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,WirelessLAN简介2003/2,无线局域网的优点,无需在覆盖区域进行复杂的电缆铺设，可以节省网络覆盖成本与施工时间实现了移动办公，使手提电脑使用者摆脱了网络电缆的限制。具有高移动性，通信范围不受环境条件的限制建网容易，管理方便微软Windows操作系统已支援802.11b标准,IEEE802.111997年6月定义,用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入,速率最高到2MbpsIEEE802.11b1999年9月定义,主导厂家3COM,Intersil,LucentNokia,SymbolTechnologies,速率最高到11Mbps认定标记为WiFiIEEE802.11a802.11b无线联网标准的后续标准,速率最高到54Mbps认定标记为WiFi5WECA1999年8月,推动无线局域网标准化的组织,WirelessEthernetCompatibilityAlliance,无线以太网兼容联盟,无线局域网标准1,无线局域网标准2,IEEE802.11DAdditionalRegulatoryDomainsIEEE802.11EQualityofService(QoS)IEEE802.11FInter-AccessPointProtocol(IAPP)IEEE802.11HDynamicChannelSelectionandTransmissionPowerIEEE802.11iAuthenticationandSecurity,散射红外线使用850-950纳米波段最大输出功率不超过2W,支持的传输速率为1M和2M.通讯节点之间必须保持在视线范围之内微波频率须要特许的授权,且半径范围限制在27.5Km以內扩频传送依据FCC美国联邦通讯委员会规定的ISM,IndustrialScientificMedical频带。频带范围开放在902928MHz,2.42.4835GHz,5.155.35GHz跳频扩频FHSS,Frequencyhoppingspreadspectrum直接序列扩频DSSS,Directsequencespreadspectrum,802.11物理层技术,802.11技术规格,802.11重要规格使用频带为2.42.4835GHz,速率最高只能达到2Mbps使用FHSS及DSSS扩频方式,但大部分采用FHSS调节技术FHSS使用FrequencyShiftKeying,FSK传输1Mbps时使用secondlevelGaussFSK(GFSK)传输2Mbps时使用fourthonelevelGaussFSK使用CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance载波监听多路访问/冲突防止之MediaAccessControlCSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式与802.3一样使用相同LLC,也为48-bitaddress,802.11b技术规格,802.11b重要规格也称为802.11High-Rate或Wi-Fi(WirelessFidelity)使用频带为2.42.4835GHz,速率最高达到11Mbps只使用DSSS扩频方式传输1Mbps时使用DBPSK,DifferentialBinaryPhaseShiftKeying传输2Mbps时使用DQPSK,DifferentialQuartPhaseShiftKeying传输5.5/11Mbps时使用补偿编码键控ComplementaryCodeKeying,CCK调节技术使用rate-switchingprocedure以自动调整传输速率为11/5.5/2/1Mbps,802.11a技术规格,802.11a重要规格使用OFDM调节技术CFR(CodeofFederalRegulation)Title47Section15.407工作在5GHzU-NII(UnlicensedNationalInformationInfrastructure)频带,物理层速率可达54Mbps,传输层可达25Mbps可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口以及TDD/TDMA空中接口使用BPSK,QPSK,16-Quadratureamplitudemodulation编码调节技术支持速率为6,9,12,18,24,36,48,54Mbps,其中6,12,24Mbps为必备速率使用ForwardErrorCorrection,FEC校正技术传输距离较802.11b短,802.11g技术规格,802.11g重要规格使用频带为2.42.4835GHz使用OFDM调节技术802.11g其实是一种混合标准，它既能适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供每秒11Mbps数据传输率，也符合802.11a数据传输率标准在2.4GHz频率下提供54Mbps数据传输率可兼容802.11,802.11b,各国家使用频带,跳频扩频FHSS,Frequencyhoppingspreadspectrum发射与接收两端以特定型式的窄频电波来传送讯号。