Bài giảng Mạng không dây - Chương 4: Personal area networks (PANS)

Chương 4:

PERSONAL AREA

NETWORKS (PANS)

1. Introduction _ Giới thiệu

^PAN là một giải pháp mạng giúp mở rộng môi trường cá

nhân đáp ứng các dịch vụ trong công việc hay giải trí, do

việc nối mạng phục vụ sự đa dạng người dùng ngoài ra

có thể sử dụng các thiết bị trong vùng không gian bao

phủ mỗi tế bào và cung cấp khả năng truyền thông

trong không gian đó với thế giới bên ngoài.

^PAN đặc trưng cho khái niệm mạng cá nhân, nó cho

phép một người có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối

người dùng (như máy tính cá nhân, webpad, máy

quay,…) để thiết lập các kết nối không giây với các

mạng bên ngoài.

1. Introduction _ Giới thiệu

^PAN bao phủ một không gian cá nhân, nó cung cấp các

kết nối end-to-end, truyền thông an toàn và đảm bảo

QoS cho người dùng.

 Hệ thống cũng hỗ trợ các ứng dụng khác nhau, cách vận

hành và một số thiết bị cho các ứng dụng này.

1. Introduction _ Giới thiệu

^Các kết nối được phép qua các mạng khác nhau thông

qua các thiết bị khác nhau. Trong chuẩn riêng của PAN

mọi người đều có thể định địa chỉ các thiết bị bên trong

vùng không gian cá nhân mà không phụ thuộc vào các

mạng lân cận.

 Quá trình truyền thông trực tiếp giữa hai cá nhân trong

mạng được thực hiện thông qua chức năng bắc cầu để

sát nhập thành mạng PAN. Để giao tiếp ra mạng bên

ngoài một mạng PAN phải thực hiện định tuyến và hỗ

trợ tính năng hoạt động của các cổng đầu vào.

1. Introduction _ Giới thiệu

^Từ địa điểm người dùng, PAN có thể yêu cầu kết nối

plug-and-play. Cấu trúc mạng có thể yêu cầu kết nối

thẳng tới người dùng.

 Việc đặt tần số và cùng tồn tại tần số với những hệ

thống hiện hữu là rất quan trọng để thiết kế mạng PAN.

Những ứng dụng PAN sẽ sử dụng các dải tần số không

được cấp phép. Với tốc độ dữ liệu cao hơn, dải tấn số là

5GHz, về sau sẽ là 60GHz.

1. Introduction _ Giới thiệu

1.1. Giao diện của PAN

 PAN cần hỗ trợ đa giao diện. Hệ thống này đưa ra

những kiểu giao diện giữa người dùng và thiết bị cá

nhân của họ.

 Quá trình này được đáp ứng khi sử dụng các công nghệ

mới như OFDM hay DS-CDMA (phương pháp trải phổ

trực tiếp _ Direct Spread CDMA).

 Các giải pháp về giao diện phụ thuộc vào tốc độ truyền

bit dữ liệu, chức năng mạng, sự phức tạp của những

thiết bị và những ứng dụng thích hợp.

1. Introduction _ Giới thiệu

1.2. Giao tiếp với mạng bên ngoài

^PAN được áp dụng chủ yếu trong công nghệ mạng

không dây.

^Nó có thể thiết lập kết nối tới cơ sở hạ tầng mạng cố

định và các mạng ngoài như WLAN, GSM, GPRS, UMTS

(hệ thống viễn thông di động toàn cầu), WLL (Wireless

Local Loop _ mạch vòng thuê bao vô tuyến) và vệ tinh

(S)-UMTS.

^Một cá nhân có thể giao tiếp thông qua những hệ thống

mạng này và có thể thiết lập giao tiếp hai chiều với

người dùng khác sử dụng PAN hay tìm kiếm các thông

tin cần thiết thông qua các mạng này.

1. Introduction _ Giới thiệu

1.2. Giao tiếp với mạng bên ngoài (tiếp)

^Sự tiếp tục phát triển về trao đổi thông tin và mạng

INTERNET làm ảnh hưởng tới mô hình cấu trúc PAN.

^PAN trong tương lai sẽ là những mạng IP cơ bản với sự

hỗ trợ của giao thức IPv6.

^Chúng sẽ đưa ra một miền di động kiểu mới với sự đa

dạng về thiết bị, ứng dụng và dịch vụ QoS sẽ được nâng

cao theo yêu cầu về tính sẵn sàng, an toàn và tin cậy.

1. Introduction _ Giới thiệu

1.3. Bảo mật mạng PAN

^Đây là một vấn đề vô cùng quan trọng trong mạng PAN.

Nó cần bao phủ toàn bộ phần không gian người dùng,

quản lý phần mềm và hệ điều hành và hiện trạng người

dùng

^Các kỹ thuật khác nhau như mã hoá và loại bỏ dư thừa

(clippering), cơ chế trusted third parties (TTTs) và

các công nghệ hiện đại sẽ được thực hiện.

^Vấn đề bảo mật trong truyền thông giữa những mạng

PAN cần phải được thực hiện thông qua chức năng

gatekeeping.

1. Introduction _ Giới thiệu

1.3. Bảo mật mạng PAN (tiếp)

^Sự an toàn trong mạng PAN đưa ra các yêu cầu:

^Nhận biết đầy đủ.

^Nặc danh đầy đủ.

