《无线网路》PPT课件.ppt

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1、Chapter 06,無線網路,本章提要,6-1 無線傳輸技術介紹6-2 IEEE 802.116-3 802.11b 與 802.11g6-4 IEEE 802.11a6-5 802.11n下一代 WLAN 的標準6-6 藍芽技術（Bluetooth）6-7 WiMAX無線寬頻新主張6-8 GSM、GPRS 與 3G6-9 WAP,無線網路,網路在每個家庭中逐漸生根茁壯,我們很難預測資訊科技的進步,會為我們的生活帶來什麼樣的改變,但我們可以確定一件事情,就是悠遊在網路中的人們,在追求速度之餘,勢必會對於糾結纏繞的線路感到厭惡,這點從無線鍵盤、無線滑鼠不斷推陳出新,及近來無線網路（Wirele

2、ss Network）的話題不斷在各報章雜誌中出現,便可窺知一二。,無線網路,不過事實上,無線網路應可細分為兩個部分來探討：第 1 個部分是負責電腦與電腦間的資料分享,也就是取代或與原有的乙太網路搭配使用；第 2 個部分則是讓個人數位設備與電腦溝通,取代傳統的有線傳輸方式。前者指的就是無線區域網路（Wireless Local Area Network,WLAN）,後者最具代表性的就是手機上網,也就是無線通訊（Wireless Communication）。,無線網路,接著,讓我們先來了解無線區域網路中所使用的傳輸技術,然後再談談無線通訊的規格,俾使讀者能一步一步的進入無線網路寬廣的世界中。,

3、6-1 無線傳輸技術介紹,所謂無線網路就是以電磁波為傳輸媒介,來建立實體的網路連線。若再依電磁波的屬性進一步細分,則可分為紅外線（Infrared,IR）、雷射（Laser）、微波（Microwave）、無線電波（Radio Frequency,RF）等等。,6-1-1 以紅外線與雷射為傳輸媒介,在無線網路的應用上,紅外線或雷射最令人注意的特性有兩點：1.無法穿透大多數的障礙物,就算穿透了也會出現折射和散射的情況2.行進路徑必須為直線,不過這點可以透過折射及散射的方式解決。,紅外線,紅外線傳輸標準是在 1993 年由 IrDA 協會（Infrared Data Association）所制定,

4、其目的是為了建立互通性佳、低成本、低耗能的資料傳輸解決方案,目前幾乎所有筆記型電腦都配備有紅外線通訊埠。,紅外線,紅外線傳輸有 3 種模式：直接式紅外線連接（Direct-Beam IR,DB/IR）散射式紅外線連接（Diffuse IR,DF/IR）全向性紅外線連接（Omnidirectional IR,Omni/IR）,直接式紅外線連接（Direct-Beam IR,DB/IR）,將兩個要建立連線的紅外線通訊埠面對面,之間不能有阻隔物,即可建立連線。想當然爾,這道連線是絕對安全的,不需要擔心傳送資料中途被遠方的人截取,不過適用範圍也就非常小囉！,直接式紅外線連接（Direct-Beam I

5、R,DB/IR）,一定要把紅外線通訊埠面對面嗎？,因為從紅外線通訊埠所射出的紅外線,會以圓錐形向外散出。而要建立連線,則必需讓電腦所射出的紅外線可以被對方電腦的紅外線通訊埠收到,所以兩台電腦要建立連線時,就必需面對面放置。大致以通訊埠為中心,左右偏移 15 度的範圍之內皆可接受,如下圖。,一定要把紅外線通訊埠面對面嗎？,散射式紅外線連接（Diffuse IR,DF/IR）,散射式的連接方式不需要讓紅外線通訊埠面對面,只要是在同一個封閉的空間內,彼此即能建立連線,不過很容易受到空間內其他干擾源的影響,導致資料傳輸失敗,甚至無法建立連線。,散射式紅外線連接（Diffuse IR,DF/IR）,全向

6、性紅外線連接（Omnidirectional IR,Omni/IR）,全向性連接則是擷取直接式和散射式二者之長,利用一個散射式的紅外線基地台（Base Station,BS）為中繼站,將各裝置的紅外線通訊埠指向基地台,彼此便能夠建立連線。,全向性紅外線連接（Omnidirectional IR,Omni/IR）,紅外線,不過受限於以下幾個因素,所以在無線區域網路中,紅外線傳輸並不受到重視：傳輸距離太短易受阻隔,傳輸距離太短,紅外線資料傳輸是以點對點的方式進行,傳輸距離約在 1.5 公尺之內,但是一個區域網路中,不可能每個端點都在 1.5 公尺的範圍內緊緊相鄰,光是這點就讓紅外線傳輸在無線區域網