收发两端传送资料经过一段极短的时间后，便同时切换到另一个频段由于不断的切换频段，因此较能减少在一个特定频道受到的干扰也不容易被窃听。跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号跳频至下一个频率的最大时间间隔为400ms802.11中最大时间间隔通常定为250ms，也就是每秒跳频4次将83.5MHz(2483.52400)区间切割成79个以上的频道，然后提供无线设备在每个约1MHz的0频道空间里面传送资讯,FHSS1,FHSS2,为免讯号受到干扰采用频率位移键(FrequencyShiftKeying,FSK)技术，让进行无线通讯的设备同步且同时地选择某特定频道，并且每经过一段时间以后即跳至其他频率继续联系。FHSS与DSSS不兼容,故无法互相通讯FCCPart15.247规定每秒必须有至少2.5hops(每秒至少变化2.5次频率),并定义有22种hoppatterns.,DSSS1,直接序列扩频DSSS,Directsequencespreadspectrum将原来1个位元的讯号利用10个以上的位元空间来表示,使得原来高功率窄频率的讯号，变成低功率宽频率原先一个位元，展频后用多少个位元来代表，这个数目称为SpreadingRate/ChippingRate,这个值越高越能够抵抗杂讯干扰不过此值越低，则可以增加使用人数。IEEE802.11b的标准为11。每一databit于实体层传送前需与11-bitBarkerCode“10110111000”进行XOR操作再決定用DBPSK或DQPSK调节传送每1databit变为11个bit传送故较能抵抗干扰。DBPSK及DQPSK皆是利用改变相位传送资料将原本较高功率且频宽较窄的载波讯号，藉由与pseudorandomsequence的相互搭配以后，将原本的“0”或“1”资料透过改变载波相角的相位位移键(PhaseShiftKeying,PSK)技术，利用数个被称为chip的位元代表，并且改以低功率却较大频宽的方式传播。,DSSS2,如要传送1Mbps则使用DBPSK每1个bit由一个phaseshift完成如要传送2Mbps则使用DQPSK每2个bit由一个phaseshift完成如要传送5.5/11Mbps则须使用CCK完成CCK使用64组唯一之codeword,每6个bit可由一组codeword传送DSSS将2.4GHz频带切成14个channels,USA则只能用11channelsDSSS之regulation:FCCregulation15.247,ETSIregulation300-328DSSS于室內使用时会有大约100nsdelay,由于靠近DSSS之ChippingRate对inter-chip干扰,故需使用diversityantenna加以克服DSSS于2.4GHzISMBand只能有3个channels,故于同一无线区域只能有3个无线网路,才不会造成干扰,FHSS与DSSS技术规格比较,FHSS/DSSSSpectrum,OFDM,正交频分复用OFDM,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing为FrequencyDivisionMultiplexing技术的一种将资料切成由52个sub-channels一起传送较能克服crosstalk的干扰,各项wireless规格比较,无线局域网的拓扑结构,拓扑结构Topology由无线网卡、无线接入点(AP)、计算机和有关设备组成，采用单元结构每个单元称为一个基本服务组(BasicServiceSet,BSS)BSS的组成有以下三种方式集中控制方式(InfrastructureTransferMode)：每个单元由一个中心站控制(AP)，网中的终端在该中心站的控制下与其他终端通信。尽管BSS区域较大，但其所建中心站的费用较昂贵分布对等式(AdHocTransferMode)：BSS中任意两个终端可直接通信，无需中心站转接。尽管BSS区域较小，但这种方式的结构简单，使用方便集中控制式与分布对等式相结合的方式一个无线局域网可由一个基本服务区（BSA）组成，一个BSA通常包含若干个单元，这些单元通过AP与某骨干网相连。骨干网可以是有线网，也可以是无线网。,Ad-HocTransferModeIndependentBasicServiceSetNetwork;IBSSNetwork同处于一个小区域,彼此以点对点(peertopeer)方式通讯,而不必透过有线或无线之主干使用公用广播信道,网中任意两点均可直接通信MAC协议多采用载波监测多址接入(CSMA/CA)类型的多址接入协议,Ad-Hoc操作模式,InfrastructureTransferMode(Client/ServerMode)包含有线或无线主干(Backbone)之网路通讯网路交通可分为两种:uplink(stationtobackbone)anddownlink(backbonetostation).