Personal Area Networks

1. Personal Area Networks Lähiverkot erikoistyökurssi Lassi Romanainen

2. Personal Area Networks (PAN) • Yhdistämään henkilökohtaisia laitteita • Lyhyet toimintaetäisyydet • Monia eri tekniikoita • Bluetooth • Ultra Wideband (UWB) • ZigBee • Infrared Data Association (IrDA) • ym.

3. Esityksen sisältö: • langattomat PAN-verkot, WPAN:it • Bluetooth • UWB ja sovellus Wireless USB (WUSB) • ZigBee • IrDA • eri tekniikoiden vertailu

5. Bluetooth - tavoitteet • helppokäyttöisyys • nopea tiedonsiirto • tuki multimedialle • maailmanlaajuinen toimivuus • tuotteiden yhteensopivuus eri valmistajien laitteiden välillä

6. Bluetooth - tekniikkaa • käyttää radiotietä, taajuus 2,4 GHz • nopeus jopa 1 (- 10?) Mb/s • pieni sähkönkulutus • ad hoc –yhteydet, topologiat: • point-to-point • osa pikoverkkoa (piconet) • osa hajaverkkoa (scatternet).

7. Bluetooth - topologiat

8. Bluetooth - tekniikkaa • äänen ja datan siirto erikseen • data: • symmetrinen 432,6 kb/s  • epäsymmetrinen 721 kb/s / 56,6 kb/s • ääni • 3 yhtäaikaista 64 kb/s synk. kanavaa

9. Bluetooth – toiminnalliset osat • radio-osa • radiolinkinhallintaosa • yhteydenhallintaosa

10. Bluetooth – radio-osa • lähetysteho: 1 mW, 2.5 mW tai 100 mW • käyttää taajuushyppelyä (FHSS) • 1600 kertaa sekunnissa • 79 tai 23 eri taajuutta välillä 2,4 – 2,4835 GHz • radiokanava jaettu 625 ms aikaväleihin (slot)

11. Bluetooth – radiolinkinhallintaosa • normaalisti pakettikytkentäinen • pystyy piirikytkentäisyyteen • tavallisesti 1 paketti = 1 aikaväli • max. 1 paketti = 5 aikaväliä • taajuus pysyy vakiona yhden paketin ajan

12. Bluetooth – yhteydenhallitaosa • huolehtii: • lähetyksestä ja vastaanotosta • yhteyksien muodostamisesta • autentikoinnista • tarjoaa: • laitteistoriippumattoman HCI-rajapinnan ylemmän tason protokollille

13. Bluetooth – protokollat

14. Bluetooth – pakettirakenne

15. Bluetooth – turvallisuus • taajuushyppely lisää turvallisuutta • linkkitason salaus • jokaiselle yhteydelle yksilöllinen salainen avain • julkinen avain = 48 bittinen laiteosoite • vain kuljetettava data salataan • parempi salaus  sovelustason salaus

16. Ultra Wideband • tarve tekniikalle, joka siirtää • videokuvaa • ääntä • dataa • nopeus jopa 480 Mb/s • kantama 10 m

17. Ultra Wideband • 3.1 – 10.6 GHz taajuusalue • Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) • standardointi kesken

18. UWB – Wireless USB • sama siirtonopeus kuin USB 2.0 = 480 Mb/s • säilyttää USB-arkkitehtuurin 1 keskuslaite (hub) • max. 127 laitetta samassa hubissa • kantama 10 m

19. ZigBee • käyttää standardin 802.15.4PHY- ja MAC-kerroksia • etuja: • pieni virrankulutus • edullisuus • yksinkertainen protokolla koko pienimmillään 4 kilotavua

20. ZigBee • hyviä sovelluskohteita esim. • valokatkaisimet • hiiret ja joystickit • energia yleensä pattereista • kesto kuukausista jopa vuosiin ()

21. ZigBee • nopeus 250 Kb/s ja 20 Kb/s • toimintaetäisyys n. 10 m, max. 100 m • max. 255 laitetta samassa verkossa • CSMA-CA • kättely (fully handshaked)

22. Infrared Data Association (IrDA) • voittoa tuottamaton järjestö • perustettiin luomaan standardi infrapuna-tiedonsiirrolle • ensimmäisenä Serial Infrared (SIR) ’94 • nykyiset IrDA DATA ja IrDA CONTROL

23. IrDA DATA • tiedonsiirtoon laitteiden välillä • vaatii esteettömän näköyhteyden • nopea tiedonsiirto lyhyillä etäisyyksillä • max. 4 Mb/s • etäisyys max. 2 metriä

24. IrDA Control • langattomat joysticit, näppäimistöt, hiiret • ei vaadi esteetöntä näköyhteyttä • kantama n. 5 m • 8 eri laitetta yhtä aikaa

25. Max. nopeus Mb/s Taajuus MHz Max. kantama metriä Virrankulutus Koko Hinta WLAN 802.11g 54 2,4 300 keskimääräinen suuri ei niin halpa Bluetooth 10 2,4 100 pieni pieni halpa UWB / WUSB 480 3,1 – 10,6 10 pieni pieni halpa ZigBee 0,25 2,4 tai 0,868 / 0,915 10 pieni / todella pieni pieni / tod. pieni halpa tai hyvin halpa IrDA DATA 4 0,038 2 keskimääräinen pieni hyvin halpa IrDA CONTROL 0,075 0,038 5 pieni pieni hyvin halpa Vertailua eri tekniikoiden välillä

26. Kysymyksiä?