7、路中的應用,蒙上一層陰影。,易受阻隔,紅外線傳輸的另一個問題就是易受阻隔,這也是本節一開始提到的特性之一。當我們用紅外線建立連線之後,只要有任何障礙物遮蔽到紅外線,連線就會中斷,若中斷超過一定時間,則此次連線就會失敗。由於紅外線的穿透率非常差,就算兩個紅外線通訊埠之間僅相隔一本雜誌,通常還是無法建立連線,然而在架設區域網路時,跨越障礙物是稀鬆平常的事,所以紅外線實在不適合作為區域網路的主要傳輸媒介。,雷射,雷射和紅外線同屬較高頻率電磁波傳送技術,不過雷射無線網路的連接模式只有直接式連接一種。這是因為雷射是將光集成一道光束,再射向目的地,途中幾乎不會產生散射現象,在許多需要安全的連線環境中,雷射

8、絕對是一個極佳的選擇。通常在空曠或擁有制高點的地方,而且不願意或不能挖掘路面、埋設管線時,最適合用雷射來建立兩個區域網路間連結的通道。,雷射,雷射,上圖需要連線的兩棟大樓被海所隔,若大費周章的沿著週邊道路埋設管線,不僅成本高,且維護不易,因此採用雷射便是一個很好的方式。,雷射,雷射,當我們的辦公室分處馬路的兩側時,若要使用電纜或光纖連線,則勢必要挖馬路埋設線路,但是馬路不是說挖就能挖,因此改採用雷射建立連線,會是比較適合的方式（但需考慮,天候變化對雷射傳輸的干擾）。,6-1-2 以無線電波為傳輸媒介,目前大部分的無線網路都是採用無線電波為傳輸媒介,這是因為它的穿透力強,而且是全方位傳輸,不侷限

9、於特定方向,和雷射或紅外線相較之下,無線電波傳輸特別適合用在區域網路。此外,當使用者不願意負擔佈線和維護線路的成本,而其環境又有許多障礙物時,採用無線電波的無線網路幾乎是唯一的解決方案！,以無線電波為傳輸媒介,不過,不管在任何地區,無線電波頻帶都是一項寶貴的公共資產,也都受到政府部門特別的管制,因此無線網路所採用的無線電波頻率大多設定在 2.4 GHz 公用頻帶,以避免相關的法律問題。不過因為是公用頻帶,包括工業、科學與醫學的許多設備,都會將無線電波頻率設在這個頻帶內（例如：微波爐、數位無線話機、對講機）,因此大多透過展頻技術（詳見後文）配合調變技術（請參閱第 2-2-2 節）發送訊號,以避免

10、訊號互相干擾。,公用頻帶只有 2.4 GHz 嗎？,事實上,整個無線電頻譜有許多頻帶是屬於公用頻帶,依用途不同而有所區別,同時每個國家所開放的公用頻帶範圍和數量也不一定相同。像 2.4 GHz（2.40002.4835 GHz）頻帶原本是規劃給工業、科學及醫療（Industrial,Scientific and Medical,ISM）領域免申請即可使用,但後來也開放給所有使用無線電磁波的設備使用,而且幾乎全世界（除了西班牙和法國）都開放使用,所以無線網路設備也大多採用 2.4 GHz 頻帶為主要傳輸頻率。,公用頻帶只有 2.4 GHz 嗎？,在台灣,屬於 ISM 頻帶的公用頻帶還有40.66

11、 MHz（40.6640.70 MHz）、5.8 GHz（5.7255.875GHz）等。,以無線電波為傳輸媒介,一般無線電通訊的訊號,都是使用頻率範圍較窄、功率較高的電波,這種電波有以下先天的缺點：容易洩密容易受干擾,容易洩密,因為頻率範圍窄,所以第三者只要用特殊儀器接收特定頻率範圍內的訊號,就能竊取到傳輸的內容。,容易受干擾,即使通訊的雙方針對傳輸內容加密,以避免洩漏機密,但是第三者仍可發送頻率相同、但功率更高的干擾訊號,以阻撓接收端收取內容。,以無線電波為傳輸媒介,為了改進以上的缺點,軍方在 19501960 年代運用展頻（SS,Spread Spectrum）技術,將原本頻率範圍較窄、

12、功率較高的電波,轉變為頻率範圍較寬、功率較小的電波,如下圖：,以無線電波為傳輸媒介,以無線電波為傳輸媒介,經過展頻處理後的訊號,因為功率比雜訊還低,會被一般的接收器視為雜訊；即使被偵測到,因為其頻率涵蓋範圍很廣,敵方很難發送這麼大範圍的干擾訊號,因此能達到保密和抗干擾的目的。所以簡單地說,展頻就是將電波涵蓋的頻率範圍擴展開來,把功率降低,使波形由尖高形變成寬扁形,以增強抗干擾能力和隱密性。,以無線電波為傳輸媒介,當然啦,以上的說法係假設敵方不懂展頻技術,才能達到保密效果。事實上,各國研究展頻技術已經數十年,累積了許多破解之道,目前軍方即使用展頻技術仍未必能保證安全傳輸,也因此將一些展頻技術逐漸

