Wireless Communications - Truyền thông không dây

Wireless Communications-
Truyền thông không dây
Giới thiệu
2
Mục tiêu
•
Giải thích các công nghệ truyền thông không dây quan trọng
(gồm cả hệ thống di động và tế bào) đang sử dụng
•
Mô tả các ứng dụng công nghệ truyền thông không dây
•
Ad hoc wireless network – Mạng truyền thông không dây Ad
hoc
•
Wireless personal network (Bluetooth) – Mạng truyền thông
không dây cá nhân
•
Những thuận lợi và bất lợi của truyền thông không dây
•
Một số công nghệ khác
3
Lịch sử phát triển
•
Dùng tín hiệu để truyền thông
–
gương, cờ (“semaphore”), ...
–
150 trước CN dùng khói;
(Polybius, Greece)
–
1794, tín hiệu ánh sáng, Claude Chappe

•
Sóng điện từ đóng vai trò quan trọng:
–
1831 Faraday: hiện tượng cảm ứng điện từ
–
J. Maxwell (1831-79): lý thuyết điện từ
–
Fields, các công thức sóng (1864)
–
H. Hertz (1857-94): thí nghiệm cho thấy đặc
tính sóng của truyền tín hiệu điện trong
không gian
(1888, ở Karlsruhe, Germany)
4
Lịch sử phát triển (tt)
•
1896 Guglielmo Marconi
–
Người đầu tiên mô tả
điện báo không dây (digital!)
–
Truyền sóng xa, cần năng lượng truyền cao >200kw
•
1907 các kết nối vượt Đại Tây dương được thương mại hóa
–
Các trạm BS cực lớn (antenna cao 30 - 100m)
•
1915 truyền thông không dây tiếng nói từ New York - San
Francisco
•

1920, Marconi phát hiện sóng ngắn
–
reflection at the ionosphere phản xạ sóng của tầng điện ly
–
Bộ truyền và nhận nhỏ hơn, nhờ phát minh ống phóng điện tử chân
không (1906, Lee DeForest & Robert von Lieben)
•
1926 điện thoại trên tàu lửa Hamburg - Berlin
–
Nối song song để kiểm soát tàu
5
Lịch sử phát triển (tt)
•
1928 nhiều thử nghiệm truyền thông TV (qua Đại Tây dương,
TV màu, tin tức)
•
1933 điều chế tần số (E. H. Armstrong)
•
1958 A-Netz ở Đức
–
Kỹ thuật tương tự (analog), 160MHz, thiết lập kết nối chỉ từ trạm di
động, không chuyển vùng, 1971 có 11000 khách hàng
•
1972 B-Netz ở Đức
–
analog, 160MHz, thiết lập kết nối chỉ từ trạm di động
–
1979 có 13000 khách hàng
•
1979 NMT với 450MHz (các nước Đông Âu)

•
1982 hệ GSM-specification
–
Mục đích: Hệ thống điện thoại di động châu Âu với roaming
•
1983 hệ American AMPS (Advanced Mobile Phone System,
analog)
•
1984 chuẩn CT-1 (Europe) cho các điện thoại cố định không dây
6
Lịch sử phát triển (tt)
•
1986 C-Netz ở Đức
–
Truyền tiếng nói, 450MHz, có khả năng chuyển vùng, tín hiệu số, tự
động định vị của thiết bị di động
–
Được dùng đến năm 2000, các dịch vụ: FAX, modem, X.25, e-mail
•
1991 DECT
–
Digital European Cordless Telephone (ngày nay là Digital Enhanced
Cordless Telecommunications)
–
1880-1900MHz, ~100-500m, 120 kênh duplex, truyền dữ liệu
1.2Mbit/s, mã hóa tiếng nói, chứng thực, mật độ 10000 user/km
2
, trên
50 quốc gia sử dụng
•

1992 GSM
–
Hoàn toàn digital, 900MHz, 124 kênh
–
Tự động định vị, khả năng chuyển vùng, cellular
–
Phổ biến ở châu Âu, ngày nay phát triển lên hơn 200 quốc gia sử
dụng
–
Các dịch vụ: FAX, voice, truyền dữ liệu 9.6kbit/s, …
7
Lịch sử phát triển (tt)
•
1994 E-Netz ở Đức
–
GSM với 1800MHz, các cells nhỏ hơn
–
Ví dụ như: Eplus
•
1996 HiperLAN (High Performance Radio Local Area
Network)
–
ETSI, chuẩn hóa cho type 1: 5.15 - 5.30GHz, 23.5Mbit/s
–
Khuyến cáo cho type 2, 3 (đều 5GHz) và 4 (17GHz) cũng như các
mạng wireless ATM (tốc độ lên đến 155Mbit/s)
•
1997 Wireless LAN - IEEE802.11
–
Chuẩn IEEE, 2.4 - 2.5GHz và hồng ngoại, 2Mbit/s

•
1998 các phiên bản GSM kế tiếp
–
Dành cho UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
–
Iridium
•
66 vệ tinh (+6 thiết bị hỗ trợ), 1.6GHz cho điện thoại di động
8
Lịch sử phát triển (tt)
•
1999 chuẩn hóa các LAN không dây (bổ sung)
–
IEEE, 802.11b, 2.4-2.5GHz, 11Mbit/s
–
Bluetooth, 2.4GHz, <1Mbit/s
–
IMT-2000
•
Một số thành viên: UMTS, cdma2000, DECT, …
–
Khởi đầu của WAP (Wireless Application Protocol) và i-mode
•
Bước đầu tiên để tiến đến thống nhất các hệ thống truyền thông
Internet/thiết bị di động
•
Truy cập nhiều dịch vụ thông qua điện thoại di động
•
2000 GSM với tốc độ truyền dữ liệu nhanh
–

