ITEC4620 Wireless and Mobile Communication Networks D803(12.30-15.30(Sat))

1. ITEC4620Wireless and Mobile Communication NetworksD803(12.30-15.30(Sat)) ดร. ประวิทย์ ชุมชู วิศวกรรมสารสนเทศและการสื่อสาร MUT Email: prawit@mut.ac.th ห้องทำงาน: F402 เบอร์โทรศัพท์ที่ทำงาน: (02)9883655 ต่อ 220 เบอร์โทรศัพท์เคลื่อนที่: 065343850

2. Outlines • Overview of IEEE Standards • IEEE 802.11 Topology • Medium Access Control mechanisms

3. IEEE LAN Standards

4. IEEE 802.2 LLC • Data Link control protocol • Independent • Network topology • Transmission medium • MAC

5. IEEE 802.2 Services • Unacknowledged Connectionless • Connection-oriented • Acknowledge Connectionless

6. IEEE 802.11

7. IEEE 802.11 • Frequency = 2.4 GHz • Channels = 11 or 14 Channels • Maximum Speed =2 Mbps • Range = about 300 feet (Varies) • Encoding Scheme = DSSS,FHSS • Modulation Technique= BPSK(1 Mbps), DQPSK(2 Mbps)

8. IEEE 802.11b • Frequency = 2.4 GHz • Channels = 11 or 14 Channels • Maximum Speed =11 Mbps • Range = about 300 feet (Varies) • Encoding Scheme = DSSS • Modulation Technique= BPSK(1 Mbps), DQPSK(2 Mbps), CCK(5.5 Mbps,11Mbps)

9. IEEE 802.11g • Frequency = 2.4 GHz • Channels = 11 or 14 Channels • Maximum Speed = 54 Mbps • Range = about 300 feet (Varies) • Encoding Scheme = OFDM • Modulation Technique= DBPSK(1 Mbps), DQPSK(2 Mbps), CCK(5.5 Mbps,11Mbps), OFDM(6,12,18,36,48,54 Mbps)

10. IEEE 802.11a • Frequency = 5 GHz • Channels = 12 Channels • Maximum Speed = 54 Mbps • Range = about 60 feet (Varies) • Encoding Scheme = OFDM • Modulation Technique= BPSK(6,9 Mbps), QPSK(12,18 Mbps), 16-QAM(24 Mbps,36 Mbps), 64-QAM(48,54 Mbps)

11. ตารางเปรียบเทียบ

12. IEEE 802.11n • เป็นมาตรฐานของผลิตภัณฑ์เครือข่ายไร้สายที่คาดหมายกันว่า จะเข้ามาแทนที่มาตรฐาน IEEE 802.11a, IEEE 802.11b และ IEEE 802.11g ที่ใช้งานกันอยู่ในปัจจุบัน • โดยให้อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล ในระดับ 600 เมกะบิตต่อวินาที • ใช้เทคโนโลยี MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)

13. มาตรฐานเสริมการทำงานของ IEEE 802.11 • IEEE 802.11e • IEEE 802.11f • IEEE 802.11i • IEEE 802.11h • IEEE 802.11k

14. เป็นมาตรฐานที่ออกแบบมา เพื่อควบคุมและรับประกันคุณภาพของการใช้งานตามหลักการ QoS (Quality of Service) โดยการปรับปรุง MAC Layer ให้มีคุณสมบัติในการรับรอง การใช้งาน ให้มีประสิทธิภาพ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานของแอพพลิเคชันทางด้านมัลติเมียอย่าง VoIP (Voice over IP) อูปกรณ์สื่อสารที่รับรอง QoS นั้นจะทำการติดตั้ง HCF (Hybrid coordination function) แทนรูปแบบการใช้ช่องสัญญาณแบบเก่าคือ DCF(Distribution Coordination function) และ PDF( Point Coordination Function) HCF นั้นจะเป็นการใช้การผสมผสานระหว่าง EDCA(Enhanced distributed channel access) และ HCCA (HCF-controlled Channel Access) EDCA เป็นวิธีการที่พัฒนาต่อจาก DCF โดยเพิ่มสำดับความสำคัญของผู้ใช้ HCCA ทำหน้าที่ในการจัดการการใช้ช่องสัญญาณ IEEE 802.11e

15. มาตรฐานนี้เป็นที่รู้จักกันในนาม IAPP (Inter Access Point Protocol) ซึ่งเป็น มาตรฐาน ที่ออกแบบมา สำหรับจัดการกับผู้ใช้งานที่เคลื่อนที่ข้ามเขตการให้บริการของ Access Point ตัวหนึ่งไปยัง Access Point อีกตัวหนึ่ง เพื่อให้บริการในแบบโรมมิง สัญญาณระหว่างกัน IEEE 802.11f

