Bài giảng Computer Networking: A top down approach - Chương 6: Mạng không dây và mạng di động (Wireless and Mobile networks)

Chia sẻ: Kiếp Này Bình Yên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

208
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 6 giới thiệu về mạng không dây và mạng di động (Wireless and Mobile networks). Thông qua chương này người học có thể biết về kết nối không dây, IEEE 802.11 (Wi-Fi), truy cập cellular; hiểu được các nguyên lý: định địa chỉ, định tuyến tới người dùng di động; biết được các tác động lên các giao thức tầng cao hơn di động.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Computer Networking: A top down approach - Chương 6: Mạng không dây và mạng di động (Wireless and Mobile networks)

Chapter 6 Mạng không dây và mạng di động (Wireless and Mobile Networks) A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). Computer They’re in PowerPoint form so you see the animations; and can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. Networking: A Top They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following: Down Approach  If you use these slides (e.g., in a class) that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!) 6th edition  If you post any slides on a www site, that you note that they are adapted Jim Kurose, Keith Ross from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material. Addison-Wesley March 2012 Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2012 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Mạng không dây, di động 6-1
Chương 6: Mạng không dây và mạng di động Background:  Hiện nay, số lượng thuê bao mạng không dây (di động) vượt qua số lượng thuê bao mạng có dây (5 so với 1)!  Số lượng thiết bị được kết nối Internet không dây bằng với số lượng thiết bị được kết nối internet có dây  Máy tính xách tay, điện thoại Internet cho phép truy cập Internet bất cứ lúc nào  2 thách thức quan trọng (nhưng khác nhau)  Không dây: truyền thông trên kết nối không dây  Di động (mobility): quản lý người dùng di động, là người sẽ thay đổi vị trí kết nối mạng Mạng không dây, di động 6-2
Chương 6 Nội dung 6.1 Giới thiệu Mobility (tính di động) Wireless (không dây) 6.5 Các nguyên lý: định địa chỉ và định tuyến tới 6.2 Các kết nối không người dùng di động dây, đặc tính 6.6 Mobile IP  CDMA 6.3 Mạng LAN không dây 6.7 quản lý sự di động trong (“Wi-Fi”) mạng cellular 6.4 Truy cập cellular 6.8 Tính di động và các Internet giao thức tầng cao hơn  Kiến trúc 6.9 Tổng kết  Các chuẩn (ví dụ GSM) Mạng không dây, di động 6-3
Các thành phần của mạng di động hạ tầng mạng Mạng không dây, di động 6-4
Các thành phần của mạng di động Các host không dây  laptop, smartphone  Chạy các ứng dụng  Có thể cố định hoặc di động hạ tầng  Không dây không có mạng nghĩa là luôn luôn di động Mạng không dây, di động 6-5
Các thành phần của mạng di động base station  Thường được kết nối vào mạng có dây  relay – chịu trách nhiệm cho việc gửi các gói giữa mạng có dây hạ tầng và các host không dây mạng trong “vùng” của nór  Ví dụ cell towers, 802.11 access points Mạng không dây, di động 6-6
Các thành phần của mạng di động Kết nối không dây  Thường được sử dụng để kết nối các mobile tới base station  Cũng được sử dụng như là đường kết nối xương hạ tầng sống (backbone link) mạng  Giao thức đa truy cập  Tốc độ dữ liệu và khoảng cách truyền khác nhau Mạng không dây, di động 6-7
Các đặc điểm của các chuẩn kết nối không dây 200 802.11n 54 802.11a,g 802.11a,g point-to-point Data rate (Mbps) 5-11 802.11b 4G: LTWE WIMAX 4 3G: UMTS/WCDMA-HSPDA, CDMA2000-1xEVDO 1 802.15 .384 2.5G: UMTS/WCDMA, CDMA2000 .056 2G: IS-95, CDMA, GSM Indoor Outdoor Mid-range Long-range 10-30m 50-200m outdoor outdoor 200m – 4 Km 5Km – 20 Km Mạng không dây, di động 6-8
Các thành phần của mạng di động kiểu cơ sở hạ tầng  base station kết nối các mobile vào mạng có dây  handoff: mobile thay network đổi base station cái infrastructure mà cung cấp kết nối vào mạng có dây Mạng không dây, di động 6-9
Các thành phần của mạng di động Chế độ ad hoc  Không có base stations  Các node chỉ có thể truyền tới các node khác trong vùng phủ kết nối  Các node tự tổ chức thành 1 mạng: tự định tuyến giữa chúng Mạng không dây, di động 6-10
Phân loại mạng không dây single hop multiple hops host kết nối tới host có thể phải chuyển infrastructure base station (WiFi, tiếp qua một vài node (ví dụ APs) WiMAX, cellular) cái không dây để kết nối tới mà sẽ kết nối tới mạng mạng Internet lớn hơn: Internet lớn hơn mesh net Không có base station, không kết nối tới mạng no Không có base station, Internet lớn hơn. Có thể infrastructure Không kết nối tới mạng phải chuyển tiếp để tới Internet lớn hơn được các node khác (Bluetooth, ad hoc nets) MANET, VANET Mạng không dây, di động 6-11