13、開放給民間使用。,6-1-3 以微波為傳輸媒介,微波和雷射類似,一樣可提供點對點的遠距離無線連結,應用方式也類似。微波也容易受到外在因素的干擾,例如：雷雨或鄰近頻道的串音（Crosstalk）干擾。微波頻帶介於 330 GHz 之間,而為了節省頻寬和避免串音的干擾,因此微波設備通常都不使用公用頻帶,而且以非常窄的頻寬來傳輸訊號。這種窄頻微波的頻寬只剛好能將訊號塞進去而已,如此不但可以佔用較少的頻帶,也可以減輕串音干擾的問題。,以微波為傳輸媒介,那如果不申請專用頻道,難道就不能使用窄頻微波嗎？事實上也有廠商嘗試開發使用公用頻帶的微波產品,不過如同前面所提,微波很容易受到串音的干擾,而在公用頻帶內

14、,有太多的無線電產品會發出電波,就算是用了窄頻的技術,無可避免還是會被其他訊號干擾到,導致傳輸品質不良。,以微波為傳輸媒介,目前的微波系統除了頻帶的問題之外,另一個大問題是沒有統一的標準。這是個很嚴重的問題,因為沒有統一的標準,所以各家廠商所生產的產品無法互通。一旦採用了某一家的微波設備後,後續的採購就必定要買相同廠牌的產品,否則不能互相通訊。若是想換別的廠牌,就必須將整套設備全部更新。這點比頻帶問題更直接的影響到微波系統網路的普及。,6-2 IEEE 802.11,IEEE 802.11 最早由 IEEE（Institute of Electrical and Electronics Eng

15、ineers,電子電機工程師協會）在 1997 年 6 月正式發表,此文件在實體層規範了 3 種傳輸技術：直接序列展頻（Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS）跳頻式展頻（Frequency Hopping Spread Spectrum,FHSS）紅外線（Infrared,IR）,IEEE 802.11,雖然在 802.11 可以使用紅外線為傳輸介質,不過目前絕大部分的產品都是以無線電波為傳輸介質,因此後文將僅介紹直接序列展頻和跳頻式展頻這兩種傳輸技術。,6-2-1 直接序列展頻,直接序列展頻是將每個窄頻寬、高能量的位元訊號（0 與 1）與展頻碼（Sprea

16、ding Code）做運算,將原本訊號延展為數倍頻寬,並將訊號能量降低到低於背景雜訊（Background Noise）,再把訊號傳送出去：,直接序列展頻,直接序列展頻,當接收端收到訊號時,會用同樣的展頻碼再做一次運算,將訊號還原成所需的資料。直接序列展頻在傳輸訊號的過程中,會在 2.4 GHz 頻帶中,選擇一些連續的頻道,並將展頻後的資料利用多個頻道同時傳送出去：,直接序列展頻,直接序列展頻,至於直接序列展頻實際使用的頻道,會依國別而異,詳見下表：,直接序列展頻,802.11 定義的直接序列展頻技術可使用不同調變技術以提供 2 種速率：1 Mbps：採用 DBPSK（Differential

17、 Binary Phase Shift Keying）調變技術。2 Mbps：採用 DQPSK（Differential Quadrature Phase Shift Keying）調變技術。,6-2-2 跳頻式展頻,跳頻式展頻會先將要傳送的資料分割成許多區塊,並將連續的頻道切割為多個小頻道,每次依序傳送區塊時,會隨機選擇要把封包放到哪個頻道：,跳頻式展頻,這種跳頻式的傳輸方式,無形中也降低了被竊聽的風險。因為每傳送一段資料後,下一次要用那一個頻道傳送,只有接收端才會知道,外界根本無從得知。跳頻式展頻所使用的調變技術為 GFSK（Gaussian Frequency Shift Key）,基本

18、頻寬是 1 Mbps,最高為 2 Mbps。,跳頻式展頻,此外跳頻式展頻通常比直接序列展頻有較高的容錯能力。這是因為就算傳送資料的過程中,被外在因素所干擾,也只會造成某個小頻道無法傳送資料,發送端只要針對被干擾的部分重送即可。,6-2-3 OFDM 展頻,OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交分頻多工）展頻的工作原理,是將一個頻道切割成多個子頻道（Subchannel,又稱 Subcarrier）,然後在這些子頻道同時傳送訊號,使訊號一整排地並列送出。由於這些訊號彼此互為正交（Orthogonal）,不會互相干擾,因此能提升傳輸速率

