Vezeték nélküli hálózatok

Az előadások a következő témára: "Vezeték nélküli hálózatok"— Előadás másolata:

1 Vezeték nélküli hálózatok

2 Szélessávú vezeték nélküli technológiák
Átviteli sebesség a/b/g 3.5G Hatótávolság

3 Tulajdonságok Név Szabvány Letöltés (Mbps) Feltöltés Hatótáv WiFi
802.11 11/54/150/300 100m WiMAX 802.16e 144 35 10km UMTS (3G) /HSPA (3.5G) 3GPP 14.4 5.76 30km LTE (4G) 360 80

4 WiFi “Wireless Fidelity” IEEE 802.11 szabvány
Másik elnevezése “wireless local area network” (WLAN)

5 Data Rate (Mbit/s) (Typical / Max) Range (m) (Indoor/outdoor)
IEEE Protocol Release Freq. (GHz) Data Rate (Mbit/s) (Typical / Max) Range (m) (Indoor/outdoor) A Sep 1999 5 / 3.7 20 / 54 35 / 120 B 2.4 5.5 / 11 35 / 140 G Jun 2003 22 / 54 38 / 140 N Oct 2009 2.4 / 5 110+ / 300+ 70 / 250

6 WiFi Channels

7 Bluetooth Wireless Personal Area Networks (WPAN)
Vezeték nélküli Alacsony költségű Alacsony energiafogyasztású Kis méretű hálózat Szabvány: IEEE

8 Bluetooth Verziók

9 Bluetooth adapter az összes eszközön
WiFi vs. Bluetooth Bluetooth Wifi Feltalálás éve 1994 1991 Sávszélesség Low ( 800 Kbps ) High (11 Mbps ) Hardware szükséglet Bluetooth adapter az összes eszközön Adapter a hálózat összes eszközein, wireless router és/vagy wireless access point Költség Alacsony Magas Energia felhasználás

10 WiFi vs. Bluetooth Frekvencia 2.4 GHz Biztonságosság
Kevésbé biztonságos Nagyobb biztonság Hatótávolság 10 méter 100 méter Elsődleges felhasználás Mobiltelefonok, egér, billentyűzet, kihangosítók Hordozható számítógépek, asztali gépek, szerverek, mobiltelefon, tablet Használati nehézség Könnyű beállíthatóság. Hét eszköz egyidejű használata. Bonyolultabb beállítást igényel a különböző hardver és szoftver eszközökön.

11 ZigBee szabvány Olyan eszközök, melyeket nincs lehetőség naponta, vagy hetente energiával újratölteni. A Zigbee olyan piacokat céloz meg, mint az ipari és kereskedelmi alkalmazások (pl. monitorozás, érzékelés, automatizálás, vezérlés), egészségügyi alkalmazások (pl. érzékelés, diagnosztika), szórakoztató elektronika (pl. tévék, videók, távirányítók, játékok), számítógépperifériák házi automatizálás (pl. biztonság, világítás, hőszabályozás).

12 ZigBee Alliance A Zigbee Alliance feladata
egy olyan rendszer kidolgozása, mely rádiós átviteli technológiát biztosít olyan eszközök számára, melyek kevés adatforgalmat bonyolítanak, de helyes működésükhöz, illetve elterjedésükhöz rendkívül fontos a minél hosszabb élettartam és a minél alacsonyabb előállítási költség. a hálózati rétegtől az alkalmazási rétegig terjedő feladatokra fókuszál Az elkészült terveket a szabványban rögzítették Fizikai és közegelérési vezérlő (Medium Access Control, MAC) rétegét az IEEE dolgozta ki

13 A ZigBee rádiós interfész
2.4 GHz-es ISM sávban, a 915 MHz-es Amerikában engedélyezett ISM sávban, illetve Európában 868 MHz-en

14 ISM sáv ipari, tudományos és orvosi sáv
(Industrial, Scientific and Medical, ISM band Ezekben a sávokban nem szükséges engedély a kommunikációs eszközök működtetéséhez. Az egyik ilyen sáv a 902–928 MHz-es tartomány, míg a másik a 2,4–2,483 GHz-es tartomány, ami többek között még a bluetooth számára is rendelkezésre áll.

