless Local Area Network, WLAN）。

7. 無線廣域網路 11-2 無線廣域網路 • 是行動電話及數據服務所使用的行動通訊網路，由電信業者所經營，其組成包含有行動電話、無線電、個人通訊服務（Personal Communication Service, PCS）、行動衛星通訊等，還可以包括現在通行的GSM、CDMA、GPRS 與第三代行動通訊系統（3G）。 • 多半用於行動通訊系統，就是指此系統配合如行動電話、筆記型電腦或PDA 等通訊設備，可以傳輸語音、影像、多媒體等內容。

8. GSM(1) 11-2 無線廣域網路 • 又稱「泛歐數位式行動電話系統」。 • 使用一種TMDA（分時多工存取）無線電波傳送技術，以作為行動裝置與基地台間訊號的傳輸。 • GSM是屬於無線電波的一種，因此必須在頻帶上工作，頻帶有900MHz、1800MHz 及1900MHz 三種。 • GSM通訊系統的訊號傳送方式與傳統的有線電話一樣，是屬於一種「電路交換」（Circuit Switch） 式的傳輸技術。

9. GSM(2) 11-2 無線廣域網路 • GSM 的優點是不易被竊聽與盜拷，且可進行國際漫遊，但缺點為通話易產生回音與品質較不穩定。 • 由於採用蜂巢式細胞概念來建構其通訊系統，所以需要較多的基地台才能維持理想的通話品質。 • 最致命的缺點，是它只具備9.6Kbps 的傳輸速率，以現今行動上網的技術發展來看，還是太慢了，因此後來才會有GPRS 通訊系統的產生，期待達到行動上網的最終理想。

10. CDMA 11-2 無線廣域網路 • 「分碼多重擷取系統」（Code Division Multiple Access, CDMA）與GSM 一樣同屬於2G行動通訊標準，是3G 手機所倚賴的傳輸技術根源。 • 多重擷取的功能主要是作為控制頻寬資源之用，也就是在同一頻寬內的分碼技術，可以指定給每個用戶端不同的展頻碼，編碼使得每個使用者的收訊不會受到干擾，因此系統不會塞機。

11. GPRS 11-2 無線廣域網路 • 「整合封包無線電服務技術」（ General Packet Radio Service, GPRS）的傳輸技術採用無線調變標準、頻帶、結構、跳頻規則以及TDMA 技術，都與GSM 相同。 • 但是GPRS 允許兩端線路在封包轉移的模式下發送或接收資料，不需要經由電路交換的方式傳遞資料，屬於2.5G 行動通訊標準。 • 由於GSM 的最大傳輸速率為9.6Kbps，而GPRS 透過「封包交換」（Packet Switch）技術，在資料傳輸的速率上，大為提升為171.2Kbps。

12. 3G/3.5G/4G(Wimax) (1) 11-2 無線廣域網路 • 3G（3rd Generation）就是「第三代行動通訊」系統，主要目的是透過大幅提升數據資料傳輸速度，並將無線通訊與網際網路等多媒體通訊結合成為新一代通訊系統。 • 能夠處理多媒體資料，提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務信息服務。

13. 3G/3.5G/4G(Wimax) (2) 11-2 無線廣域網路 • 目前常見的第三代行動通信標準（3G）技術種類分述如下：

14. 3G/3.5G/4G(Wimax) (3) 11-2 無線廣域網路 • 3.5G 使用的技術為HSDPA（High-Speed Downlink Packet Access），為3G 技術的的下行傳輸速率，如今全球都在推行HSDPA 。 • 例如3G 基地台軟體升級成支援3.5G、HSDPA 功能擴充卡、支援HSDPA的新款手機或筆記型電腦內建HSDPA 等。 • 如果上網的地方未支援3.5G 無線網路，3.5G 無線網路還會自動轉換為3G 或GPRS 無線網路。