通往backbone的接点称之为Accesspoint或BaseStationAccesspoint最多可支持100多个用户的接入,Infrastructure操作模式,Roaming操作模式,RoamingTransferMode以InfrastructureMode为基础建构多个AP互相涵盖服务范围,但须有相同ESSID(ExtendedServiceSetID)才能漫游使用SpanningTreeProtocol(SPT)以解決loop-freebridging因每个AccessPointDomain可能使用不同的频率,故使用beaconframe取得漫游区之频率定为activemode之设备会定期发送beaconframe,HandingofftheWLANConnectionBetweenAccessPoints,Bridge操作模式,BridgeTransferMode将2段或多段AccessPoint桥接,AccessPoint,AccessPoint,Point-to-PointWirelessBridge,PointtoMulti-PointsWirelessISP,Antennae的分类,Omni-Directional全向性天线不需定位但传输距离较短,如要增长距离需加外部放大器一般使用于屋內Directional(Point-to-point)定向天线需定位但传输距离较长一般使用于屋外如搭配高增益天线则可传输至数十公里,WEP安全机制1,64/128/512-bitWEPIEEE802.10SDE(9)的保密架构提供保密服务，并提供一个称为WEP(WiredEquivalentPrivacy)的加密演算法则使用RTS/CTScontrolframe来认证合法使用者MAC曾使用2种认证机制:OpenSystemAuthentication,SharedKeyAuthenticationOpenSystemAuthentication允许多个Clients能联结(associate)AP并且不做身分查证SharedKeyAuthentication使用WEP以作身分认证WEP使用由RSADataSecurity发展的RC464-bit加密技术RC464bits由24-bitinitializationvector(IV)及40-bitsecuritykey组成SharedKey可于每个传送frame更改RC4最长可支援至128bitssecuritykey只有资料封包才会被加密,如此其他Client仍能收听到controlheader以执行所需之网路控制,WEP安全机制2,使用CRC32checksum侦错由于只使用24-bitinitializationvector故容易造成keystreamreuse而被hacker窃听或篡改,SharedKey认证流程,SharedKeyAuthentication流程(1)Station发出认证要求之frame(2)AP回覆由WEP演算法则产生之128-bitChallengeText(3)Station使用此128-bitChallengeText并由SharedKey加密后送給AP(4)AP使用相同的SharedKey解密并比较与先前所送之ChallengeText是否相同,如相同则回覆认证成功,Plaintext演算流程-1,SecretKey,ICV至Plaintext演算流程SecretKey,ICV至Plaintext演算流程PRNG:PseudoNumberGenerator,Plaintext演算流程-2,Plaintext演算流程送收方皆知晓事先已定义好之40-bitSecretKey加上原来24-bitIV成为64-bit值,此64bits成为PRNG之输入RC4使用PRNG所产生之值来加密PlaintextPlaintext封包內含一个4-byteICV,IntegrityCheckValue使用CRC32侦错技巧,ConcatenatetheICVtotheplaintext.ChoosearandomIVandconcatenatethistothepredeterminedsecretkey.ComputetheICVusingCRC-32overthemessageplaintext.Inputthesecretkey+IVintotheRC4algorithmtoproduceapseudorandomkeysequenceEncrypttheplaintext+ICVbydoingabit-wiseXORwiththepseudorandomkeysequenceunderRC4toproducetheciphertext.CommunicatetheIVtothepeerbyplacingitinfrontoftheciphertext.,Ciphertext流程,实务应用上的问题,电波使用问题无线区域网路广泛利用与各国政府电波管理政策有相当大关连频谱共用的问题产生电波干扰IEEE802.11b、HomeRF、Bluetooth、等皆使用2.4G的频谱网路漫游的问题各不同无线网路服务提供者对非登记用户服务及收费之协调,未来技术的挑战-1,HiperLAN2与802.11a在规格上十分相似，同样使用5GHz频段、OFDM技术、传输速率54Mbps由ETSI（EuropeanTelecommunicationsStandardInstitute）所发展出来与802.11系列协定规格相似，然而两者使用的传输协定相差甚多HiperLAN2预计将可和第三代行动通讯协定互通，并且能提供不同等級的QoS，以提供多媒体或是VoIP