Sieci Bezprzewodowe

WPAN – Wireless Personal

Area Network

WPAN

- sieć o zasięgu kilku metrów służąca do

wymiany informacji pomiędzy urządzeniami

przenośnymi typu notebook, palmtop, telefon

gsm itp. (IRDA, Blutooth czy

gsm itp. (IRDA, Blutooth czy ZigBee

)

Infrared Data Association

(IrDA)



IrDA: (InfraRed Data Association) – standard

zdefiniowany przez konsorcjum IrDA dla

potrzeb bezprzewodowego przesyłu

informacji przy wykorzystaniu promieni

podczerwonych



System łączności małego zasięgu

umożliwiający łatwe łączenie urządzeń



Typowe zastosowania: telefony komórkowe,

PDA, komputery, aparaty cyfrowe itp.

Podstawowe usługi IrDA



przesył plików między urządzeniami,



drukowanie,



dostęp do zasobów sieci przewodowej,



transmisja danych i mowy między

komputerem/palmtopem a telefonem

komórkowym,



sterowanie urządzeniami

telekomunikacyjnymi

Stos IrDA -

warstwy

podstawowe



warstwa fizyczna (Physical Layer) - uwzględnia

charakterystyki optyczne i zapewnia kodowanie

danych oraz synchronizację ramek,



IrLAP (Link Access Protocol), odpowiada za

niezawodność połączenia, zapewnia niezawodny

transfer danych przy użyciu odpowiednich

mechanizmów, takich jak:



retransmisja,



sterowanie strumieniem,



detekcja błędów.

Stos IrDA -

warstwy

podstawowe

Sterowanie strumieniem w IrLAP jest niskopoziomowe



IrLMP (Link Management Protocol) - protokół

multipleksowania usług i aplikacji. Odpowiedzialny za:



multipleksowanie (LM-MUX) - LMP umożliwia funkcjonowanie w

jednym łączu IrLAP wielu klientów warstwy IrLMP,



detekcja - rozwiązywanie konfliktów adresów. Stosuje się ją

wtedy, gdy np. dwa urządzenia mają ten sam adres IrLAP.

IrLMP arbitralnie nakazuje zmianę adresów i wygenerowanie

nowych.



IAS (Intention Access Service), czyli dostęp do informacji

Stos IrDA - p

rotokoły

opcjonalne



TinyTP (Tiny Transport Protocol), zapewniający sterowanie

strumieniem w kanale – zawiera 2 podstawowe funkcje:



kontrola przepływu danych przez połączenie LMP (kanał),



dokonuje segmentowania i powtórnego składania danych - SAR

(Segmentation and Reasembly).



IrOBEX (Object Exchange Protocol), ułatwiający transfer plików

oraz innych obiektów danych



IrCOMM, którego głównym zadaniem jest emulowanie portów

szeregowego i równoległego, opartych na 4 typach usług: 3-

Wire Raw, 3-Wire, 9-Wire i Centronics.



IrLAN (Local Area Network), zapewniający dostęp urządzeniom,

np. PDA do sieci lokalnej za pośrednictwem podczerwieni.

Stos IrDA - e

lementy

multimedialne



IrTran-P zasady przesyłu i reprezentacji

obrazów cyfrowych,



IrMC zasady współpracy ze sprzętem

telekomunikacyjnym, jak np. telefony

komórkowe.

Warstwa fizyczna



prędkość transmisji 2.4 kb/s ÷ 4 Mb/s;



transmisja asynchroniczna, półdupleksowa;



możliwa jest łączność dwu- lub wielopunktowa;



odległość stacji 1 cm ÷ 1 m (lub więcej);



kąt widzenia co najmniej ±15°;



stacje mogą wykrywać transmisję przy różnych

prędkościach, natomiast kolizje nie są

wykrywane;



długość fali 850 ÷ 900 nm;

Warstwa fizyczna



stopa błędów nie większa niż 10

-8

;



dopuszczalny poziom zakłóceń:



pole elektromagnetyczne 3 V/m,



światło naturalne (słoneczne) 10 klx,



światło sztuczne (żarówki, świetlówki itp.) 1

klx.