15 A rendszer maximális hatótávolsága 10 és 75 méter közé esik
Egy Zigbee eszköz működése során két állapotban lehet: aktívban és alvóban. Az alvó állapot percekig, vagy akár órákig is tarthat. Aktív állapotba egy eszköz csak akkor kerül, ha a rajta futó alkalmazás(ok) úgy kívánják. Ezáltal egy átlagos Zigbee eszköz működési időtartamának mindössze 0.1%-át tölti aktív állapotban, mindez pedig jelentős mértékű energia megtakarítást eredményez. egy típusú rádiós interfésszel kommunikáló eszköznek folyamatos működés esetén 667 mW-os teljesítmény leadást jelent az interfész működtetése. Mindez egy folyamatosan működő eszköz esetében 30mW körül alakul. Ha ehhez hozzávesszük a 0.1%-os üzemelési szorzót, akkor jelentős mennyiségű energiát tudunk megtakarítani

16 A ZigBee hálózat szervezése
csillag topológia virtuális kapcsolatok létrehozásával a peer-to-peer összeköttetéseket is támogatja központba helyezi a hálózati irányítót, a csillag ágaiba az egyszeru hálózati csomópontokat Maximum 255 csomópont

17

18 Biztonsági kérdések AES algoritmusra épülnek 128 bites titkosítás

19 Bluetooth vs. ZigBee Bluetooth (v1) ZigBee Hatótávolság 10 - 100 méter
Sávszélesség 1 Mbps 250 kbps Csatlakoztatható eszközök száma 8 2^16 (255) Használati gyakoriság Gyakran Ritkán Hálózatban töltött idő Hosszú Kevés Bővíthetőség nincs van Biztonság PIN, 64 bit, 128 Bit 128 bit, AES

20 RFID Radio Frequency IDentification)
automatikus azonosításhoz és adatközléshez használt technológia lényege adatok tárolása és továbbítása RFID címkék és eszközök segítségével Az RFID-címke egy apró tárgy, amely rögzíthető vagy beépíthető az azonosítani kívánt objektumba. Az objektum lehet tárgy, például egy árucikk, vagy alkatrész, illetve élőlény, így akár ember is.

21 Például:

22 NFC Near Field Communication
Az NFC egy olyan RFID rendszer, ami kétirányú kommunikációt tesz lehetővé a végpontok között, ellentétben az olyan korai rendszerekkel, mint például az érintésmentes okos kártyák, melyek csak egyirányú kommunikációra (olvasás) alkalmasak.

23 Felhasználási területei
Kereskedelem Bluetooth és WiFi kapcsolatok segítése Személyes használat Személyazonosítási megoldások

24 Kereskedelem Az NFC eszközök kiválóan használhatóak érintésmentes fizetési eszközként, elektronikus jegyként valamint helyettesítik vagy kiegészítik a mobil fizetési megoldásokat. Pl: Google Wallet

25 Bluetooth és WiFi kapcsolatok segítése
Az NFC nagyon alacsony sebességű adatátvitelt tesz lehetővé, de a kapcsolat extrém gyorsan jön létre két NFC kompatibilis eszköz között, Ebben az esetben az NFC kapcsolat csak a kapcsolat létrehozásában tölt be szerepet, a későbbiekben a kommunikáció, adatcsere már a gyorsabb adatátvitelt biztosító kapcsolaton (WiFi, Bluetooth) történik.

26 Személyes használat Az NFC-t gyakran használják olyan szolgáltatásokban, alkalmazásokban, ahol személyes adatokat, fotókat, egyéb fájlokat lehet cserélni más felhasználókkal. Egyre gyakoribb felhasználási terület a mobiltelefonos multiplayer játékok kapcsolódási funkciójaként használt NFC azonosítás.

27 Személyazonosítási megoldások
Az NFC Forum ajánlása szerint az NFC kompatibilis eszközök képesek lehetnek személyazonossági okmányok, belépőkártyák helyettesítésére. Mivel az NFC rövid távolságú, titkosítási lehetőséget biztosító szabvány, fejlettebb megoldásokra ad lehetőséget, mint a korábbi RFID lehetőségek.

28 Magyarországi alkalmazásai
Mobiltárca program A Sziget Fesztivál keretein belül tesztelésre került a mobiltelefonos NFC fizetés Tömegközlekedés  Szolnokon tesztelik az új NFC alapú tömegközlekedésben használatos jegy és bérletrendszert. 

29 Biztonság Igaz, hogy csak pár centiméterről működik, de ez a limitált fizikai elérés önmagában nem jelent teljes biztonságot Lehallgatható megfelelő antennával Az NFC matricák fizikálisan és szoftveresen is támadhatóak Az NFC-re a legnagyobb veszélyt az elvesztett eszközök jelenthetik.

30 Ad Hoc (két eszköz közötti) kapcsolatok Infravörös kapcsolat
Az IrDA (Infrared Data Association) egy ipari szabvány vezetéknélküli adatátvitelhez infravörös fény segítségével. Az 1.0 IrDA ajánlása alapján 9,6 kbps-tól 115 kbps-ig terjedhet az adatátviteli sebessége. Az újabb IrDA ajánlás már 4Mbps maximális sebességet tartalmaz (FIR),

31 Kidolgozás alatt van a 16Mbps (VFIR) maximális átviteli sebességű eszközök IrDA specifikációja is.
Létezik egy 576kbps/1.152Mbps szinkron átviteli mód is. Az IrDA-Control perifériális egységek, pl. PC egér, billentyűzet, rendszerbeli illesztését teszi lehetővé. – Az IrDA-Data eszközöket elsősorban a vezetékes kapcsolat alternatívájaként kezelhetjük.