15. 3G/3.5G/4G(Wimax) (4) 11-2 無線廣域網路 • WiMAX （Worldwide Interoperability for Microwave Access, 微波存取全球互通）技術，2001 年 6 月由 WiMAX 論壇 (WiMAX Forum) 提出，以 IEEE 802.16的系列寬頻無線標準為基礎，受到英特爾大力主導推廣，並受到通訊業者及手機大廠的支持，為新一代遠距無線通訊技術，因為其寬頻的特性，被稱為第四代無線通訊 (4G)。 • WiMAX傳輸距離可達 50 公里，WiMAX擁有較佳的頻寬及較遠的傳送距離，目前可以看到 WiMAX 應用的產品，包括筆記型電腦專用 WiMAX 無線網卡、USB 介面 WiMAX 無線網卡、WiMAX 數據機、WiMAX 無線寬頻路由器…等。

16. 無線都會網路 11-3 無線都會網路 • 是指傳輸範圍可涵蓋城市或郊區等較大地理區域的無線通訊網路，例如可用來連接距離較遠的地區或大範圍校園。 • IEEE組織於2001年10月完成標準的審核與制定802.16 為WMAN無線寬頻通訊標準，802.16有能力確保用戶以一固定不變的速度完成傳輸任務。 • 在通訊安全上採用資料加密標準(DES)技術，並且提供的服務有分時多工(Time Division Duplex)處理的資料和語音、網際網路連接、封包式語音(VoIP)等。

17. 無線區域網路 11-4 無線區域網路 • 特性是高移動性、節省網路成本，WLAN的興起可解決企業內部區域網路佈建、維修及增添硬體設備時的不便。 • 無線區域網路的標準是由「美國電子電機學會」（IEEE），在1990年11月制訂出一個稱為「IEEE802.11」的無線區域網路通訊標準，採用 2.4 GHz的頻段，資料傳輸速度可達11Mbps。 • IEEE802.11 是無線區域網路最主流的標準。

18. 11-4 無線區域網路 無線區域網路連線示意圖

19. 802.11b 11-4 無線區域網路 • 是利用802.11 架構來作為一個延伸的版本，所應用的展頻技術是採用 「 高速直接序列」，頻帶為2.4GHz，最大可傳輸頻寬為11Mbps，傳輸距離約100 公尺，是目前最為普遍的標準。 • 使用的調變技術為CCK（Co mplementary Code Keying）， 所謂CCK 是一種調變的技術，被使用在無線網路IEEE 802.11 的規範中，傳輸速率可達5.5Mbps與11Mbps 的速度。 • 為了避免干擾情形的發生，在IEEE 802.11b 的規範中，頻帶的使用最好能夠相隔25MHz 以上。

20. 802.11a 11-4 無線區域網路 • 採用一種多載波調變技術， 稱為OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交分頻多工技術），並使用5GHz ISM 波段。 • 最大傳輸速率可達54Mbps，傳輸距離約50 公尺。 • 雖擁有比802.11b 較佳的傳輸功能，但因不相容與價格較高的原因，尚未被市場廣泛接受。

21. 802.11g 11-4 無線區域網路 • 在802.11g標準規定中，「正交分頻多工」技術為必備的要求，以便在2.4 GHz頻帶中提供802.11a的傳輸速率；另外也要求具備802.11b的模式，並且提供「CCK-OFDM」與「PBCC-22」兩種選用模式。 • 因此802.11g便可利用2.4 GHz頻帶提供54Mbps的傳輸速率，傳輸距離約100公尺，而且能夠相容於現有802.11b設備。

22. 802.11n 11-4 無線區域網路 • IEEE 802.11n是一項新的無線網路技術，除了可以加快連線速度，更可以傳送更遠的距離。 • 資料傳輸速度估計將達540Mbit/s，此項新標準比802.11g快上10倍左右，許多廠商寄望802.11n能成為數位家庭中主要的無線網路技術，並做為數位影音串流的應用。

23. 展頻技術簡介(1) 11-4 無線區域網路 • 跳頻展頻技術 • 跳頻展頻在同步情況下，採用所謂頻率位移鍵 ( Frequency Shift Keying, FSK ) 技術，讓發射與接收兩端以特定型式窄頻電波來傳送訊號。 • 另外為了避免在一特定頻段受其他雜訊干擾，收發兩端傳送資料經過一段極短的時間後，便同時切換到另一個頻段。