Trzy zakresy w standardzie



SIR (ang.

Serial Infrared

) 2.4 ÷ 115.2 kb/s,



MIR (ang.

Medium Infrared

) 576 i 1152 kb/s,



FIR (ang.

Fast Infrared

) 4 Mb/s.

W każdym z powyższych zakresów obowiązują inne

zasady

kodowania sygnałów, inne są także niektóre składniki

ramki. Prędkość transmisji i inne parametry łącza są

negocjowane pomiędzy stacjami zgodnie z protokołem

IrLAP.

Zakres SIR



Sygnał transmitowany przez łącze jest

kodowany kodem RZI tzn.: "0" logiczne

kodowane jest jako impuls o długości 3/16

czasu trwania transmitowanego

pojedynczego bitu (nie mniej niż 1.6 μs),

"1" logiczna kodowana jest jako brak

takiego impulsu.

Zakres MIR



Zasady kodowania sygnałów w tym zakresie są

takie jak w zakresie SIR, ale czas trwania impulsu

wynosi 1/4 czasu trwania bitu. W celu

poinformowania stacji pracujących z prędkościami

z zakresu SIR, że łącze jest zajęte przez szybsze

stacje, konieczne jest okresowe wysyłanie sygnału

SIP (ang. Serial infrared Interaction Pulse). Sygnał

ten składa się z impulsu o czasie trwania 1.6 μs,

po którym następuje 7.1 μs ciszy. Zazwyczaj jest

on nadawany bezpośrednio po wytransmitowaniu

całego pakietu.

Zakres MIR



Znaczniki początku i końca są identyczne i jest

równy wartości ’7Eh’. W celu uzyskania

przezroczystości protokołu stosowane jest

szpikowanie zerami (ang. bit stuffing), tzn. po

każdych 5 bezpośrednio następujących po sobie

bitach o wartości ’1’ automatycznie wstawiany

jest bit o wartości ’0’. Operacja ta, odwracana w

odbiorniku, nie dotyczy oczywiście znaczników

początku i końca ramki.

Ramka MIR



STA: Flaga początkowa, 01111110

binarnie,



ADDR: 8-bitowy adres,



DATA: 8-bitowe pole kontrolne plus do

2045 = (2048 - 3) bajtów pola danych,



FCS: 16- bitowa CRC



STO: Flaga końcowa, 01111110 binarnie.

Ramka MIR



Protokół wymaga minimum dwóch bajtów

STA

i jednego STO (może być ich większa ilość,

w takim przypadku nadmiarowe flagi są

pomijane)



Dane są zabezpieczone kodem CRC-

wielomian CRC-CCITT jest zdefiniowany

wzorem:

CRC

(

) =

+ 1

Format pakietu dla zakresu

FIR



Przy prędkości 4 Mb/s stosowane są także

inne zasady rozpoznawania początku i

końca pakietu, wykorzystujące symbole

niedozwolone (nie odpowiadające

żadnemu symbolowi).

Pole 32 bit CRC



Suma kontrolna CRC-32 jest

wyznaczana wg następującego

wielomianu

CRC

(

) =

+ 1

Protokół dostępu do łącza



Protokół dostępu do łącza (IrLAP, ang.

Link

Access Procedure

) standardu IrDA jest

oparty na protokole HDLC. Zastosowano

identyczny format ramki, ponadto

wykorzystano większość typów ramek

HDLC. Różnice dotyczą sposobu

wyznaczania początku i końca ramki oraz

sposobu uzyskiwania przezroczystości

protokołu. Zmiany te, zależą od

zastosowanej prędkości transmisji.

Tryby pracy



Łącze może znajdować się stanie połączenia

(ang.

connection

) lub stanie rywalizacji (ang.

contention

). Pierwszy z nich ma miejsce, gdy

co najmniej dwie stacje nawiązały połączenie

i wymieniają dane i informacje sterujące,

natomiast drugi, gdy takiego połączenia nie

ma. Stany te odpowiadają trybom NRM (ang.

Normal Response Mode

) i NDM (ang.

Normal

Disconnected Mode

) protokołu HDLC.