^Bảo mật dữ liệu.

^Toàn vẹn dữ liệu.

2. Applications of PAN

^PAN tìm kiếm các công nghệ mới và những ứng dụng kỹ

thuật để có thể hình thành hệ thống phục vụ chất lượng

cao. Những ưu điểm của mô hình mạng PAN có thể đưa

ra nhưng chủ yếu được tập trung ở:

^Dịch vụ cá nhân.

^Dịch vụ thương mại.

^Giải trí.

2. Applications of PAN

^Những dịch vụ cá nhân bao gồm:

^Giám sát bệnh nhân từ xa

 Các chuyên gia y học có thể giám sát bệnh nhân của

mình khi họ di chuyển.

 Các ứng dụng điều khiển và ngôi nhà thông minh

^Một người dùng có thể di chuyển trong nhà nhưng

thiết bị khác nhau vẫn có thể định vị và tìm được

thông tin hữu có ích.

2. Applications of PAN

^Một mô hình giải trí có đạt tới những ứng dụng công

nghệ cao như truyền hình ảnh tốc độ cao trên một

phương tiên giao thông vận tốc lớn, thông tin và dịch vụ

được tìm kiếm nhờ các thiết bị các nhân di động theo

người dùng.

^Công nghệ này sẽ được ứng dụng rộng rãi từ những dữ

liệu điều khiển và cảm biến có tốc độ bít thấp tới những

trò và truyền hình với tốc độ bit và dải thông cao.

 Như vậy hệ thống cần phải được hỗ trợ các thiết bị và

các dịch vụ kết nối phức tạp khác nhau.

2. Applications of PAN

^Các thiết bị trong hệ thống

^Các dịch vụ yêu cầu và các ứng dụng khác nhau trong

mạng PAN được xây dụng trên những cách tiếp cận khác

nhau về chức năng của thiết bị đầu cuối và dung lượng

truyền.

^Một vài thiết bị như cảm biến phát hiện con người đơn

giản phải rất rẻ và kết hợp những chức năng giới hạn.

^Những thiết bị khác cần phải tương thích với mạng và

chức năng tính toán sử lý thông minh, điều này sẽ làm

cho người sử dụng dịch vụ tốn kém hơn.

2. Applications of PAN

^Các thiết bị trong hệ thống (tiếp)

^Các thiết này được dựa trên các đặc tính sau:

^Chức năng và độ phức tạp,

^Giá cả,

^Công suất tiêu thụ nguồn,

^Tốc độ truyền dữ liệu,

^Độ tin cậy,

^Hỗ trợ giao diện

2. Applications of PAN

^Các thiết bị trong hệ thống (tiếp)

^Hầu hết các thiết bị có khả năng ứng dụng cao

cần phải được tương thích kiểu hoạt động để có

thể truy cập tới nhiều mạng.

^Một số thiết bị phải được gắn vào cơ thể (như

cảm biến), một số khác có thể được đặt cố định

hay kết nối tạm thời với không gian cá nhân của

người sử dụng (như là cảm biến môi trường, máy

in, bảng hướng dẫn).

3. Những thách thức đối với PAN

và những vấn đề mở rộng

^Xây dựng hệ thống với những giải pháp cho mạng cá

nhân yêu cầu những nghiên cứu chuyên sâu và đưa ra

nhiều thách thức đối với thế giới công nghệ và khoa học.

 PAN phải được xây dụng dựa trên nền tảng mạng phân

tán động và cung cấp điều khiển phân bổ tài nguyên sử

dụng QoS. Nó sẽ phải cung cấp một dịch vụ tryền hình

ảnh ít tổn hao công suất, chi phí thấp, với sự đa dạng

của của thiết bị đầu cuối thu phát thông tin có thể tự

cấu hình được.

 PAN cần phải được thích hợp với môi trường sống, cho

phép kết nối mạng và truyền thông không dây an toàn.

3. Những thách thức đối với PAN

và những vấn đề mở rộng

 Để thực hiện những yêu cầu này, PAN phải giải

quyết những vấn đề quan trong như:

^Tích hợp sóng vô tuyến ít tốn năng lượng, giá thành

thấp,

^Định nghĩa lớp vật lý và kỹ thuật truy cập phù hợp

^Kết nối mạng Ad Hoc

^Kiến trúc phần cứng và phần mềm,

^An toàn (công nghệ bảo mật khác nhau, chức năng

gatekeeping),

^Toàn bộ khái niệm về hệ thống, đáp ứng kỹ thuật về

mặt người dùng.

3. Những thách thức đối với PAN

và những vấn đề mở rộng

^Những vấn đề mở rộng:

^Những chuẩn hoá về mạng PAN là sự tiếp tục của nhóm

IEEE 802.15. Chuẩn này sẽ tiếp tục được hoàn thiện để

đưa ra yêu cầu chung cho PAN và đạt tới việc đưa PAN

vào cuộc sống hàng ngày.

^Chắc chắn rằng tốc độ truyền bit cao hơn làm cho PAN

phát triển với khả năng mới, và như vậy mô hình mạng

mới sẽ xuất hiện hệ thống mạng B-PAN (hệ thống mạng

PAN dải rộng), mô hình mạng này sẽ cung cấp một tốc

độ truyền bit lên tới 400Mbps, các ứng dụng đa phương

tiện và giải thông cao hơn.