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Wireless Networks Bluetooth und WLAN David Weese

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Präsentation zum Thema: "Wireless Networks Bluetooth und WLAN David Weese"—  Präsentation transkript:

1 Wireless Networks Bluetooth und WLAN David Weese

2 InhaltBluetooth Bluetooth StackBluetooth Stack Radio Frequency SchichtRadio Frequency Schicht Baseband SchichtBaseband Schicht Slots, One-Slot FramesSlots, One-Slot Frames Multi-Slot FramesMulti-Slot Frames L2CAPL2CAP PiconetsPiconets ScatternetsScatternets VerbindungsaufbauVerbindungsaufbauWLAN IEEE 802.x StandardsIEEE 802.x Standards IEEE StandardsIEEE Standards Ad Hoc NetzwerkeAd Hoc Netzwerke Infrastructure NetzwerkeInfrastructure Netzwerke ServicesServices PaketaufbauPaketaufbau VergleichVergleich LiteraturLiteratur

3 Bluetooth im Mai 1998 von den Herstellern Ericsson, Nokia, IBM, Intel und Toshiba veröffentlichter Standardim Mai 1998 von den Herstellern Ericsson, Nokia, IBM, Intel und Toshiba veröffentlichter Standard die fünf Firmen bilden die SIG (Bluetooth Special Interest Group)die fünf Firmen bilden die SIG (Bluetooth Special Interest Group) benannt nach König Harald Blatand, 10. Jahrhundertbenannt nach König Harald Blatand, 10. Jahrhundert besteht aus Core Specifications und Profile Specificationsbesteht aus Core Specifications und Profile Specifications energiesparendes Single-Chip-Modulenergiesparendes Single-Chip-Modul preisgünstig und einfach integrierbarpreisgünstig und einfach integrierbar 1MBit/s PHY-Durchsatz1MBit/s PHY-Durchsatz

4 Bluetooth Stack

5 Radio Frequency Schicht arbeitet mit 2,4 GHz im ISM-Band (Industrial, Scientific, Medical)arbeitet mit 2,4 GHz im ISM-Band (Industrial, Scientific, Medical) in diesem Bereich stehen in Amerika, Europa und Japan bis zu 79 Kanäle im Abstand von 1 MHz zur freien Verfügungin diesem Bereich stehen in Amerika, Europa und Japan bis zu 79 Kanäle im Abstand von 1 MHz zur freien Verfügung erlaubte Sendeleistung beträgt 100mWerlaubte Sendeleistung beträgt 100mW benutzt Frequency Hopping Spread Spectrum:benutzt Frequency Hopping Spread Spectrum: alle 625us wechselt die Trägerfrequenz im Bereich 2,402 bis 2,480 GHz normale Reichweite = 10m (bei Standard 1mW)normale Reichweite = 10m (bei Standard 1mW) erhöhte Reichweite = 100m (bei max. 100mW)erhöhte Reichweite = 100m (bei max. 100mW)

6 Baseband Schicht pseudo-zufällig variiert die Trägerfrequenz während des Senden und Empfangens über das gesamte Frequenzspektrumpseudo-zufällig variiert die Trägerfrequenz während des Senden und Empfangens über das gesamte Frequenzspektrum Sender und Empfänger einigen sich auf dasselbe MusterSender und Empfänger einigen sich auf dasselbe Muster Daten werden innerhalb von Frames übermitteltDaten werden innerhalb von Frames übermittelt Frames umfassen einen oder bis zu fünf 625us breite SlotsFrames umfassen einen oder bis zu fünf 625us breite Slots

7 Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot 4 Slot 5 Slot 6 Slots, One-Slot Frames Master Slave 625us t Frame Frame Frame Frame Frame Frame 1600 Hops/s 1600 Hops/s Transferrate max. 172 KBit/s Transferrate max. 172 KBit/s 30 Byte Payload / Frame 30 Byte Payload / Frame