等等不同类型之应用HiperLAN1主要是由Proxim与Intermic两家公司在推动这项技术使用OFDM的技术、5GHz频段，而传输速率为24Mbps,未来技术的挑战-2,BluetoothBluetooth1.0标准使用2.4GHz的频段，传输速率为1MbpsBluetooth2.0标准可能转往5GHz频段，传输速率为10MbpsHomeRF由于Bluetooth之发展太过强势,使得HomeRF市场倍受威胁未来HomeRF将再分为两种标准,一为主攻消费性电子产品市场之HomeRFFirefly,一为主攻多媒体传输市场之HomeRFMultimediaHomeRFFirefly可能使用900MHz频段,传输速度維持12Mbps,但模组价格预计将降到2美元以下,目标锁定在低速数据传输的应用如玩具、家电之控制HomeRFMultimedia目前使用何种技术尚无定见，不过由于原先设定必须能传送数位电视的影像，因此基本上的规格为使用5GHz频段，传输速率最少需要16Mbps之技术,无线区域网路市场1,一般消费者一般家庭不想布线且能移动工作的选择IDC的调查报告显示目前全球约有4500万个行动商务人士有上网需求公司业务及高阶经理人先使用接下来则以青少年使用为主，使用场地则以机场、旅馆、咖啡厅餐厅、会议中心、及学校为主企业用户In-Stat所做的调查显示，在美国有超过8成的企业未来两年內将有计划架设无线区域网路应用初期主要以大型仓储中心、医疗、保全、住宅、博物馆等特殊行业为主之后企业将更容易接受有线及无线混合区域网路环境,电信或网整合服务目前电信及网路厂商，顾客价值不断的下降无线区域网路的建构正好提供电信及网路厂商新的市场发展空间强调整体的网路及电信通讯服务公众无线网经营藉由收取达到经济规模之消费者月费而存活国外的MobileStar、Metricom，国內的曜正科技,英普达等主要服务场所为连锁咖啡厅、主要交通要道（飞机场,火车站等）地区整合软体专案开发大量出現因应特殊无线区域网路的专案开发及软体设计被要求开发公司所需要之软体，并布建其无线区域网路主要应用范围为：仓储、物流中心、等等特殊行业及特殊需求,无线区域网市场2,主要晶片提供者1,Agere为原LucentTechnologyAtheros最受到瞩目的新兴厂商以两顆CMOSChip组成的5GHz无线区域网路晶片解決方案将PA整合进去，还将一般晶片有的VCO、SAWFilter、Flash、RAM拿掉，使得其成本大为降低(一个模组在量产之下只售35元美金)Intersil为最早推出商用wirelesschip的公司市占率相当高可在Turbo模式下将速度调高至72Mbps，这项功能亦是其他厂商所望尘莫及已获得Intermec、Proxim、TDK、Intel等公司的背书使用短期內此厂商的晶片应会是802.11a的晶片市场主流,主要晶片提供者2,Envara利用dual-bandRF的方式将802.11b与802.11a做在一个晶片模组上专利的Zero-LossFront-EndTMRF解決法其RF可以比一般的RF省300mW，约15%20%的电力Systemonic晶片HiperSonic(只包含Baseband、MAC两部分)是非常具有弹性的一个5GHz晶片解決方案內含名为H01的Muti-ProtocolBasebandProcessor，速率高达60Mbps可以与不同的RF相连，使得厂商可有效解決不同地区必须配合不同频段的问题NextComm由大众电脑、威盛电子转投资已经成功推出802.11bMAC晶片样品搭配RFMD的射频（RF）晶片的无线区域网路解決方案,主要晶片提供者3,ATMEL利用dual-bandRF的方式将802.11b与802.11a做在一个晶片模组上TI晶片HiperSonic(只包含Baseband、MAC两部分)推出802.11b+速度可达22MbpsNextComm由大众电脑、威盛电子转投资,CaseStudy医院(1),医院应用医院中医疗人员也可以透过无线网路系统隨时监看及瞭解病人的生理状态改善病房內部员工的沟通状況，以便提升工作的效率使用无线行动手持式设备作为传输工具支持即时语音沟通掌握科技推出的企业M化解決方案在医疗方面有针对內科、外科、小儿科所设计的行动式掌上型医药囑系统所有的病患资料均记载于一台PDA上，提供医生或护士记录、查询病患资料，提高医师进行医疗行为效率,CaseStudy医院(2),病危警讯可迅速透过计算机通知医疗人员.医院病房间可透过Wireless与计算机整合,将病患资料传入点脑.,CaseStudy行动业务,行动业务PDA內含客户资料、下单订货、库存查询等功能可有效減少员工必须定点查资料的不便。在数位流通应用方面有针对零售业门市的系统此系统有存货盘点、店务作业、进销存报表、客户资料查询、订货系统等功能，減轻员工原先需手抄资料的负担。,CaseStudy零售商店,零售商店零售商或大型量贩店可透过Wireless应用,将货架上产品数量实时输入计算机可便于完成订货/库存管理.,CaseStudy工厂仓储,工厂仓储应用工场仓库在进料时可透过Wireless所建立的网络,实时将货品Barcode传入主计算机,答成库存管理,出货也可依此方式透过Bardcode系统管理,FAQ1,WLAN对人体是否有所影响？因WLAN的发射功率较手机要微弱许多，发射功率约6070mW，而手机约200mW左右，