19、。,OFDM 展頻,在實作方面,各家廠商切割頻道的方式未必相同,以 802.11a 為例,是將 20 Mhz 寬的頻道切割成 52 個 300 KHz 寬的子頻道,其中 48 個用在傳輸資料訊號,4 個用來傳輸同步訊號。,6-2-4 802.11 的網路架構,802.11 規範 2 種無線網路架構：Infrastructure 與 Ad Hoc。Infrastructure 架構的特徵是用到了 AP（Access Point,俗稱基地台或存取點）：,802.11 的網路架構,AP 有 2 個主要的功能：將收到的無線訊號再生,然後轉送出去,補償訊號強度的不足,延長傳輸的距離。,802.11 的網

20、路架構,802.11 的網路架構,擔任無線網路與有線網路的橋樑,透過 AP 可以將無線網路與乙太網路連接起來。,802.11 的網路架構,至於 Ad Hoc 網路架構如下圖所示：,802.11 的網路架構,此架構的特徵為不使用 AP,每台電腦使用各自的無線網路卡互傳資料,例如多台筆記型電腦彼此利用內建的無線網路卡或外接式無線網路卡相連,就成為一個 Ad Hoc 架構的無線網路。,802.11 的網路架構,6-3 802.11b 與 802.11g,6-3-1 802.11b6-3-2 802.11g6-3-3 WiFly台北無線網路新都,6-3-1 802.11b,由於 802.11 規格所支

21、援的最高傳輸速率僅有 2 Mbps,因此市場接受度很低。802.11 工作小組隨後在 1999 年推出改良版的802.11b規格,終於獲得各廠商的青睞,也帶動了 WLAN 的蓬勃發展。802.11b 的正式名稱為Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band,隱含著802.11b 只是擴充 802.11 實體層功能的意義,至於其它部分仍然沿用 802.11 的規格。大體而言,主要是做了以下的修改：引進 CCK 調變技術使用短前置訊號和表頭模式,引進 CCK 調變技術,802.11b 實體層使用 DSSS 展頻,而且採用 CCK

22、（Complementary Code Keying）調變技術。CCK 在調變時並非使用固定的展頻碼,而是根據所要傳送的訊號,使用不同的展頻碼,以表現出較多種的資料組合,因此能提升資料傳輸速率。,使用短前置訊號和表頭模式,802.11 實體層在傳送資料時,會加上前置訊號（Preamble）與表頭（Header）。前者主要用來使接收端和發送端能同步；後者則記錄了封包長度、協調速率、偵錯碼等等。但是,前置訊號與表頭都只能以 1 Mbps 的速率傳送,成為拖垮效率的瓶頸。,使用短前置訊號和表頭模式,因此 802.11b 改用短前置訊號與表頭模式（Short Preamble And Header M

23、ode）,將前置訊號的長度從 144 Bits 縮短為 72 Bits,並將表頭的傳輸速率由 1 Mbps 提升為 2 Mbps。如此一來使得傳送前置訊號和表頭的時間縮減為原本的一半,相對地提高資料的傳送效率。,使用短前置訊號和表頭模式,802.11b,對使用者而言,上述措施所導致最明顯的進步,便是傳輸速率涵蓋 1 Mbps、2 Mbps、5.5 Mbps 和 11 Mbps 4 種。最高傳輸速率已經接近了 10 Base 乙太網路的水準,因此逐漸被大眾所接受。,802.11b,另一方面,由電腦軟硬體製造廠商、網路設備製造商、消費性電子產品製造商共同組成 WECA（Wireless Ether

24、net Compatability Alliance）聯盟,執行各家產品的相容性認證,該認證標準稱為 Wi-Fi（Wireless Fidelity）。凡是通過 Wi-Fi 認證的產品,表示彼此之間一定可以互通,不會有不相容的問題。此舉不但掃除了消費者在選購產品時的疑慮,也提升了產品的穩定度。,802.11b,802.11b,自從英特爾（Intel）推出 Centrino 晶片組,將 802.11b 整合在其中後,掀起了一股寬頻上網革命,幾乎所有的筆記型電腦都將無線上網列為標準功能。再加上各地方政府對於公共場所的無線上網建置工作,亦如火如荼地展開。在機場、捷運站、連鎖咖啡店、世貿展覽場等等地點

25、,都已經提供無線上網服務。至於確切的上網據點,請查詢下列廠商的網站。,802.11b,802.11b,根據業者估計,全球使用 802.11b 網路設備的用戶數量約在 15003000 萬戶。毫無疑問地,802.11b 已經是無線區域網路裡普及率最高的規格,不過因為它的傳輸速率不夠快,已經逐漸被 802.11g 取代,可說是美人遲暮、日薄西山。,6-3-2 802.11g,802.11g 就像是 802.11b 的火力加強版,因為前者與後者相容,但是具有更高的傳輸速率。從使用者的角度來看,以下兩點最為大眾所重視：使用 2.4 GHz 頻道最大傳輸速率提升為 54 Mbps,使用 2.4 GHz