8 Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot 4 Multi-Slot Frames Master Slave 625us t Frame Frame bei 5:1-Slot Transferrate bei 5:1-Slot Transferrate max. 721 KBit/s in 5-Slot Richtung max KBit/s in 1-Slot Richtung

9 L2CAP Logical Link Control and Adaption ProtocolLogical Link Control and Adaption Protocol stückelt Pakete der OSI-Schichten 3 und höherstückelt Pakete der OSI-Schichten 3 und höher behandelt Protokolle wie TCP/IP, RFCOMM (serielle Schnittstellenemulation), PPPbehandelt Protokolle wie TCP/IP, RFCOMM (serielle Schnittstellenemulation), PPP verzichtet wird bspw. auf den Transfer des CRC bei IPverzichtet wird bspw. auf den Transfer des CRC bei IP TCP Header wird kürzer, da Pakete über Baseband immer in richtiger Reihenfolge und verlässlich übertragen werdenTCP Header wird kürzer, da Pakete über Baseband immer in richtiger Reihenfolge und verlässlich übertragen werden

10 Piconets Master Slave 1 Slave 2 ein Piconet besitzt genau einen Master und bis zu 255 Slavesein Piconet besitzt genau einen Master und bis zu 255 Slaves aktive Slaves haben 3 Bit breite Adressenaktive Slaves haben 3 Bit breite Adressen alle anderen Geräte werden mit 8 Bit adressiertalle anderen Geräte werden mit 8 Bit adressiert

11 Scatternets Slave 1 Slave 2+A Slave B Slave C Master Master

12 Page Antwort Verbindungsaufbau D A C E B IDa IDe IDd IDc IDb Inquire Inquire Antwort Page Page Antwort IDa IDa Master Slave Slave IDa

13 WLAN erste Veröffentlichung durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers 1997 als IEEE Standarderste Veröffentlichung durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers 1997 als IEEE Standard definiert eine MAC-Schicht und drei PHY-Schichten:definiert eine MAC-Schicht und drei PHY-Schichten: FHSSFHSS DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) IrDAIrDA seit 1999 gibt es zwei Erweiterungen:seit 1999 gibt es zwei Erweiterungen: IEEE b mit Verbesserung von DSSS (5,5 und 11 MBit/s)IEEE b mit Verbesserung von DSSS (5,5 und 11 MBit/s) IEEE a mit Orthogonal Frequency Division Multiplexing (54 MBit/s)IEEE a mit Orthogonal Frequency Division Multiplexing (54 MBit/s) lässt sich transparent in bestehende 802.x Netzwerke einbindenlässt sich transparent in bestehende 802.x Netzwerke einbinden Wireless Ethernet Compatibility Alliance testet die Interfunktion zwischen Transceivern und Access Points entsprechend dem IEEE x-Standard und erteilt auch entsprechende Zertifikate. Gründungsmitglieder der WECA sind Aironet, Intersil, Lucent Technologies, Nokia, Symbol Technologies und 3ComWireless Ethernet Compatibility Alliance testet die Interfunktion zwischen Transceivern und Access Points entsprechend dem IEEE x-Standard und erteilt auch entsprechende Zertifikate. Gründungsmitglieder der WECA sind Aironet, Intersil, Lucent Technologies, Nokia, Symbol Technologies und 3Com

14 IEEE 802.x Standards BROADBAND TAG FIBER OPTIC TAG BRIDGING LOGICAL LINK 802.3MACEth.802.3PHY802.4MAC802.4PHY802.5MACToken802.5PHY802.6MAC802.6PHY802.9MAC802.9PHY802.11MACWLAN802.11PHY802.12MAC802.12PHY Physical Layer DataLinkLayer

15 IEEE x Standards StandardTransferrateTechnologieFrequenz IEEE MBit/s FHSS/DSSS 2,4 GHz IEEE MBit/s FHSS/DSSS 2,4 GHz IEEE b 5,5 MBit/s DSSS 2,4 GHz IEEE b 11 MBit/s DSSS 2,4 GHz IEEE a 54 MBit/s OFDM 5 GHz

