Transcript 知識システム工学講義（第2回） 「無線通信技術の動向」

知識システム工学講義（第２回）
「無線通信技術の動向」
1997.4.18
情報システム工学専攻
塚本昌彦
概要
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通信技術，特に無線通信技術は，柔軟性
の高い知識システムを構築する上で重要
な役割をになうものと考えられる．
– いつでもどこでもコンピュータ・ネットワークが
利用できる．
無線通信プロトコル
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コードレス通信
無線LAN
広域系
コードレス通信
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ASK(Amplitude Shift Keying)
IrDA(Infra-red Data Association)
ASK方式
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一対一型通信
通信速度: 9600bpsから19200bps
通信距離: 0～1m
シャープ書院、ザウルス、海外版電子手帳、
アップルNewtonなどに搭載
1994年よりシャープがDigital ASKライセン
スとして他社に技術供与
ASK方式
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500kHzの副搬送波を用いた変調方式（家
電のリモコンは38ｋHzのASK方式）
NRZ符号化、9600bps/19200bps
雑音に強く、低消費電力
0
0
1
0
ASKプロトコルの特徴
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9600bpsあるいは19200bps
データ長8ビット、奇数パリティ、ストップ
ビット1ビットの調歩同期
ENQ-SYN-Data-Ack方式
NACKによる失敗通知
CANによる中断通知
IrDA(Infra-red Data
Association)
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赤外線データ通信方式の標準化と普及促
進のために1993年に発足
ATT, NTT, Microsoft, Novell, Compaq,
IBM, DELL, NEC, HP, SHARPなど100社
以上が参画
物理層、データリンク層などの規格を作成
対応商品多数: PC, PDAなど
IrDA(物理層)
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SIR(Serial IR)
– 2400bps-115200bps(RZ,3/16パルス)
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FIR(First IR)
– 1Mbps(RZ方式)
– 4Mbps(4ppm)
IrDA(データリンク層)
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IrLAP(Infra-red Link Access Protocol)
– HDLCに基づく高効率データ転送
– 局発見手順
– 4バイトのランダムアドレス
– リンク開設時のデータレートの折衝
– 500msターンアラウンドを用いたMAC
IrLAPの局発見手順
XID(0)
XID(1)
XID(2)
XID応答
XID応答
XID(3)
XID(4)
XID(5)
XID(6)
XID(7)
XID(FF)
XID応答
IrDA(上位層)
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IrLMP(Infra-red Link Management
Protocol)
– IrLAPのリンクを多重化
– 情報アクセスサービス(IAS)
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IrPnP(Infra-red Plug and Play)
– プラグアンドプレーのためのIASデータフォー
マット
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TinyTP(Tiny Transport Protocol)
– OSI TP2をベースにしたフロー制御メカニズム
コードレス通信今後の展開
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IR Plug&Play対応デバイスが続出
– モデム、プリンタ、フロッピーディスク、CDROMなど
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公衆網接続が可能になる
– 赤外線公衆電話
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家電製品との統合
無線LAN
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IEEE 802.11無線LANプロトコル
IEEE 802.3(イーサネット)互換無線LAN
PHS LAN
ワイヤレスATM
AWL(Asymmetric Wireless Link)，
AWA(Asymmetric Wireless ATM)
IEEE802.11無線LAN
(物理層)
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DS (スペクトラム拡散)
– 1Mbps:DBPSK, 2Mbps:DQPSK or OQPSK
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FH (Frequency Hopping)
– 1Mbps:GFSK
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HS-FH (Higher Speed FH)
IR (赤外線)
– 1Mbps, 2Mbps : 4値PPM
IEEE 802.11無線LAN
(データリンク層)
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メディアに依存しないデータリンク層
DFWMAC (Distributed Foundation
Wireless Medium Access Control)
インフラLANとアドホックLAN
CSMA/CA + Ackベース
集中制御による即時系サービス
電力管理
802.10 SDE(Secure Data Exchange)
隠れ端末問題
局１
送信局
受信局
Data
Ack
局２
CSMA/CA方式
受信局
送信局
局１
RTS(Request to Send)
局２
Data
Ack(オプション)
NAV(Network Allocation
Vector)
NAV(Network Allocation
Vector)
CTS(Clear to Send)
スーパーフレーム
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集中型の即時系サービスと分散型サービ
スを統合
スーパーフレーム
無競合期間
競合期間
IEEE 802.3（イーサネット）
互換無線LAN
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Altair J, ASTROWINK-Eなど
イーサネットの一部分をコードレス化
10Mbps程度
既存のアプリケーションがそのまま使える．
PHS LAN
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通常のPHSカードやPHS電話をプロバイ
ダを介さずに使うもの．
ハードウェアが安価．
ワイヤレスATM
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ATM方式を無線で実現するもの．
最近，AWA(Asymmetric Wireless ATM)
が注目されている．
AWL(Asymmetric
Wireless Link)
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電波を用いた非対称無線伝送システム．
駅の改札口や高速道路のパーキングエリ
アなどに基地局を設置．
準ミリ波(10G-30GHz帯)を用いて下り
10Mbps/上り32kbps程度，数百メートルの
範囲で通信を行う(東芝案)．
無線LAN今後の展開
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IEEE 802.11準拠の製品が続出．イーサ
互換LANとしばらくは共存するが，最終的
にはどちらかに統一される(たぶん802.11)．
高速のものに徐々に置き換えられていく．
広域系
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セルラシステム
PHS
ページャ
衛星通信システム(CS, BS)
ビットキャスト
セルラシステム
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9.6kbpsから28.8kbps程度
サービス範囲が広い反面，通信料金が高
い．
PHS
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PIAFS(PHS Internet Access Forum
Standard)が制定．NTTパーソナルなど，
97年4月からサービス開始．32kbps．
αデータ．DDIポケットの独自方式．
14.4kbps．
ページャ
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96年12月より高速ポケットベル(FLEX-TD
方式)がサービス開始．6.4kbpsの通信が
可能．
双方向ぺージャ，音声ページャなどの動き
もある．
衛星通信システム
JIC 1.5Mbps (96.10)
 SCC 6Mbps (97.1)
 ダイレクトインターネット 400kbps
いずれも上り回線にはISDNなどの有線回線
を使う．
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衛星放送システム
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パーフェクTV! (96.9)
ディレクTV (97.9)
JスカイB (98.春)
BS4
ビットキャスト
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テレビ電波の隙間を使ってデータ放送を行
う．
上りには電話などを用いる．
番組連動型のデータ放送サービスが検討
されている．
広域系無線通信の今後
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PHSを用いたデータ通信は今後急速に展
開する．
– 専用PDA，サービスが充実する．
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ビットキャスト・衛星放送等，「放送」を主体
としたサービスの展開．
無線通信今後の展開
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PHSが急速に展開
IEEE802.11電波LAN, IrDA, IEEE802.3
互換LANが棲み分け
高速(Gbpsオーダ)のデバイス、プロトコル
データリンクプロトコルの自動判別技術
異なるメディア間のハンドオーバ
非対称トポロジが重要
– 無線だけでなく，ADSL, FTTH(BTTH), CATV
など．