26、頻道,因為 802.11b 也用 2.4 GHz 頻道,這意味著 802.11b 產品能相容於 802.11g。換言之,802.11g 產品與 802.11b 產品能建立連線,所以很適合用來將現有的 802.11b 網路逐步升級。,最大傳輸速率提升為 54 Mbps,早期礙於美國聯邦通訊委員會（FCC,Federal Communication Committee）的法規限制,在 2.4 GHz 不得使用 OFDM 技術。直到 2001 年 5 月解除此禁令後,802.11g 便採用 OFDM 技術,將傳輸速率提升到 54 Mbps。,802.11g,802.11g 擁有 802.11a 的高

27、傳輸速率,又能和 802.11b 相容,可說是兼具兩派之優點,因此已經成為無線區域網路的明星。目前市面上絕大多數的無線區域網路產品,都已經投入 802.11g 的懷抱。,54 Mbps 不夠看,超級 802.11g 飆到 108 Mbps,根據 802.11a 和 802.11g 的官方文件來看,兩者的最大傳輸速率都是 54 Mbps,可是在市面上卻會看到許多產品標榜自己的最大傳輸速率高達 108 Mbps 或 125 Mbps,莫非是廠商耍噱頭或是做不實廣告？其實不論是 108 或 125 Mbps,都是有理論根據所計算出來的,不是噱頭或造假。,54 Mbps 不夠看,超級 802.11g

28、飆到 108 Mbps,話說無線區域網路晶片大廠 Atheros 為了提升傳輸速率,研發出一種獨門秘技,可隨時監測頻道的使用情形,一旦發現有閒置的頻道可用,便運用多頻道傳送、資料壓縮或加大封包容量等方式,儘量提升傳輸速率,理論上可達到 108 Mbps。若將此技術應用在 802.11g 的產品便稱為Super G；運用在 802.11a/g 雙頻的產品便稱為Super AG。目前採用這類技術的廠商包括可瑞加（Corega）、友訊（D-Link）、Netgear 和 PCI 等等。,54 Mbps 不夠看,超級 802.11g 飆到 108 Mbps,54 Mbps 不夠看,超級 802.11g

29、 飆到 108 Mbps,除了 Atheros 之外,另一家無線網路晶片大廠 Broadcom 也推出自己的加速技術 Afterburner,可將最大傳輸速率提升到125 Mbps。目前華碩（ASUS）和巴比錄（Buffalo）都有推出這類的產品,不過在包裝上卻並未標示Afterburner,而是以Turbo G或125 High Speed Mode來稱呼。,54 Mbps 不夠看,超級 802.11g 飆到 108 Mbps,54 Mbps 不夠看,超級 802.11g 飆到 108 Mbps,但是我們要知道上述這兩種加速技術,都是廠商自己的獨家專利技術,並非經過 IEEE 認可的公開標準

30、。所以只有當通訊雙方都支援相同的加速技術時,才能發揮效果。否則,還是只能以標準的 54 Mbps 來傳輸。,6-3-3 WiFly台北無線網路新都,歷經一年多的建置施工,台北市政府在 2005 年耶誕節前夕,正式宣佈與安源資訊合作發展的無線網路 WiFly 開始營運。此計畫之所以受到矚目,在於它是台灣第一例、也是世界第一例,將無線區域網路部署在如此大的範圍,可以說是把無線區域網路擴大為無線都會網路。,WiFly台北無線網路新都,密集部署基地台,熱點變熱區,當我們在室外要使用無線網路時,首先就是要知道哪裡有基地台,這個有基地台的地點稱為熱點（Hot Spot）。熱點愈多,訊號的涵蓋範圍愈廣,上網

31、當然愈方便。而台北市就是利用密集部署的基地台,將點狀的訊號涵蓋區擴充為帶狀,等於是將熱點擴充為熱區（Hot Zone）。理論上,在熱區內的馬路邊、公園裡、電話亭內都可以自在享受無線上網的樂趣。然而實際上,要視訊號的強弱來決定連線的品質。,密集部署基地台,熱點變熱區,由於目前完成的僅是第一期工程,服務範圍並未涵蓋整個台北市,而是限於 42 條主要幹道和捷運沿線,其面積大約 28.2 平方公里,大多是人口稠密區,詳細的資訊請瀏覽.tw 網站。,密集部署基地台,熱點變熱區,沒需求、沒利潤部份業者不看好,其實在正式宣佈營運之前,已經有一段試用期讓消費者免費上網。如今正式開台之後,使用者必需支付每月 3

