PA160 Mobilní systémy Základní pojmy ■ Běžné pojetí: Máme bezdrátové sítě ■ Můžeme se pohybovat ■ á přitom byt stále on-line I ■ RožSírene ■ Chceme se pohybovat ■ Chceme pracovat s „poCítáCi" ■ Nemusíme byt trvále on-line ■ ále nechceme to požnát PA160 2 Járo 2010 Další klasifikace ■ Mobilita zařízení ■ Předávaní ■ Autentizace ■ Mobilita osob ■ ■ RUzna zařízení, stejna osoba (identita!) ■ Mobilita sluzeb ■ Registrace ■ Autentizace PA160 3 Jaro 2010 Příbuzné pojmy Ubiquitous computing i Pervasive computing Wearable computers PA160 4 Jaro 2010 Možná použití ■ Záchranné a krizové týmy ■ Zábava (hry) ■ Dopravní prostředky (lokalizace, optimalizace) ■ Schůzky (virtualní i materialy fyzických) i ■ Stavební prace ■ Armada a bezpecnost ■ Inteligentní dům (?) ■ Pocítace ,,na telo'' (wearable computers) PA160 5 Jaro 2010 Otevřené problémy ■ (Bezdrátová) komunikace ■ Přenos prostředí ■ Fyzický (vlastní zařízení - a co se ztrátou/krádeZí?) ■ Virtualní (vyzaduje alespon zakladní infrastrukturu - zakonCení virtualního prostředí) I ■ Omezený výkon ■ Procesor ■ Napajení ■ Komunikacní kapacita ■ Chybovost PA160 6 Jaro 2010 Historie - počátky 1. Fáze bez mobilních telefonů ■ Svetelná signalizace (koůřove signály, vatry, vlajky, ...) ■ 1895 - bezdrátový prenos (Márconi) ■ 1901 - prenos pres Atlántik ■ 1906 - rádiove vysílání ■ 1911 - mobilní vysíláC (ná Zeppelinů) ■ 1915 - prenos hlásů (New York-Sán Fráncisco) ■ 1926 - telefon ve vláků (Hámbůrk-Berlín) ■ 1926 - rádio v áůte ■ 1928-TV PA160 7 Járo 2010 Historie ne tak vzdálená ■ Mobilní telefony ■ 1975 - 450 MHz NMT Seversky telefonní system ■ 1982 - zahájena GSM specifikace (digitální telefony) ■ 1986-900 MHz NMT ■ 1991 - DECT standard (pro bezsnůrove telefony) ■ 1992/1993 - 900 MHz GSM (Nemecko) ■ 1994/1995 - 1 800 MHz GSM (vícepasmove telefony) ■ 1998- Iridium (satelitní telefony) PA160 8 Jaro 2010 Historie - směrem k přenosu dat ■ Bezdrátové sítě ■ 1996-HiperLAN 1997 - Wireless LAN (IEEE 802.11, WiFi, 2,5 á 5 GHz)) ■ 1998-GPRS ■ 2000 - UMTS ■ 2003-WiMáx (802.16) ■ Budoucnost? PA160 9 Járo 2010 Vývoj technologie ■ Sdílení kanálů ■ Původní systémy: pevne mapování uživatel - kanál ■ Soůčasne povolují automaticko využití volných kanalů I ■ Vžrůst efektivity ž max 5 ůživatelů/kanal na více jak 20/kanal ■ „Bůnečna" organižace ■ Hlavní cíl: žvysení kapacity ■ Rada dříve neexistůjících problémů PA160 10 Jaro 2010 Problémy s buněčnou organizací ■ Technologické ■ Předávání komunikace mezi bunkami (viz též rozdélování bunék) ■ Pokrytí ■ BezpeCnost I ■ Sírka spektra ■ Obchodní ■ Vysoke pocatecní naklady ■ Vztah cena a kvalita poskytovane sluzby ■ Licencovaní pasem PA160 11 Jaro 2010 Organizace buněčného systému ■ Bázové stanice a vlastní přepínací (switching) systém ■ GMSC (Gateway Mobile Switching Center): rozhraní ■ HLR (Home Location Register): databaze I ■ VLR (Visitor Location Register): databaze ■ Mobilní jednotky ■ Dohlízecí a informacní systemy (vcetne úctovaní) PA160 12 Jaro 2010 Sledování uživatelů ■ Dva základní přístupy ■ Sít se periodicky vyptává, kdo je videt ■ Mobil periodicky oznamuje, kde je Obe nevhodne ■ Realizace ■ Organizace do shlukU bunek (oblasti) ■ Zasílají se zmeny * Periodicky broadcast síte * Mobil se „ozve" jen pokud zmenil oblast (nebo se vypne) * Sít „zavola" pres vsechny bunky v oblasti PA160 13 Jaro 2010 Předáváni (hándoff) á roaming ■ Předávání ■ Rozhodůje sílá signálů ke stánici ■ Hárd á