16 Ad Hoc Netzwerke STA STA STA Netzwerkkomponenten sind STAs (Station) und APs (Access Point)Netzwerkkomponenten sind STAs (Station) und APs (Access Point)

17 Ad Hoc Netzwerke STA STA STA Netzwerk mit Hindernis

18 Infrastructure Netzwerke STA STA STA STA STA Wired LAN AP AP BSS BSS DS Portal Extended Service Set

19 Privacy MSDU delivery STA Service Authentication Beschreibung dient zur Sicherung gegenüber unautorisierten Zugriffen und zur Bestätigung der Identitäten zweier STA untereinander Deauthenticationbeendet eine bestehende Authentifizierung verschlüsselt den Inhalt der Pakete mit WEP (Wired Equivalent Privacy), standardmäßig RC4 mit 40 Bit Schlüsseln (wird von einigen Herstellern auch durch 128 Bit Verschlüsselungsalgo-rithmen ersetzt) asynchroner Transport der MSDU (MAC Service Data Unit) Pakete von Peer to Peer Services

20 DS ServiceBeschreibung AssociationAnmeldung einer STA bei einem AP mit Identitäts- und Adressbekanntgabe DisassociationAbmeldung einer STA bei einem AP Distributionregelt die Verteilung der Pakete zwischen verschiedenen BSSen, zwischen BSS und Wired LAN oder als Repeater in einem BSS Integrationverarbeitet alle Pakete, die als Ziel das Portal haben und ins integrierte LAN geroutet werden sollen Reassociation wird benötigt, wenn eine STA von einem BSS in ein anderes wechselt Services

21 Paketaufbau... FC Dauer Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 Adresse 4 FCS Seq Nutzdaten PVPVTypTypSubTypSubTypSubTypSubTypToDSFromDSMoreFrag.RetryPowrMng.MoreDataWEPOrder To DSFrom DSBedeutungAdresse 1Adresse 2Adresse 3Adresse 4 00Endgerät zu EndgerätDASABSSIDfrei 01AP zu EndgerätDABSSIDSAfrei 10Endgerät zu APBSSIDSADAfrei 11AP zu APRATADASA DA:Destination Address (Zieladresse) SA:Source Address (Quelladresse) BSSID:Basic Service Set ID (Basisadresse des WLANs, meist Adresse des AP) RA:Receiver Address (Empfängeradresse, Zieladresse des AP) TA:Transmitter Address (Senderadresse, Quelladresse des AP)

22 Vergleich Bluetooth wenig Hardwarelayerwenig Hardwarelayer 1-Chip-Lösung1-Chip-Lösung gut integrierbargut integrierbar günstige Herstellunggünstige Herstellung geringer Stromverbrauchgeringer Stromverbrauch geringer Datendurchsatzgeringer Datendurchsatz schlecht geeignet für LANsschlecht geeignet für LANs HandysHandys HeadsetsHeadsets UhrenUhrenWLAN hoher Datendurchsatzhoher Datendurchsatz einfach in bestehende 802.x- Netzwerke integrierbareinfach in bestehende 802.x- Netzwerke integrierbar für viele User geeignetfür viele User geeignet großflächige Abdeckung mit ESSgroßflächige Abdeckung mit ESS höherer Stromverbrauchhöherer Stromverbrauch komplexere Hardwarekomplexere Hardware ungeeignet für kleine mobile Geräteungeeignet für kleine mobile Geräte LaptopsLaptops HandheldsHandhelds PCsPCs Vorteile Nachteile Nutzung

23 Literatur Bluetooth Specifications, Bluetooth Special Interest Group IEEE Std 802.x, Institute of Electrical and Electronics Engineers + diverse Artikel aus Suchmaschinen

24 ENDE


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