HSCSD: đến 57,6kbit/s
–
GPRS thế hệ đầu: đến 50 kbit/s
–
UMTS auctions/beauty contests
–
Iridium phá sản
•
2001 bắt đầu các hệ thống 3G
–
CDMA2000 ở Hàn Quốc, UMTS ở châu Âu, FOMA (giống UMTS) ở Nhật
9
Lịch sử phát triển (tt)
•
2002
–
WLAN hot-spots bắt đầu lan rộng
•
2003
–
UMTS khởi động ở Đức
–
DVB-T thay thế TV tín hiệu tương tự
•
2005
–
WiMax bắt đầu như một lựa chọn cho DSL (không di động)
–
Các sản phẩm ZigBee đầu tiên
•

2006
–
HSDPA khởi động ở Đức, là phiên bản UMTS có tốc độ tải nhanh nhất > 3
Mbit/s
–
WLAN thử nghiệm với 250 Mbit/s (802.11n) dùng MIMO
–
Chứng thực WPA2 cho các thiết bị Wi-Fi WLAN
•
2007
–
Trên 3.3 tỷ thuê bao điện thoại di động
•
2008
–
Internet “thực” sẵn sàng trên điện thoại di động (trình duyệt chuẩn, tốc độ
truyền)
–
7.2 Mbit/s HSDPA, 1.4 Mbit/s HSUPA , hơn 100 tổ chức điều hành trên thế giới
hỗ trợ HSPA
10
Công nghệ không dây được dùng ntn?
•
Wireless
–
Mô tả các thiết bị và công nghệ không dùng nối dây
•
Truyền thông không dây
–
Truyền dữ liệu không dùng đường truyền có nối dây

•
Các công nghệ đó bao gồm:
–
PAN (Bluetooth, RFID, UltraWideBand)
–
Wireless LAN và WAN
–
Satellite – vệ tinh
–
Cellular – tế bào
11
Truyền thông không dây
12
Các loại mạng không dây
13
Các chuẩn chính
14
Truyền thông không dây (tt)
•
Đặc điểm thiết bị
–
Khoảng cách: 90m
–
Băng thông: 54 Mbps
–
Có thể dùng cho VoIP
•
Card truyền thông không dây (Wireless NIC)
–
Gửi và nhận dữ liệu thông qua sóng radio

•
Smartphone – điện thoại thông minh
–
Kết hợp điện thoại di động và thiết bị hỗ trợ cá nhân
(PDA)
15
Truyền thông không dây (tt)
16
Bluetooth & Ultra Wide Band
•
Thẻ nhận dạng Radio frequency identification device
(RFID)
–
Các vi mạch chứa radio transponders
•
Bluetooth & Ultra Wide Band (UWB)
–
Các chuẩn không dây thiết kế cho các sóng cực ngắn
–
Truyền thông dùng máy thu phát nhỏ, tiêu thụ năng
lượng ít
•
Link manager
–
Phần mềm đặc biệt giúp nhận dạng các thiết bị
Bluetooth khác
17
Bluetooth & Ultra Wide Band (tt)
18
Bluetooth & Ultra Wide Band (tt)

•
Bluetooth
–
Khoảng cách: 10 m
–
Băng thông: 1 Mbps
•
Ultra Wide Band
–
Khoảng cách: 50 m
–
Băng thông: 100 Mbps đến 2 Gbps
•
Piconet
–
Wireless personal area network (WPAN)
–
Gồm 2 hoặc nhiều thiết bị Bluetooth trao đổi dữ liệu
với nhau
19
Bluetooth & Ultra Wide Band (tt)
20
Satellite Networks – Mạng vệ tinh
•
Dùng để truyền dữ liệu qua khoảng cách xa
•
Repeater
–
Nằm trong chính bản thân vệ tinh
–

Dùng để truyền dữ liệu từ một trạm đến trạm khác
trên trái đất
•
Thời gian truyền xấp xỉ 250 ms
21
Satellite Networks (tt)
22
Satellite Networks (tt)
23
Cellular Networks – Mạng tế bào
•
Modern cellular telephone network
•
Mạng điện thoại cellular hiện đại
–
Xây dựng dựa trên khả năng các bộ thu phát năng
lượng thấp
–
Mỗi “cell” quản lý một số người dùng
–
Các tháp truyền thông phát sóng trên vùng rộng hơn
–
Các kênh cùng tần số có thể dùng lại bởi tháp khác
•
Cách nhau một vài km để tránh nhiễu
•
Tối ưu hóa việc dùng có giới hạn các kênh tần
24
Cellular Networks (tt)
•

Công nghệ 3G (third generation)
–
100% dùng kỹ thuật số hóa cho cả truyền tiếng nói và
dữ liệu
–
Tốc độ truyền
•
Đến 2 Mbps khi cố định
•
384 Kbps khi di chuyển vận tốc đi bộ
•
144 Kbps khi di chuyển vận tốc xe hơi
•
2.5G có tốc độ truyền tối đa là 384 Kbps
25
Cellular Networks (tt)