32、99 元的月費,於是有人便會質疑：無線上網到底帶給我什麼好處？,沒需求、沒利潤部份業者不看好,從經營業者的角度來看,利潤是最重要的問題。有的業者便認為：無線網路的連線品質不如有線網路,何況還有安全性的疑慮,所以很難吸收到企業客戶,只能拉攏學生與一般家庭。但是學生與家庭的使用量畢竟不大,而且財力也不如企業雄厚,因此將會壓縮業者的利潤,不利於長期經營。,沒需求、沒利潤部份業者不看好,從使用者的角度來看,需求才是吸引力的關鍵。有人會問：誰會在馬路邊上網？以目前來看,帶著筆記型電腦到處上網的人不多,反倒是具有 Wi-Fi 功能的手機或 PDA 比較能打動人心,可是這類裝置動輒上萬元,並非主流商品,大多

33、數人選購手機或 PDA 時,並不會將上網列為必要考量。,沒需求、沒利潤部份業者不看好,眼光放遠,無線網路為趨勢,雖然有各種反對的聲音,但是支持者也提出另一個角度的觀點：手機剛推出的時候,同樣是昂貴又不好用,就有人質疑：誰會在馬路邊打電話？,如今卻幾乎是人手一機。所以說無線網路目前只是面臨所有新科技都會遇到的的問題,一旦在便利性和內容性繼續改進,突破瓶頸後就可能否極泰來,飛上枝頭變鳳凰。,眼光放遠,無線網路為趨勢,眼光放遠,無線網路為趨勢,也有支持者認為：無線網路並非取代現有的 ADSL 和 3G 網路,而是形成互補分工。不喜歡趴趴走的人用 ADSL；會到處走、到處上網的人用 3G；至於會變動上

34、網地點,但是只想花小錢上網的人,就可以考慮用 WiFly。,眼光放遠,無線網路為趨勢,台灣製造的 Wi-Fi 產品佔有率高居世界第一；台北市的人口集中在局部區域,這些因素都有利於發展無線區域網路。一旦 WiFly 發展成功,便成為國際間的標竿,未來其它都市要推展類似的計畫時,勢必都會來台北取經。,6-4 IEEE 802.11a,802.11a 的正式名稱為High Speed Physical layer in The 5 GHz Band,如同 802.11b,它也只是修改 802.11 實體層的功能,其它部分則沿用 802.11 的規格。但是由於實體層有極大的改變,導致 802.11a

35、和 802.11b 成為你走你的陽關道,我過我的獨木橋,彼此無法相容。關於 802.11a,大眾較為熟悉的特色莫過於以下兩點：使用 5 GHz 頻道最大傳輸速率為 54 Mbps,使用 5 GHz 頻道,由於微波爐、無線電話、藍芽裝置和 802.11b 等等都使用 2.4 GHz 頻道,使得該頻道顯得很擁擠,時常會出現彼此互相干擾的狀況。因此 802.11a 捨棄 2.4 GHz 頻道不用,改用 5 GHz 頻道。5 GHz 頻道又稱為 UNII（Unlicensed National Information Infrastructure）Band,在美國與台灣均開放免申請即可使用,但是有些國

36、家則列為管制頻道。,使用 5 GHz 頻道,以美國為例,它使用了 5.155.25 GHz、5.255.35 GHz 與 5.7255.825 GHz 3 段頻率範圍,每一段再切割為 4 個 20 MHz 的頻道,因此 802.11a 總共有 12 個可用頻道,如下表：,使用 5 GHz 頻道,不使用 2.4 GHz 頻道所造成的負面影響,便是 802.11a 與 802.11b 彼此不相容。換言之,802.11a 設備與 802.11b 設備彼此不能溝通。因此消費者在購買網路設備時,若要與 802.11b 網路連接,那麼千萬不要考慮 802.11a,否則會架設成一區兩制的無線區域網路。,最大

37、傳輸速率為 54 Mbps,除了使用不同的頻道之外,802.11a 與 802.11b 的另一大差異便是將最大傳輸速率提升到 54 Mbps。而其中的幕後功臣正是採用了 OFDM 展頻技術。OFDM 技術再搭配 BPSK、QPSK、QAM 3 種調變技術,使得 802.11a 有 6、9、12、18、24、36、48、54 Mbps 等 8 種傳輸速率。,最大傳輸速率為 54 Mbps,但是只有 6、12、24 是強制（Mandatory）規格,也就是所有的 802.11a 設備都必須提供這 3 種傳輸速率。至於其它的傳輸速率,則由廠商自行決定是否要提供。,IEEE 802.11a,然而目前市

38、場上對於 802.11a 產品的接受度並不高,主要的原因為：產品價格相對較高：802.11a 產品價格普遍比 802.11b/g 高得多,自然不受個人用戶的青睞；而企業用戶若要全面採用,所需的預算通常會讓老闆猶豫再三。,IEEE 802.11a,與 802.11b/g 不相容：由於 802.11a 與 802.11b/g 不相容,但是 802.11b/g 畢竟占有絕大多數的市場,想讓消費者忍痛放棄它實屬不易,因此 802.11a 僅能吸引尚未架設無線區域網路的用戶。,IEEE 802.11a,為了解決上述問題,網路晶片廠商一方面將多個晶片整合到 1、2 個晶片,以降低晶片組成本,連帶降低產品價