16. เป็นมาตรฐานในด้านการรักษาความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์เครือข่ายไร้สาย โดยการปรับปรุง MAC Layer เนื่องจากระบบเครือข่ายไร้สายมีช่องโหว่มากมายในการใช้งาน โดยเฉพาะฟังก์ชัน การเข้ารหัสแบบ WEP 64/128-bit ซึ่งใช้คีย์ที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับสภาพการใช้งาน ที่ต้องการความมั่นใจ ในการรักษาความปลอดภัย ของการสื่อสารระดับสูง มาตรฐาน IEEE 802.11i จึงกำหนดเทคนิคการเข้ารหัส ที่ใช้คีย์ชั่วคราวด้วย WPA, WPA2 และการเข้ารหัสในแบบ AES (Advanced Encryption Standard) ซึ่งมีความน่าเชื่อถือสูง IEEE 802.11i

17. มาตรฐานที่ออกแบบมาสำหรับผลิตภัณฑ์เครือข่ายไร้สายที่ใช้งานย่านความถี่ 5 กิกะเฮิรตซ์ ให้ทำงานถูกต้อง ตามข้อกำหนดการใช้ความถี่ของประเทศในทวีปยุโรปให้สามารถใช้เครือข่ายไร้สาย 5 GHz ร่วมกันได้อย่างดีซึ่งประกอบด้วย รับเครื่อข่ายไร้สาย IEEE 802.11a ระบบเรดาร์และระบบสื่อสารดาวเทียม อุปกรณ์เครื่อข่ายไร้สาย IEEE 802.11 มีความจำเป้นต้องมีการเปลี่ยนย่านความถี่แบบไดนามิค(Dynamic Frequency Selection) ) และ การควบคุมกำลังส่งของเครื่องอุปกรณ์ IEEE 802.11 (Transmit Power Control(TPC) ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์เครือข่ายไร้สาย IEEE 802.11 จำเป็นต้องเปลี่ยนความที่ใช้งานถ้ามีการตรวจจับว่าย้ายความถี่นั้นถ้ามีการตรวจพบว่าระบบเรดาร์ใช้ย่านความถี่นั้นอยู่ในบริเวณนั้น ถ้าในบริเวณนั้นมีการใช้ย่ายการสื่อสารดาวเทียม อุปกรณ์ IEEE 802.11 จำเป็นต้องลดกำลังส่งลง 3 dB จากกำลังที่สามารถส่งได้สูงสุด 802.11h ได้ถูกออกแบบมาให้ทำหน้าที่เหล่านี้ IEEE 802.11h

18. เป็นมาตรฐานที่ใช้จัดการการทำงานของระบบเครือข่ายไร้สาย ทั้งจัดการการใช้งานคลื่นวิทยุให้มีประสิทธิภาพ มีฟังก์ชันการเลือกช่องสัญญาณ, การโรมมิงและการควบคุมกำลังส่ง นอกจากนั้นก็ยังมีการร้องขอและ ปรับแต่งค่าให้เหมาะสมกับการทำงาน การหารัศมีการใช้งานสำหรับเครื่องไคลเอนต์ที่เหมะสมที่สุดเพื่อให้ ระบบ จัดการสามารถทำงานจากศูนย์กลางได้ IEEE 802.11k

19. IEEE 802.1X • เป็นมาตรฐานที่ใช้งานกับระบบรักษาความปลอดภัย ซึ่งก่อนเข้าใช้งานระบบเครือข่าย ไร้สายจะต้อง ตรวจสอบสิทธิ์ ในการใช้งานก่อน • โดย IEEE 802.1x จะใช้โปรโตคอล อย่าง LEAP, PEAP, EAP-TLS, EAP-FAST ซึ่งรองรับการตรวจสอบผ่านเซิร์ฟเวอร์ เช่น RADIUS, Kerberos เป็นต้น มาตราฐานนี้จะอธิบายละเอียดในบทต่อไป

20. IEEE 802.11

21. 802.11 Physical Layers Passband: infrared, FHSS, DSSS, OFDM

22. IEEE 802.11 Logical

23. 802.11 Physical Layers (infrared) • 850-950 nm, Peak Power = 2 Watts • 16-Pulse position Modulation (PPM)

24. Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) • Frequency hopping is one of two basic modulation techniques used in spread spectrum signal transmission. It is the repeated switching of frequencies during radio transmission, often to minimize the effectiveness of "electronic warfare" - that is, the unauthorized interception or jamming of telecommunications. • 1 and 2 Mbps Data rates • 79 channels (1 Mhz each)

25. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) • a data signal at the sending station is combined with a higher data rate bit sequence, or chipping code, that divides the user data according to a spreading ratio. • The chipping code is a redundant bit pattern for each bit that is transmitted, which increases the signal's resistance to interference. If one or more bits in the pattern are damaged during transmission, the original data can be recovered due to the redundancy of the transmission.

26. Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) • based upon the principle of frequency-division multiplexing (FDM), but is utilized as a digital modulation scheme. • The bit stream that is to be transmitted is split into several parallel bit streams, typically dozens to thousands. • The available frequency spectrum is divided into several sub-channels, and each low-rate bit stream is transmitted over one sub-channel by modulating a sub-carrier using a standard modulation scheme, for example PSK, QAM, etc.

27. IEEE 802.11b/g Frequency

28. Interference from other WLAN systems

29. ISM band Frequencies

30. การจัดการความถี่ของ IEEE 802.11a

31. Outlines • Overview of IEEE Standards • IEEE 802.11 Topology • Medium Access Control mechanisms

32. IEEE 802.11 Topology • Independent Basic Service Set (IBSS) • Basic Service Set (BSS) • Extended Service Set (ESS)

33. IBSSs (Independent Basic Service Sets)

34. BSSs (Basic Service Sets)

35. ESS (Extended Service Set)

36. ESS Protocol Stack

37. 802.11 Mobility Types

38. Outlines • Overview of IEEE Standards • IEEE 802.11 Topology • Medium Access Control mechanisms

39. Basic Medium Access Control • FDMA • TDMA • CDMA • ALOHA • SLOTED ALOHA • CSMA/CD • CSMA/CA

40. FDMA (Frequency Division Multiple Access) • an access technology that is used by radio systems to share the radio spectrum. The terminology “multiple access” implies the sharing of the resource amongst users, and the “frequency division” describes how the sharing is done: by allocating users with different carrier frequencies of the radio spectrum. • This technique relies upon sharing of the available radio spectrum by the communications signals that must pass through that spectrum. The terminology “multiple access” indicates how the the radio spectrum resource is intended to be used: by enabling more than one communications signal to pass within a particular band; and the “frequency division” indicates how the sharing is accomplished: by allocating individual frequencies for each communications signal within the band. • In an FDMA scheme, the given Radio Frequency (RF) bandwidth is divided into adjacent frequency segments. Each

41. TDMA (Time division multiple access)

42. a form of multiplexing and a method of multiple access that divides up a radio channel not by time (as in time division multiple access), nor by frequency (as in frequency-division multiple access), but instead by using different pseudo-random code sequences for each user. CDMA is a form of "spread-spectrum" signaling, since the modulated coded signal has a much higher bandwidth than the data being communicated. To clarify the CDMA scheme, imagine a large room containing many people speaking many different languages. Each group of people speaking the same language can understand each other, but not any of the people speaking other languages. Similarly in CDMA, each pair of users is given a single code which uses the channel. There are many codes occupying the channel, but only the users associated with the code can decode it. CDMA (Code division multiple access)

43. ALOHA

44. Slotted ALOHA

45. CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) • A carrier sensing scheme is used. • A transmitting data station that detects another signal while transmitting a frame, stops transmitting that frame, transmits a jam signal, and then waits for a random time interval (known as "backoff delay" and determined using the truncated binary exponential backoff algorithm) before trying to send that frame again. • Collision detection is used to improve CSMA performance by terminating transmission as soon as a collision is detected, and reducing the probability of a second collision on retry. • Methods for collision detection are media dependent • on an electrical bus such as Ethernet, collisions can be detected by comparing transmitted data with received data. If they differ, another transmitter is overlaying the first transmitter's signal (a collision), and transmission terminates immediately. • A jam signal is sent which will cause all transmitters to back off by random intervals, reducing the probability of a collision when the first retry is attempted.

46. CSMA/CD

47. CSMA/CA(Carrier sense multiple access with collision avoidance) • Similar to CSMA/CD • WLAN radios are half duplex • They can only talk or listen therefore the could not detect collisions

48. Medium Access Mechanisms For 802.11 • DCF (Distributed Coordination Function) • CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) • PCF (Point Coordination Function) • Content-free frame delivery to and from AP • EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function) • IEEE 802.11e • QoS

49. DCF (Distributed Coordination Function) • Carrier Sense • CSMA/CA • Acknowledgements • Request to Send(RTS)/ Clear to Send (CTS) • Frame fragmentation

50. Carrier Sense • Based on Layer 1 Physical Layer • Report by chip sets • Based on the virtual–sense function, the Net Allocation Vector (NAV) • Duration Field in a frame