Chương 6 Nội dung 6.1 Giới thiệu Mobility (tính di động) Wireless (không dây) 6.5 Các nguyên lý: định địa chỉ và định tuyến tới 6.2 Các kết nối không người dùng di động dây, đặc tính 6.6 Mobile IP  CDMA 6.3 Mạng LAN không dây 6.7 quản lý sự di động trong (“Wi-Fi”) mạng cellular 6.4 Truy cập cellular 6.8 Tính di động và các Internet giao thức tầng cao hơn  Kiến trúc 6.9 Tổng kết  Các chuẩn (ví dụ GSM) Mạng không dây, di động 6-12
Các đặc điểm kết nối không dây (1) Những điểm khác nhau quan trọng so với kết nối có dây….  Cường độ tín hiệu giảm: tín hiệu radio giảm khi nó lan truyền trên đường đi (mất mát trên đường truyền (path loss))  Nhiễu từ các nguồn khác: các tần số mạng không dây được chuẩn hóa (ví dụ 2.4 GHz) được chia sẽ bởi nhiều thiết bị (như là điện thoại); các thiết bị gây cũng gây nhiễu  multipath propagation (lan truyền nhiều hướng): sóng radio phản xạ với các vật xung quanh, vì vậy đến đích tại các thời điểm khác nhau …. Làm cho truyền thông thông qua kết nối không dây (thậm chí cả điểm điểm) gặp nhiều khó khăn  Không dây Mạng không dây, di động 6-13
Các đặc điểm kết nối không dây (2)  SNR: signal-to-noise ratio 10-1  SNR lớn hơn – dễ dàng hơn 10-2 trong việc lấy tín hiệu từ 10-3 nhiễu (noise) BER  So sánh SNR và BER 10-4 tradeoffs 10-5  given physical layer: tăng năng 10-6 lượng -> tăng SNR-> giảm BER  given SNR: chọn tầng vật lý mà 10-7 10 20 30 40 đáp ứng được yêu cầu của BER, SNR(dB) cho thông lượng cao nhất QAM256 (8 Mbps) • SNR có thể thay đổi với tính di động: tự động thích QAM16 (4 Mbps) ứng tầng vật lý (kỹ thuật BPSK (1 Mbps) điều chế, tốc độ) Mạng không dây, di động 6-14
Các đặc điểm kết nối không dây (2) Nhiều bên gửi và nhận không dây sinh ra nhiều vấn đề (ngoài vấn đề đa truy cập): A B C C A’s signal C’s signal B strength strength A Vấn đề thiết bị đầu cuối bị ẩn space (Hidden terminal problem) Sự suy giảm tín hiệu  B, A nghe lẫn nhau (Signal attenuation)  B, C nghe lẫn nhau  B, A nghe lẫn nhau  A, C không thể nghe lẫn nhau.  B, C nghe lẫn nhau Có nghĩa là A, C không biết sự  A, C không thể nghe lẫn giao thoa (interference) của nhau dù giao thoa tại B chúng tại B Mạng không dây, di động 6-15
Code Division Multiple Access (CDMA)  “mã” duy nhất được gán cho từng người dùng; assigned to each user; như là phân hoạch tập mã  Tất cả các user chia sẻ cùng tần số, nhưng mỗi user có chuỗi “chipping” (“chipping” sequence ) của riêng nó (mã) để mã hóa dữ liệu  Cho phép nhiều user “cùng tồn tại” và truyền đồng thời với nhiễu tối thiểu (nếu các mã là “trực giao”)  Tín hiệu được mã hóa (encoded signal )= (dữ liệu gốc) X (chipping sequence)  Giải mã: sản phẩm bên trong của tín hiệu đã được mã hóa và chipping sequence Mạng không dây, di động 6-16
CDMA mã hóa/giải mã channel output Zi,m Zi,m= di.cm data d0 = 1 1 11 1 11 1 1 d1 = -1 bits -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 Bên gửi 11 1 1 11 1 1 slot 1 slot 0 code channel channel -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 output output slot 1 slot 0 M Di = S Zi,m.cm m=1 M received 1 1 1 1 1 1 1 1 d0 = 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 input d1 = -1 1 1 1 1 1 1 1 1 slot 1 slot 0 code channel channel -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 Bên nhận output output slot 1 slot 0 Mạng không dây, di động 6-17
CDMA: nhiễu do 2 bên gửi (two-sender interference) Kênh tổng hợp việc truyền bởi người gửi 1 và 2 Sender 1 Sender 2 Dùng chung mã như bên gửi 1, bên nhận không phục dữ liệu gốc của bên gửi 1 từ dữ liệu của kênh đã được tổng hợp Mạng không dây, di động 6-18
Chương 6 Nội dung 6.1 Giới thiệu Mobility (tính di động) Wireless (không dây) 6.5 Các nguyên lý: định địa chỉ và định tuyến tới 6.2 Các kết nối không người dùng di động dây, đặc tính 6.6 Mobile IP  CDMA 6.3 Mạng LAN không dây 6.7 quản lý sự di động trong (“Wi-Fi”) mạng cellular 6.4 Truy cập cellular 6.8 Tính di động và các Internet giao thức tầng cao hơn  Kiến trúc 6.9 Tổng kết  Các chuẩn (ví dụ GSM) Mạng không dây, di động 6-19
IEEE 802.11 Wireless LAN 802.11b 802.11a  5-6 GHz  2.4-5 GHz phổ sóng không  Lên đến 54 Mbps cần license 802.11g  Lên đến 11 Mbps  2.4-5 GHz  direct sequence spread  Lên đến 54 Mbps spectrum (DSSS) trong tầng 802.11n: nhiều antennae layer  2.4-5 GHz  Tất cả các host dùng cùng  Lên đến 200 Mbps mã chipping  Tất cả sử dụng CSMA/CA cho đa truy cập  Tất cả đều có các phiên bản mạng base-station và ad-hoc Mạng không dây, di động 6-20