39、格；另一方面開發適用於 802.11a、802.11b 和 802.11g 3 種規格的3 頻晶片,盡力提升 802.11a 產品的競爭力。,6-5 802.11n下一代 WLAN 的標準,網路技術成長的腳步永不止息,雖然傳輸速率已經從 802.11b 的 11 Mbps 大幅成長到 802.11g/a 的 54 Mbps,但是下一代的標準802.11n 已經在熱身,預計在一年之內就會出馬角逐無線區域網路的盟主寶座。,802.11n下一代 WLAN 的標準,IEEE 於 2006/1/19 假夏威夷召開的會議中,投票通過 802.11n 草案（Draft）,正式的版本可望在 2006 年年底出

40、爐。一般預料,在 802.11n 規格中,MIMO（Multiple Input Multiple Output,多重輸入多重輸出）將是其中的核心技術。,MIMO天線變多,也變聰明,從 802.11 的原始版本進步到 802.11a/b/g,主要在於改進展頻和調變技術,偏向於軟體面的改變。但是 MIMO 技術則是從硬體架構下手,利用多支天線來改進傳輸品質。在現實的網路環境中,接收端的天線除了接收強度最大的訊號之外,也會收到經過反射或散射而來的訊號,這類訊號統稱為多路徑訊號（Multipath Signal）。,MIMO天線變多,也變聰明,在以往都將多路徑訊號視為雜訊,但是 MIMO 卻使用多支

41、天線收集這些訊號,經過特殊處理後反而可以增強主訊號,獲得最佳的訊號品質和傳輸速率。,廠商偷跑,相關產品已現身,其實在 802.11n 草案通過之前,就已經有廠商推出 MIMO 控制晶片,號稱可將傳輸速率提升到 108 Mbps 或 240 Mbps,市面上將使用這類晶片的商品稱為Pre-N規格。以 Airgo 為例,它的 MIMO 晶片已經推出第 3 代,傳輸速率為 240 Mbps,並且宣稱與 802.11n 規格相容,一旦 802.11n 正式標準定案,三個月內就能推出產品,傳輸速率可進一步提升為 300 Mbps。,廠商偷跑,相關產品已現身,至於另一家晶片大廠 Atheros,則在 80

42、2.11n 草案剛通過後,迅速於 2006/2/14 發表 300 Mbps 傳輸速率的 AR5008 系列網路控制晶片,預計消費者在第 2 季就能在市面上買到相關產品。,6-6 藍芽技術（Bluetooth）,在 10 世紀的丹麥國王哈拉德藍牙（Harald Bluetooth）,因為統一了北歐而名留青史。在一千年後的今天,拜行動電話公司易利信（Ericsson）所賜,取用了 Bluetooth 之名,做為新的無線技術代號。國內為表現出其為新萌芽的技術,故譯為藍芽。,藍芽技術（Bluetooth）,藍芽技術的出現要回溯到易利信在 1994 年的一個專案。這個專案的目的是希望研發一項技術,使手

43、機能和一組無線耳機連線,讓使用者不必再被電線所限制。到了 1998 年 5 月,包括主要競爭對手 Nokia 和 Intel、IBM 及 Toshiba 等重量級廠商,共同組成藍芽同好協會（Bluetooth SIG,Bluetooth Special Interest Group）,目標便是為了制定一套短距離無線連接技術的標準,這項標準就是藍芽。,6-6-1 藍芽是什麼？,簡言之,藍芽就是一種同時可用於電信和電腦的無線傳輸技術。Bluetooth SIG 在制定藍芽技術時,希望它是屬於短距離、低功率、低成本,且運用無線電波來傳輸的技術,透過這個標準,將所有資訊設備互相連通,例如：一隻藍芽手機

44、,在家裡可以變成無線電話,甚至當選台器,而且還能當做 PDA（Personal Digital Assistant,個人數位助理）來用。,藍芽是什麼？,聽起來很神奇,但事實上,這就是藍芽技術的目的。,藍芽的功用,藍芽技術同時具備語音和數據通訊的能力,最高傳輸速率達 1 Mbps,它的應用範圍很廣：語音及數據資料的即時傳輸取代有形線路快速方便的網路連接,語音及數據資料的即時傳輸,藍芽可以傳輸語音資料,也能傳輸數據資料,因此使用者可以透過藍芽技術,在筆記型電腦或 PDA 上,以無線的方式上網及收發電子郵件。,取代有形線路,藍芽技術是一種短距離（10 公尺內）無線傳輸的介面,若加上頻率放大器則可延伸