32 USB IrDA eszköz

33 Infravörös eszközökkel egymásra célozva, kb
Infravörös eszközökkel egymásra célozva, kb. 30 fokos nyílásszög mellett mintegy 1m távolságig dolgozhatunk. Nem kell számolni más eszköztől származó zavarással, így nem szükséges speciális biztonsági eljárás használata.

34 IrPHY Infrared Physical Layer Specification
SIR: 9.6–115.2 kbit/s, asynchronous, MIR: 0.576–1.152 Mbit/s FIR: 4 Mbit/s VFIR: 16 Mbit/s UFIR: 96 Mbit/s GigaIR: 512 Mbit/s – 1 Gbit/s 5/10GigaIR: Még tervezés alatt

35 Hatótávolságok standard: 1 m; low-power to low-power: 0.2 m;
standard to low-power: 0.3 m. The 10 GigaIR: néhány méter

36 Infravörös kommunikáció előnyei
Olcsóbb technológia, mint a wifi, vagy a bluetooth Nem érzékeny a rádiófrekvenciás zavarokra Biztonságos, mert lehallgathatatlan

37 Infravörös kommunikáció hátrányai
Az eszközöknek látniuk kell egymást

38 Infravörös kommunikáció különböző eszközök között
PDA Nyomtató Távirányító Mobiltelefon Egér Billentyűzet

39 Lézeres kommunikáció A lézerfény tulajdonságai A létrejött fény időben és térben koherens, a lézer által kibocsátott hullámok fázisa a sugár minden keresztmetszeténél azonos. A lézernyaláb keskeny és nagyon kis széttartású nyaláb. A lézerfény nagyrészt párhuzamos fénysugarakból áll, nagyon kis szóródási szöggel. Ezzel nagy energiasűrűség érhető el szűk sugárban, nagy távolságokban is.

40 A lézerek energiája kis térrészben koncentrálódik, a lézerfény teljesítménysűrűsége a megszokott fényforrásokénak sokszorosa lehet. A lézer által kibocsátott hullámok mágneses mezejének iránya állandó. A lézerek fénye egyszínű. A lézersugár egy olyan elektromágneses hullám, amely közel egyetlen hullámhosszú összetevőből áll.

41 Színek hullámhossza és frekvenciája

42

43 Lézeres kommunikáció A lézeres átvitelt alkalmazó adóvevő párokat pont-pont közötti adatátvitelre használhatjuk. E kommunikáció napjainkban teljesen digitális, a lézerfény irányított energiakoncentrációja nagyobb távolság (akár 5 km) áthidalását teszi lehetővé. Az illetéktelen lehallgatás, illetve külső zavarás ellen viszonylag védett.

44  A megvalósított adatátviteli sebesség jelenleg 1 és 10 Gbps között a leggyakoribb.
Magyarország rendkívül fejlett hagyományokkal rendelkezik lézerfejlesztés terén, a magyar lézeres szakembereket világszerte elismerik.

45 Vezetékes lézer A lézerfényt nemcsak a szabad térben, hanem ún. optikai szálban is lehet vezetni, így lézeres adatátvitel felhasználható lokális hálózatok összekötésére telefonközpontok összekötésére, internetszolgáltatók adatátviteli gerincének kiépítéséhez videorendszereket összefogó kommunikációs hálózat központi gerincének telepítéséhez.

46 Előnyei alacsony beruházási és működési költség, gyors telepítés
optikai technológiának köszönhetően a száloptikai kábelekre jellemző több gigabites sávszélesség a zavarokkal szembeni érzéketlenség és a lehallgatás elleni védelem.

47 Hátrányok Az időjárási viszonyok azonban befolyásolják fény terjedését, így az eső, a köd, a légköri szennyeződések zavarként jelentkeznek, amik a kommunikációt akár teljesen blokkolhatják. A fény útjába kerülő testek (pl madarak), zavarhatják a kapcsolatot

48 A jövőbeli lehetséges szerepe
Az optikai kábelek lefektetésébe beruházott hatalmas összegek ellenére ennek legnagyobb része kihasználatlan, az irodai, kereskedelmi és ipari épületek 80-90%-a egyszerűen képtelen kielégítő sebességgel és biztonságban kapcsolódni a száloptikai gerinchálózathoz az alternatív kapcsolatként felmerülő jelemzően Wifi megoldások sorra kudarcot vallanak.

49 Jelenleg a lézer optikai átviteli rendszerek jelentik az egyik legígéretesebb megoldást a feljövőben lévő szélessávú kapcsolatok igényeinek kielégítésére, és a kereskedelmi és ipari épületek gerinchálózatra való illesztésén kialakult szűk keresztmetszetre.