７章 ワイヤレスネットワーク 1. 2. 3. 4. ワイヤレス通信の発展 衛星通信ネットワーク モバイルコンピューティングと移動通信ネットワーク ユビキタスネットワーク ワイヤレス通信の発展 電波の世界 300万MHz以下の周波数帯 周波数帯範囲 略称 300Hz～3KHz ELF 極超長波 3KHz ～30KHz VLF 超長波 30KHz ～300KHz LF RFID，標準電波 長波 300KHz ～3000KHz MF 放送 中波 3MHz ～30MHz HF 国際通信，船舶，航空電話，放送 短波 30MHz ～300MHz VHF 警察，消防，防災，航空管制，ＴＶ 超短波 300MHz ～3GHz UHF 移動無線，防災，ＴＶ，携帯電話,無線LAN 極超短波 3GHz ～30GHz SHF 電話回線，ＴＶ回線，警察，防衛省，電力会社， 無線LAN，ＥＴＣ センチ波 30GHz ～300GHz EHF レーダー，アマチュア無線 ミリ波 電波望遠鏡 サブミリ波 300GHz ～3THz 主な用途 備考 ワイヤレス通信の発展 ワイヤレスネットワークの分類 ネットワーク 概要 例 衛星ネットワーク 衛星を利用した極めて広範囲での通信 を行うネットワーク VSAT(超小型衛星地球局) 無線WAN 電波塔を利用した広域通信ネットワーク 携帯電話 IEEE 802.1(WiMAX), 802.20 無線LAN 建物内のフロアレベルでの通信を可能と するネットワーク IEEE 802.11 802.11 b/a/g, 11n PAN 人が直接アクセスできる範囲のネットワー IEEE 802.15 Bluetooth ク Zigbee UWB 短距離無線 タグやETCDなど短距離でデータの通信 を行う RFID DSRC ワイヤレスネットワークの分類 衛星/地上無線ネットワーク パケット衛星ネットワーク VSAT:超小型衛星地球局 パケット無線ネットワーク RAM, ARDIS 無線WAN 携帯電話 低速ネットワーク 広域無線ネットワーク WiMAX(IEEE 802.16) 無線LAN 短距離ワイヤレス通信 PAN:Personal Area Networks 短距離無線 ETC, 無線TAG 衛星通信ネットワーク 特徴 多数ユーザによる多重通信 多数ユーザへ一斉送信 地球局間は完全相互接続 伝達遅延が大きい（４万Ｋｍ，0.27Sec） 有線回線を補完する VSAT ネットワーク構成 VSAT(Very Small Aperture Terminal) 建屋などに簡単に設置できる 衛星回線経由で直接Compをアクセスする 一元的に集中管理できる 中央局 （ハブ局） マルチアクセスチャンネル ブロードキャスティングチャンネル VSAT VSAT VSAT 衛星通信ネットワーク VSAT（超小型衛星地球局） 金融取引 保険，賠償要求管理 小売店取引 旅行予約 支店・経営・財務システム プロセス制御・監視 ・・・銀行，信用金庫，証券会社 ・・・災害保険，障害保険 ・・・小売チェーン店 ・・・航空会社，ホテル，レンタカー ・・・製造業，サービス業 ・・・水道，電気，ガス 衛星通信ネットワーク 衛星・地上無線ネットワークに おけるチャネルアクセス方式 固定割当方式 TDMA/FDMA ランダムアクセス方式 アロハ方式 純アロハ方式 スロットアロハ方式 CSMA:Carrier Sense Multiple Access BTMA:Busy Tone Multiple Access 衛星通信ネットワーク／アロハ方式 スループット対ネットワーク負荷（トラフィック量）の関係 純アロハ方式 スロットアロハ方式 衛星通信ネットワーク／CSMA方式 キャリアセンス多重方式:CSMA アロハ方式ではユーザは独立にパケットを送出するので衝突の確率が高い チャンネルの使用状況を観てパケットの衝突を避けて送信する ２種類の方式 Non-persistent CSMA 1-persistent CSMA チャンネルをチェックして空いていれば送出し、空いてない場合はある再送間隔待つ チャンネルのビジー状態を観測して空いていれば送信し、空いてない場合は空くまで待つ p-persistent CSMA あいている場合、確率pで送信し、1-pの確率で1スロットだけ待ってから再チェックする． 