24. 11-4 無線區域網路 • 由於不斷的切換頻段，因此較能減少在一個特定頻道受到的干擾，常用在軍方通訊。 • 使用 ISM 頻段 (2.4GHz) 無須申請合法使用，也不容易被竊聽，優點在於成本較低和使用材料彈性度上較為優良，而且可以讓許多網路共存在一個實體區域中，因此一些以低成本技術如Bluetooth與HomeRF都是採用跳頻展頻技術。

25. 展頻技術簡介(2) 11-4 無線區域網路 • 直接序列展頻 • 「直接序列技術」 是將原本0與1的高功率、窄頻帶的位元訊號，透過 「虛擬隨機序列」 (Pseudo Random Sequence)和 「相位移轉技術」（Phase Shift Keying，簡稱PSK），將訊號轉變成低功率、寬頻帶的載波訊號，這些轉變後的載波訊號則稱為 「展頻碼」 （Spreading Code）。 • 一般來說，直接序列技術會使用10～20個展頻碼。

26. 無線區域網路硬體簡介(1) 11-4 無線區域網路 • 無線基地台 • 無線基地台扮演中介的角色，或稱「無線網路橋接器」（ Access Point, AP），可將有線網路轉化為無線網路訊號並發射傳送，做為無線設備與無線網路及有線網路設備連結的轉接設備，類似行動電話基地台的性質。 • 目前各廠牌的無線基地台也同時擁有Switch 交換器、路由器、IP 分享器、印表機伺服器等擴充功能。

27. 無線區域網路硬體簡介(2) 11-4 無線區域網路 • 無線網路卡 • 安裝在用戶端，與無線基地台溝通的媒介。 • 無線網路卡的介面隨著電腦主機的而有不同的介面，主要PCMCIA、USB、PCI、CF等 。 • 目前常見的多為PCMCIA與USB，主要是安裝在機動性高的筆記型電腦上使用。

28. 11-4 無線區域網路 • 無線網路硬體需求最基本設備的有RJ45網路線、無線基地台、無線網卡。 無線網路硬體需求相關設備

29. 無線網路架設DIY 11-4 無線區域網路 • 首先來介紹無線網基地台安裝，各位請使用RJ45 網路線，一端接上ADSL 數據機（或是集線器） ， 另一端接上無線基地台的網路孔。 無線基地台

30. 11-4 無線區域網路 • 當無線基地台正確接上線後，LED 顯示燈即顯示狀態： • 若WLAN的LED不亮，請檢查電腦主機上網路卡是否正確安裝(稍後將會介紹網路卡的安裝)： 無線基地台LED顯示

31. 11-4 無線區域網路 • 確認PCMCIA 介面的無線網路卡安裝是否完成的步驟如下：

32. 11-4 無線區域網路

33. 藍芽技術 11-5 無線個人網路 • 藍芽技術主要支援「點對點」（point-to-point）及「點對多點」（point-to-multi points） 的連結方式，它使用2.4GHz頻帶，目前傳輸距離大約有10公尺，每秒傳輸速度約為1Mbps，預估未來可達12Mbps 。 • 它不僅僅具有1Mbps的高傳輸速率，同時也可以進行加密編碼的動作，並且還具備了每秒1600次的跳頻頻率，大大的提升被其它電磁波所攔截或阻斷的安全性保障。

34. HomeRF 11-5 無線個人網路 • HomeRF也是短距離無線傳輸技術的一種。 • HomeRF主要設計的目的就是為了讓家用電器設備之間能夠進行語音和資料的傳輸，並且能夠與「公用交換電話網路」（Public Switched Telephone Network，簡稱PSTN）和網際網路各種進行各種互動式操作。 • 它能夠支援TDMA和CSMA/CA的傳輸，如果要傳送互動式語音資料則可使用TDMA技術來傳輸，假使要傳送數據資料時，就是使用CSMA/CA技術來傳輸。