《行动服务》PPT课件.ppt
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1、第3章行動服務,實用資訊,2,目錄-1,3-1歡迎來到無線的世界3-2基本的無線系統如何運作3-3資料如何在無線電波上傳送3-4行動電話的網路與服務3-5手機如何運作3-63G如何運作3-7無線電對講機與低功率無線電對講機3-8WiFi無線網路標準3-9企業WiFi網路3-10熱點的運作與應用,3,目錄-2,3-11藍芽Bluetooth如何運作3-12手機如何上網3-13i-Mode如何運作3-14個人電腦與無線科技3-15黑莓機如何運作3-16行動商務與企業無線科技3-17行動服務上的隱私與安全問題與解答,4,3-1歡迎來到無線的世界,一百多年前的義大利物理學家和發明家馬可尼(Guglie
2、lmo Marconi),是第一個成功透過無線電波傳送資訊的人,世界也因此而改變。現今,大家都認為電腦或網際網路的革新,是推動我們改變生活和工作方式的原動力,但事實上,這100 多年來,最偉大也最深遠的革新並不是這兩者,而是無線科技,因為它能夠透過看不見的媒介,將資訊穿越空氣傳送達千里之遙。沒有無線傳輸,就不會有大量的廣播媒體,沒有收音機,沒有電視,不能透過衛星即時通訊。這個世界已經變成地球村,大半要拜無線科技所賜,而事實上,在許多較貧窮的國家,使用行動電話通訊比用傳統電話(又稱為陸線,landlines)還簡單,這是因為要佈放長距離電話線的成本相當龐大。儘管在無線通訊上有長足的進步(如手機、
3、呼叫器、衛星通訊和傳送數位資料等),但現今無線科技的運作原理和馬可尼時代還是有許多地方是一樣的。,5,電磁頻譜:,所有的無線通訊,不論是馬可尼時代的摩斯碼,或是今日的數位資料,都是將資訊掛載在看不見的電波上。這些電波是電磁頻譜(electromagnetic spectrum)的一部分,其它還包含可見光、X光、紫外線、微波,和許多不同種類的能量波。電磁頻譜當中可以用來傳送資訊的是無線射頻(radio frequency,RF)。RF可用來傳送各種資料,不光只是無線電廣播,所以不要被這個名詞給搞混了。掛載在無線電波上的資訊可以是各種型式,包括聲音、電視訊號、電腦資料等等。,6,解變器:,資訊是透
4、過調變器(modulator)的設備掛載到電波上,然後穿越空氣進行傳送。有些時候傳送的距離只有一英尺;有時候是廣播到幾百英哩的地方給廣大的聽眾;有時候是傳送到一英哩以外的基地台,然後再由基地台傳送。不論哪一種,當電波到達目的地之後,資訊會透過解調變(demodulation)的程序,從電波上拿下來。,7,無線科技的核心:,這個將資訊調變到電波上,傳送電波,再將資訊由收到的電波解調變出來的程序,就是無線科技的核心。不論你做的只是一個簡單的換台動作,或是透過手機收發電子郵件之類較複雜的工作,都應該要意識到所使用的是有百年歷史、且仍在不斷創新的科技。,8,3-2基本的無線系統如何運作,無線電波可以無
5、線的方式在裝置之間傳送訊息,例如從手機或電視。不過這些基本的無線系統如何運作呢?電腦資料、電視節目或電話語音如何能不使用線路而進行傳送呢?無論這個系統是簡單或複雜,或是傳送那一類的訊息,傳送訊息的無線系統基本架構都很類似。雖然細節很複雜,但是核心的原理卻很簡單。首先,必須先產生傳送的訊息。接著將訊息編碼成無線電波,再傳送出去。訊息轉成訊號之後是以波的型式存在,穿越空氣傳送,最後被天線接收,然後傳送到接收器。最後各種不同的裝置將訊號中的能量轉換成接收裝置可以辨識的電能量,接收裝置有可能是電視機、掌上型電腦或手機。,9,訊息轉成訊號的過程:,10,無線系統:,整體聽起來很簡單,但看完本書之後,你會
6、知道有許多複雜的地方,以及無止境的變化。這個網路可以轉播從衛星發出的無線電波,並將它們傳送到數千英哩以外的地方,或是將無線電廣播到鄰近的地區。它們可以用來建置一個超大的無線系統,連接企業中數千台的電腦,或是連接你家裡的兩台電腦。它們可以傳送電視、廣播或語音訊號,可以幫助我們搜尋宇宙中的其它生命體,也可以攜帶語音或是各種不同型式的資料。,11,無線科技網路的核心:,這裏使用網路這個名詞來解釋無線科技是比較廣義的用法。一般來說,這代表透過無線電訊號傳遞訊息的系統,期間訊號會從某個裝置發出,經過中間的通訊設備,然後傳送到接收端。例如小孩玩的無線電對講機玩具並不會被認為是網路,因為無線電對講機是直接將