衛星通信ネットワーク／BTMA方式と予約方式 BTMA方式 隠れ端末(Hidden Terminal) 無線ネットワークにおいて、端末間の距離が遠く電波が到達不能、あるいは障害物のために通 信できない端末 お互いに搬送波が見えないので衝突の確率が上がる ビジートーン すべての端末と通信できる局がチャネルのビジー状態を検知してビジートーンを送信し、端末 側がこれを検知して空き状態を知る 予約方式 チャンネルを予約して送信する 方式 チャネル予約方式・・・FDMAを前提として接続要求時に地球局にチャネルを割り当てる SPADE / インテルサット衛星 パケット予約方式・・・パケットを伝送するタイムスロットを予約する ラウンドロビン方式 モバイルコンピューティングと移動通信ネットワーク モバイルコンピューティング 携帯電話 PDC:Personal Digital cellular, PHS Warelable Computing 携帯型情報端末と応用 位置情報サービス キャッシング機能 バーコード機能 セキュリティ処理 モバイルコンピューティングと移動通信ネットワーク 地上系移動通信ネットワーク セルラ電話システム 第一世代 第二世代 ディジタル方式の携帯・移動電話 PDC, AMPS, GSM 第三世代 アナログ方式の携帯・移動電話 IMT2000 アクセス方式 TDMA:時分割多重アクセス FDMA：周波数分割多重アクセス方式 CDMA:符号分割多重アクセス モバイルコンピューティングと移動通信ネットワーク 第一世代（アナログ方式） 1980年代 第二世代（ディジタル方式） 1990年代 第三世代（マルチメディア方式） 2000年代 ネットワークシステム NTT方式 日本版TACS(J-TACS) PDC cdmaOne IMT-2000 アクセス方式 PDMA TDMA CDMA W-CDMA SMT(同軸) SMT SMT, FR ATM ATM コアネットワー SMT ク系 SMT SMT ATM ターミナル モビリティ 可 ネットワー ク転送方 式 モビリィティ ローミング 無線アクセ ス系 可 可 ユーザモビ リティ 可 サービスモ ビリティ 可 国内 可 海外 対象トラフィック パケットサービス ＩＰルーティング 可 可 音声 音声データ（テキスト主） 音声，画像，データ 有（数十Kbps以下） 有（最大2Mbps） 有 モバイルコンピューティングと移動通信ネットワーク PHS 1995年から サービス開始 PIAFS/29.2Kbps ＰＨＳサービス セルラ電話サービス 基地局の特徴 小さな基地局を多数設置 １基地局は半径100ｍか ら 大きな基地局では広範囲を カバー １基地局は半径1.5Kmから 利用できる場所 地下街，ビル内，屋内 ほぼ全国の屋外 通信可能な移動速度 時速20～40Km 高速移動が可能（車，電車） データ通信能力 32Kbps/ch 11.2Kbps/ch 子機間直接通信 可 不可 WiMAX(IEEE802.16) 無線LAN WiMAX 802.16-2004 802.16e 第３世代携帯電話 通信速度 10M～100Mbps 75Mbps 20Mbps 3.6Mbps 通信距離 100m 50Km 3～5Km 数十Km 固定・移動 固定 固定 移動 移動 モバイルコンピューティングと移動通信ネットワーク 衛星移動通信ネットワーク 静止衛星型 国際移動通信衛星機構(IMSO/International Mobile Satellite Organization，旧INMARSAT/国際海事衛星機構) N-STAR(NTT)を利用した衛星移動通信サービス 端末と通信衛星の間の距離が長いので端末の小型化が困難 非静止衛星型 衛星と端末間の距離を短くするため複数の周回衛星によってネットワークを構 成する 低軌道 中軌道 LEO(Low Earth Orbit) MEO(Middle Earth Orbit) ユビキタスネットワーク ユビキタスコンピューティング 数多くの情報機器を常に身につけるようになり，コンピュータがどこにでも 存在する 技術 光・電子・情報が融合した技術 家，車，自然などの環境に埋め込み可能な情報機器 人，荷物，車両と共に移動する多数の端末間の大規模な通信 パーソナルエリアネットワーク Bluetooth コンピュータと通信機器を相互接続するための無線規格 ZigBee ビル管理（セキュリティ管理，空調制御，照明制御，など） ＦＡ（資源管理，プロセス制御，電力管理，など） ＨＡ（空調制御，進入管理，セキュリティ管理，など） UWB（超広帯域無線システム） 小規模通信システム ITSシステム 高度道路交通システム GPSカーナビゲーション AHS走行支援道路システム ETC自動料金収受システム 交通管理 道路管理 無線タグシステム パッシブ型 アクティブ型 センサーネットワーク アドホックネットワーク 移動するノードを動的に組合わせて，その場限りのネットワークを構成
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