Tryby pracy



W trybie NRM jedna ze stacji pełni funkcję

stacji nadrzędnej (ang.

primary

), która jest

odpowiedzialna za sterowanie łączem. W

trybie NDM komunikacja oparta jest na

rywalizacji, ponieważ żadna ze stacji nie

pełni funkcji stacji nadrzędnej.

Format ramki



Pola BOF (ang.

Beginning of Frame

) i EOF (ang.

End of

Frame

) są zależne od przyjętej prędkości transmisji.



Pole A (ang.

Address

) określa adres stacji podrzędnej

zaangażowanej w połączenie. Najstarszy bit (

C/R

) pola

adresu określa, czy ramka jest rozkazowa (ang.

Command

), czy odpowiedzi (ang.

Response

). Adres ’00h’

jest zarezerwowany jako pusty (ang.

NULL

) i nie jest to

adres jakiejkolwiek stacji. Adres ’7Fh’ jest adresem

rozgłoszeniowym (ang.

broadcast

), tzn. ramki

zawierające taki adres kierowane są do wszystkich stacji;

adresu takiego może użyć jedynie stacja nadrzędna lub

stacja nie zaangażowana w połączenie.

Format ramki



Pole C (ang.

Command

) określa funkcję ramki:

nienumerowana (ang.

unnumbered

), nadzorcza (ang.

supervisory

) lub informacyjna (ang.

information

). Ramki

nienumerowane wykorzystuje się do nawiązania i

rozwiązania połączenia, zgłaszania błędów proceduralnych

bądź przekazywania danych bez nawiązania połączenia.

Ramki nadzorcze stosowane są do potwierdzania odbioru

ramek, sygnalizowania błędów transmisji, żądania

retransmisji, zgłaszania zajętości lub zwolnienia stacji itp.

Ramki informacyjne używane są do przesyłania danych,

przy czym wykonywane jest sprawdzenie, czy ramki

nadeszły we właściwej kolejności.

Format ramki



Pole I (ang.

information

) może znajdować się

jedynie w ramkach nienumerowanych lub

informacyjnych. Jego długość nie jest ściśle

określona, ale musi zawierać całkowitą liczbę

bajtów.



Pole FCS (ang.

Frame Check Sequence

) zawiera

cykliczną sumę kontrolną ramki. Kontrola błędów

obejmuje pola adresowe, rozkazowe i

informacyjne ramki i jest wyliczana według

odpowiedniego

wielomianu CRC.

Negocjacja parametrów

łącza



Podczas inicjalizacji pracy łącza stacje ustalają miądzy

sobą parametry połączenia. Proces negocjacji odbywa

się na zasadzie wymiany ramek nienumerowanych.

Możliwa jest również zmiana parametrów po inicjalizacji

łącza, wówczas stosowane są do tego ramki sterujące.

Negocjacja obejmuje następujące parametry:



prędkość transmisji,



czas automatycznego rozłączenia,



maksymalny i minimalny czas zwrócenia prawa nadawania,



rozmiar pola danych,



wielkość okna (maksymalna liczba nie potwierdzonych ramek),



liczba znaczników początku ramki.

Parametry IrDA

Lp.

Parametr

Właściwości

1. Długość fali

850 – 900 nm

2. Typ połączenia

punkt-punkt

3. Liczba kanałów

Jeden – do transmisji danych

4. Prędkość transmisji

obowiązkowo: 9,6 kb/s, opcjonalnie: 19,2 kb/s,

38,4 kb/s,

57,6 kb/s, 115,2 kb/s (IrDA 1.0 lub 1.1) oraz

0,1576 Mb/s,

1,152 Mb/s, 4 Mb/s (IrDA 1.1)

5. Zasięg i typ transmisji

do 1 m; urządzenia muszą się "widzieć";
kąt wiązki transmisji – 30°

Maksymalna liczba

aktywnych

urządzeń

2 (połączenie point to point)

7. Multipleksacja

przestrzenna

Bezpieczeństwo na

poziomie łącza

brak

9. Emulacja portu

Szeregowy (3Wire/9Wire) + Równoległy

Document Outline