7、訊號傳送到另一支對講機。不過手機就屬於網路了,因為手機之間不能直接通訊,它們必須透過一個廣大的網路,使用許多不同的軟硬體來轉送通話內容。透過本書你將會發現,最重要的無線科技都使用網路,而且這個網路已經變得愈來愈複雜。不過在學習時請記住,它們的核心都是相似且簡單的系統:產生訊息、編碼成無線電波、經過通訊設備傳送、被接收端接收、解碼並使用接收到的訊息。,12,3-3資料如何在無線電波上傳送:,現在已經知道無線通訊需要透過無線電波來傳送訊息,不過實際上訊息是如何透過無線電波傳送的呢?這就是本節要介紹的內容。訊息要透過無線傳送,首先需要將訊息調變到載波上。要傳送的訊息可以有許多不同型式,如廣播、電視、
8、聲音或資料。不論是那一種型式,都只有兩種類型,不是類比就是數位。類比資料是用連續波來表達的訊息,在波的任兩點之問,會有無限多種變化。例如手錶上的指針就是用類比的方式來表示時間。電磁波本身是類比,因為它是連續波。另一方面,數位資料是利用開或關兩種狀態來表示訊息,通常1 代表開,0 代表關。所有的電腦資料都是數位資料。無論資料是類比或是數位,當它們透過無線傳送時,都要掛載在類比的無線電波。所以即使是數位的資料,也要掛載在類比的電波來傳遞。直到最近,所有的無線資料,如電視、廣播以及手機所傳送的通話內容,都是類比,但逐漸也出現數位傳送的資料。,13,透過無線傳送數位資料:,透過無線傳送數位資料的效果比
9、類比資料還要好,原因包括可以更有效率傳送、易於確認資料在傳送過程是否發生錯誤,同時也比較容易加密,讓竊聽者無法偷聽;原因還不只這些。因此,最新的無線科技都是數位的,包含新的高速行動電話服務,例如無線上網、數位電視。無論要傳送什麼資料,通常都需要在傳送之前進行若干處理,這是因為無線電波的特質,以及它所經過的環境。自然環境中充滿了由各種不同物體所產生的電磁輻射,例如太陽、太陽黑子、機器和閃電等所產生的輻射。因為這些電磁輻射並沒有攜帶任何訊息,因此可視為雜訊,而微弱的無線電波在傳送之前如果沒有經過某種方式的增強,就會被這些雜訊淹沒。,14,無線電波:,以無線傳送訊息會遇到的另一個問題,是自然環境會在
10、無線電波傳遞的過程中,減弱無線電波的強度。任何無線電波所會接觸到的物體,如氣體分子、雨水、建築物,甚至是樹上的葉子,都會吸收(absorption)無線電波,讓無線電波變弱,而無線電波也會因為所接觸到的物體而轉向。因此,無線電波在傳送之前都要先經過處理,如此傳送才有效率,此外還要增強電波,才能到達目的地;如訊號處理器和放大器等設備,就是負責處理和增強訊號。,15,3-4行動電話的網路與服務,不只在美國,現在全世界各地都有行動電話網路。事實上,手機在美國以外的地方更流行,而且更先進。第一個蜂巢式網路是類比網路,被稱為先進行動電話服務(Advanced Mobile Phone Service)或
11、AMPS,它們使用頻率調變的方式來傳遞訊號,也是第一代的行動通訊技術。AMPS雖然很流行,但因為是使用類比網路而有一些問題。首先是容量的限制,因此它們所能容納的通話數有限,而且更重要的是,AMPS無法提供如上網、呼叫、簡訊等等的數位網路先進服務;就目前的科技而言,AMPS實在不算先進。數位網路就是為了解決這些問題而開發的,其中一個最常見的系統就是個人通訊服務(Personal Communications Services,PCS)。還有許多其它的數位網路架構。不過無論行動電話網路的定位,也不管它們是類比或數位架構,它們運作的原理都是一樣的。,16,行動電話網路:,行動電話網路是由手機所組成的