soft hándoff ■ V GSM sílů oznámůje mobil, rozhodůje stánice I ■ Problemy s TCP (viz dále) ■ Roáming ■ Iniciován mobilem ■ Konzůltáce s domácí sítí ■ Úspesne prihlásení záznámenáno do HLR PA160 14 Járo 2010 Autentizace ■ Identifikacní modul s tajným identifikatorem s ■ Handshake protokol ■ Mobil posle transmit request ■ Sít posle nahodne x ■ Mobil spocíta f(x,s) ■ Sít akceptuje ■ Šifrovaní ■ Sdílena tajna funkce g ■ XORuje se maskou g(s,x) PA160 15 Jaro 2010 Bezdrátová sít ■ infrastruktura ■ Stanice a brana ■ VetSinou komunikace s externím svetem I ■ Ad hoc site ■ Prime propojení ■ Relativne malý rozsah ■ Service discovery PA160 16 Jaro 2010 Ad hoc sítě ■ Primarní problem: smerovaní ■ Uzly se musí „poznat" ■ Uzly se pohybují I ■ Uzly se mohou dostat mimo dosah ■ Trivialní strategie: záplava (flooding) ■ Zlepsení: polomer zaplavy PA160 17 Jaro 2010 Mobile IP ■ Většina problémů probrána v rámci diskuse IPv6 ■ Přibývá specifický problém handoff/handover ■ Nová stanice oznamuje předem, že přebírá mobilní zařízení ■ DoCasne presmerovaní paketů z jedne stanice na druhou ■ TCP l ■ Výpadek chápan jako oznámení přetíženísíte (nemusí být pravda v bezdrátových sítích) ■ Resení pomocí „proxý": I-TCP (indirect) * Základní stanice obsluhující klienta * Falesne potvrzení o dorucení * Bezpecnost (end to end) PA160 * Umí migrovat spojení ia jaro2oio Další varianty TCP ■ TCP s nasloucháním (snooping TCP) ■ Varianta předchozího (transparentní proxy) ■ Stanice musí analyzovat veskera data a rozeznavat ACK ■ Mobilní TCP ■ Analogicka proxy jako u I-TCP ■ Optimalizovane TCP pro bezdratovy prenos ■ Reaguje na ztratu spojení (okno delky nula) ■ Žadne retransmise (ani ukladaní) * udrzuje end to end semantiku PA160 19 Jaro 2010 BIuetooth ■ Malé ad hoc sítě se schopností rekonfigurace ■ Cíle ■ Nízka cena ■ Mala spotreba ■ Pico síte AZ 8 aktivních prvkU (master+7) ■ Vsechna komunikace pres hlavní uzel ■ Zvlada synchronní i asynchronní prenosy * 721 kb/s nebo * aZ 3 synchronní soucasne PA16G 2G Jaro 2010 Propojovaní pico sítí ■ Scatternet - dve a více pico sítí ■ Bridge: Slave-Slave nebo Master-Slave ■ Žádoucí vlastnosti ■ Kondenzovane (maly polomer, maly pocet pico sítí, ...) ■ Koexistence pico sítí ■ Vyuzívají CSMA/CA (data) a CDMA/TDMA (hlas) ■ Ruzne sekvence střídání kanálu (hoping sequences) ■ Vyber přístího vysílajícího urcuje polling I PA16G 21 Jaro2G1G Vyhledávání ■ inquiry: ■ Detekce nového zařízení * Novy posila Inquiry paket * Existující musí odpovedet paketem FHS (Frequency Hop Synchronization) ■ Paging: ■ Navazaní spojení PA160 22 Jaro 2010 Paging proces ■ Jednotka na počátku ve STANDBY modu ■ Každých 1,28 s (nebo 2,56 s) se „probudí" a na jednom kanálu zkusí naslouchat ■ Paging iničiovan vždý master uzlem ■ Posle 16 identických sekvencí na nuzných 16 kanalečh * Odhad dela na zaklade vnitrních hodin a znalosti zařízení (-8+7) ■ Opakuje 128 nebo 256 krat ■ V případe neuspečhu opakuje na zbývajících 16 kanalečh ■ Nejpozdeji za 2,56 (5,12 s) se spojí ■ Inquirý analogičke (muze potřebovat tri pmčhodý) PA160 23 Jaro 2010 Sítě sensoru ■ Sítsensorů ■ Tisíce jednotek soůčasne pracujících ■ Automatický sbeer a analýza dat mezi sensory ■ Vysílaní zpracovaných dat na vetsí vzdaienosti (příapdne non-real time sber ůlozených dat) ■ Vlastnosti ■ Vysoký pocet ůzlů ■ Výpadký caste (nemoznost opravý) ■ Omezena kapacita (napajení, datova, výpocetní, komůnikacní, ...) PA160 24 Jaro 2010