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

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

コードレス通信 無線 LAN 広域系

コードレス通信

ASK(Amplitude Shift Keying) IrDA(Infra-red Data Association)

ASK 方式

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

500kHz の副搬送波を用いた変調方式（家電のリモコンは 38 ｋ Hz 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

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)

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 )

SIR(Serial IR)– 2400bps-115200bps(RZ,3/16 パルス )

FIR(First IR)– 1Mbps(RZ 方式 )– 4Mbps(4ppm)

IrDA( データリンク層 )

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(3)XID(4)

XID(6)

XID(7)

XID(5)

XID(FF)

XID 応答

XID 応答

XID 応答

IrDA( 上位層 ) IrLMP(Infra-red Link Management Proto

col)– IrLAP のリンクを多重化– 情報アクセスサービス (IAS)

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 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

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、

CD-ROM など 公衆網接続が可能になる

– 赤外線公衆電話 家電製品との統合

無線 LAN

IEEE 802.11 無線 LAN プロトコル IEEE 802.3( イーサネット ) 互換無線 L

AN PHS LAN ワイヤレス ATM AWL(Asymmetric Wireless Link) ， AW

A(Asymmetric Wireless ATM)

IEEE802.11 無線 LAN( 物理層 )

DS ( スペクトラム拡散 )– 1Mbps:DBPSK, 2Mbps:DQPSK or OQPSK

FH (Frequency Hopping)– 1Mbps:GFSK

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 )

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

Data

Ack

局１ 送信局 受信局 局２

CSMA/CA 方式

Data

Ack( オプション )

RTS(Request to Send)

CTS(Clear to Send)

局１ 送信局 受信局 局２NAV(Network

Allocation

Vector)

NAV(Network

Allocation

Vector)

スーパーフレーム

スーパーフレーム

無競合期間 競合期間

集中型の即時系サービスと分散型サービスを統合

IEEE 802.3 （イーサネット）互換無線 LAN

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

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

ATM 方式を無線で実現するもの． 最近， AWA(Asymmetric Wireless AT

M) が注目されている．

AWL(Asymmetric Wireless Link)

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

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

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

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

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

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．

衛星放送システム

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

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

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．

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

PHS が急速に展開 IEEE802.11 電波 LAN, IrDA, IEEE802.3互換 L

AN 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．