12、,並且有個別的細胞和所對應的基地台負責和手機通訊,也有各種的網路硬體和軟體來處理內部通訊和外部通訊。內部通訊是在網路內傳送通話和資料,外部通訊是將通話和資料從網路內傳到其它網路和市話系統(市話系統在這裡指的是公眾交換電話網路,PSTN)。行動電話網路並非獨佔,所以同一個區域內會有一個以上的網路在運作。不同的網路類型會以不同的頻率運作,所以不同的網路之間不會相互干擾。手機普及後也造成了一些社會問題。開車時是否可以講手機變成了一個熱門的話題,而且事實上,有些地區已經明文禁止或是正在討論這樣的議題。有些餐廳禁止使用手機。而且幾乎每個人都有過這樣的不愉快的經驗:在看電影、表演或歌劇時,在最精采的時刻聽
13、到某人的手機鈴聲響起。而本地行動通訊業者特別關心的問題,則是住戶對於基地台電磁波問題的反彈。,17,3-5手機如何運作,無線通訊革命的核心是有了一個體積小、重量輕、可以放在手掌上、而且包含精密電子與電腦通訊技術的裝置,這在幾十年前是無法想像的。我們所說的當然就是手機,這項裝置使用普遍,不管你在那裏都看得見,從雜貨店到街道上、咖啡店,當然還有汽車上;它看起來就像黏在人的耳朵上。這項裝置包含了許多不同產業的驚人科技,包括液晶螢幕、微處理器、天線、放大器、電路板、麥克風、喇叭、數位訊號處理器等等。若將手機拆開,你將會對這麼多電子元件可以擠在一個狹小的空間內感到驚奇。僅有手機無法完成任何事,它還需要網
14、路,例如,你將會看到控制頻道和通訊頻道如何與手機一同運作,因而能傳送和接收資料。如果想要買手機或辦門號,要考慮會有各種互不相容的通訊技術。電話可以使用數位或類比技術。類比電話比較老舊,而且在整個世界潮流走向數位化後,可能就不會再生產類比電話了。數位電話可以提供更多的服務,但它們使用的技術更複雜。,18,數位蜂巢式系統:,在行動通訊世界,你常會看到PCS(Personal Communication Service)、TDMA(Time Division Multiple Access)、CDMA(Code Division Multiple Access)、GSM(Global System
15、for Mobile Communications)等縮寫名詞。PCS是一種提供多種服務(如簡訊、上網和收發電子郵件)的數位蜂巢式系統。GSM通訊網路主要用於歐洲,但是它並不是單一技術,而是許多相關技術的集合。事實上,PCS是架構在GSM上,也就是美國版本的GSM。TDMA和CDMA是特定的技術。它們是數位技術,使用不同的方法讓許多人共用相同的頻率進行通話。在手機愈來愈流行後,它們還被用來傳送語音之外的訊息。這當中最特別的就是多媒體訊息服務(Multimedia Messaging Service,MMS),讓人們可以傳送照片和影片給別人,MMS很有可能漸漸成為所有手機的內建功能。另一個會聽到
16、的專有名詞是UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)。它是架構在GSM、CDMA和其它類似的網路之上,可達到高速的多媒體手機通訊。,19,下表是各代通訊系統的特色與主要代表系統介紹-1:,20,下表是各代通訊系統的特色與主要代表系統介紹-2:,21,3-63G如何運作-1,3G是一些行動通訊技術的總稱,代表第3代的意思,這些技術將會永遠改變行動電話及相關設備的使用方式。3G能提供永不斷線的手機高速上網服務,很難去預測這個世界會因此而改變什麼,但已知的變化至少包括用手機接收影片和音樂、即時的導航服務、接收即時訊息等等。3G不是單一技術,而是
17、集合一些技術來提供高速的存取服務。這些技術都是由先前的行動通訊技術進化而來。1G的技術就是最早的手機和無線設備。現在已經很難去回想了,不過最早的手機和呼叫器不僅重而且體積龐大,但提供的服務卻不多。當時的手機是放在背包內並接上電池,而呼叫器有磚塊那麼大。,22,3-63G如何運作-2,2G技術就是今天所使用的技術,手機和呼叫器的體積很小,可以瀏覽簡單的網頁和傳送電子郵件,並且具備像是來電顯示等其它技術。有些人還會提到2.5G,它是2G的擴充,傳送的速度較快。事實上,人們將GPRS歸類為2.5G,而不是3G。為了建構3G的基礎建設,全世界已經花了數十億美元。花最多錢的是日本和歐洲,也是3G最先流行