45、到 100 公尺,因此只要電腦、鍵盤、印表機、手機、傳真機、電視、電話等等電氣設備都裝設有藍芽晶片,那透過藍芽的無線通訊技術,所有設備都能互相連通,完全不需要再用線路連接,徹底取代傳統線路連接的方式。,快速方便的網路連接,兩個藍芽設備要建立連線,只要是在傳輸的範圍之內,經過簡單的認證作業,便可以建立連線。我們以同樣是為了建立互通性佳、低成本、低耗能而設計的紅外線技術相比,藍芽傳輸距離遠比紅外線的 1.5 公尺來的遠,建立連線時又不用使通訊埠面對面,可見藍芽的優勢所在。,快速方便的網路連接,6-6-2 藍芽技術的標準,藍芽傳輸的範圍最遠達 10 公尺,若接上放大器則可達 100 公尺,所使用為

46、2.4 GHz 公用頻帶,採用的無線傳輸技術是跳頻式展頻,和 IEEE 802.11 雷同,只不過其跳躍的頻率較高（每秒 1600 次）。一個藍芽網路（Piconet）總共可以有 8 個藍芽裝置,其中一個是主控端（Master）,其他裝置則是用戶端（Client）,同時每一個藍芽裝置又可成為另一個藍芽網路的成員,藉由此特性將藍芽網路無限的延伸出去,形成一個大的藍芽區域網路。,藍芽技術的標準,曾經有人主張要將藍芽技術的傳輸範圍拉大到 100 公尺,但是支持的廠商並不多,主要是因為較短的距離所耗的功率較低,同時抗干擾能力也較強。特別是藍芽所使用的是最擁擠的 2.4 GHz 頻帶,該頻帶是一個開放的

47、空間,因此如何防止干擾並兼顧傳輸效率就非常重要,藍芽技術對此問題有幾個解決方法：,藍芽技術的標準,採用高速跳頻（每秒 1600 次）和小封包傳送技術,若是有封包在傳輸時遺失了,只需要將該部分重傳,而且因為每個封包都很小,重送不會對傳輸速度有太大的影響。藉由錯誤控制的機制,確保封包傳遞的正確性。因為語音資料對於正確性的要求比較不高（聽得到就行了）,因此語音傳輸時,若有封包遺失,並不會重送,以避免延遲和因為重送所導致的其他雜訊。,藍芽技術的標準,在傳輸數據資料時,接受端會一一檢查封包的正確性,若有錯誤則會要求發送端重送此封包,以確保資料無誤。,6-7 WiMAX無線寬頻新主張,我們在 6-3 節已

48、經介紹過 802.11 的技術與發展,不過當許多人要使用 802.11 服務時,總得擔心：這附近有沒有基地台可供連接？畢竟 802.11 基地台訊號的最大傳輸距離僅有 100 公尺,遠不如行動電話基地台的傳輸距離,所以就無法像使用手機那麼方便。於是如何提供更長距離的無線寬頻存取（BWA,Broadband Wireless Access）,便成為下一波無線網路的主流。其中又以 WiMAX 最有希望脫穎而出,在全球無線網路市場嶄露頭角。,6-7-1 何謂 WiMAX,WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access,微波存取全球互通）是一

49、種長距離的無線寬頻傳輸技術,有人將它視為無線的 ADSL,也有人想像成長距離的 802.11。不過,由於它的的涵蓋範圍遠大於 802.11 網路,所以被界定為無線都會網路（WMAN）,而非無線區域網路（WLAN）。,何謂 WiMAX,精確地說,WiMAX 的正式名稱應該是 IEEE 802.16,只不過當初為了研發與推廣 802.16 產品,Intel、Nokia、富士通等等廠商籌組了 WiMAX 論壇（WiMAX Forum）,從此 WiMAX 就與 802.16 劃上等號。該論壇目前有超過 300 位成員,主導全球約 100 家廠商正在部署或測試的 WiMAX 計畫。,何謂 WiMAX,何

50、謂 WiMAX,WiMAX 的傳輸距離可達 30 英哩（約 50 公里）,最大傳輸速率為 75 Mbps,所使用的頻率範圍從 2 GHz 到 66 GHz 都可以。廠商在開發產品時,會考量目標市場有哪些開放頻道或免費頻道可用,例如：美國使用 2.5 GHz,歐洲採用 3.5 GHz,南韓則使用 2.32.4 GHz。然而這也造成在甲地生產的 WiMAX 裝置,到了乙地未必能使用的困擾,所以在頻道的使用管理方面,還有很大的改進空間。,6-7-2 推行 WiMAX 的 3 階段計畫與困難,任何新技術的發展都是循序漸進,待時機成熟之後,才能享受開花結果的甜蜜滋味。因此在歷經多次討論之後,廠商們達成了