18、的地方。日本NTT DoCoMo公司在2001年到2002年之間開始推動3G技術,全世界也跟著它的腳步走。雖然3G並不是單一的標準,不過有時候會被稱為是IMT-2000(International Mobile Communications-2000)。這是一個稱為國際通訊聯盟(International Telecommunications Union,ITU)的國際組織集合眾多規格所製定出來的規格。不過事實上,那只不過是一些字母的組合,沒有什麼意義。,23,3-7無線電對講機與低功率無線電對講機,無線電對講機又稱為掌上型對講機,已經有60年以上的歷史。雖然這些裝置早在1938年就有了,然而
19、這些年來,它們的工作方式並沒有太大的改變。無線電對講機是一個收發器,也就是它們可以發送,也可以接收無線電波,而且是用同一支天線。然而,無線電對講機不能同時收發;在同一時間,只有一個人可以說話。通常,當某人停止說話時,你要按住一個通話鍵才會開始送出你的語音訊號。事實上,無線電對講機(Walkie-talkie)是一個用來形容所有個人雙向無線電裝置的名詞,讓人們可以直接彼此通訊。不像手機和其它的無線通訊科技,無線電對講機不需要靠其它的發送器或基地台。當你對某人說話時,是直接傳送你的語音,而對方也是直接接收;反之,對方和你講話時也是樣。其中一種曾經成為某種文化象徵的無線電對講機,是1970年代的CB
20、(citizens band)無線電。CB無線電是使用26到27MHz的短波頻率來通訊。他們的訊號可以傳得很遠,但是沒辦法超過5英哩。不過CB無線電的成功卻變成了犧牲品,因為它們的流行,也讓電波充斥著污穢不堪的言語。,24,低功率無線電對講機:,另一種無線電對講機是商業用的無線電對講機,有多種不同的用途,例如安全人員可用以彼此通訊,或是在工地、大樓中使用。還有另一種無線電對講機,就是許多小孩子的玩具。這些低成本的設備的傳送距離通常只有100碼,事實上除了當玩具外沒什麼用途。今日,有一種愈來愈流行的無線電對講機,就是低功率無線電對講機(Family Radio Service,FRS)。你可以將
21、低功率無線電對講機想成和小孩玩的玩具無線電對講機樣,然而它卻使用FM來增強它的功能,而且功率加強。它的發送距離達2英哩,還有一些精細的功能。你可以選擇只收聽同一個群組裡的對話,將其他人的對話隔離。它會自動掃描無人使用的頻道,或是找到正在說話的人。有些還有編碼功能,可以讓對話保有隱私。最新的機種還可以傳送氣象警報,或是包含全球衛星定位(Global Positioning Satellite,GPS)的功能。,25,3-8WiFi無線網路標準,當你在家裡、辦公室或是街上連上無線網路時,是透過一種稱為WiFi的無線網路標準來連線;WiFi已經是世界標準。WiFi與藍芽完全不同,藍芽是用來讓設備之間
22、可以短距離彼此連線,而且連線的速度相對較慢。然而,WiFi主要是用來讓電腦(包含PDA)連上網路,而且連線距離達到數百公尺,連線的速度也很快,有54Mbps以上。WiFi並不是單一標準,它是一系列以802.11為基礎的網路協定。主要有三個標準:較少人使用的802.11a、低速的802.11b、和高速的802.11g。802.11a的工作頻率在5GHz,最大的傳輸速度為54Mbps。802.11b和802.11g的工作頻率都在2.4GHz;802.11b是比較舊的標準,速度最高只有11 Mbps,而802.11g最高速度有54Mbps。因為802.11a的工作頻率與802.11b和802.11g
23、不相同,所以和它們並不相容。802.11b和802.11g的設備可以共同使用,不過當它們一起使用時,傳輸的速度以較低的802.11b為基準。,26,802.11的三個標準網路協定介紹如下:,27,架構無線網路環境:,雖然WiFi可以用來建立專屬的點對點連線,但是它主要是用來架構無線網路環境。配有802.11無線網卡的電腦可以和無線基地台通訊,再經由基地台連上電腦網路。802.11無線網路通常會連上大型的企業網路。因此,理想的狀況是某人帶著一台筆記型電腦,不論走到那裡都可以隨時上網;WiFi也可以使用安全服務來加密和認證。公眾熱點可以讓人們在咖啡廳、旅館、機場等公共場所免費或付費使用無線網路。因
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