全彩圖解通信原理: 每天都在用的網際網路、行動通信,你了解多少? | 誠品線上

カラー図解でわかる通信のしくみ: あなたはインターネット&モバイル通信をどこまで理解していますか?

作者 井上伸雄
出版社 英屬蓋曼群島商家庭傳媒股份有限公司城邦分公司
商品描述 全彩圖解通信原理: 每天都在用的網際網路、行動通信,你了解多少?:二十一世紀人人都該具備的資訊科學常識詳細易懂的文字解說+全彩視覺化圖表帶你從軟體到硬體、從裡到外

內容簡介

內容簡介 二十一世紀人人都該具備的資訊科學常識詳細易懂的文字解說+全彩視覺化圖表帶你從軟體到硬體、從裡到外、從過去到未來全面理解現代全球通訊系統的運作機制高速寬頻網路、智慧行動通訊、WiFi、光纖、雲端、4G LTE……這些構築全球現代通信系統的關鍵技術,背後的原理是什麼?如何演變至今,未來又將如何發展?人類為了克服時間與距離聯絡彼此,從書信到電報、電話、一直到現今的網路時代,通訊技術的演進讓許多的不可能變成了可能,大大改變了人類世界。到底現今讓智慧型手機、Google、Facebook、LINE得以存在的網際網路、行動通訊,是以怎樣的機制在運作?人類的通訊能力又是怎麼從純文字、聲音進化到能傳輸大量多媒體的系統?本書是最適合初學者理解通信系統的入門書,使用全彩圖解及簡單清楚的文字說明,將技術解釋得淺顯易懂,讓讀者能夠全面了解通信系統運作的原理,包括傳統電話與網路的不同、網路採用的架構與技術、寬頻、光纖、WIFI等的原理、手機與智慧手機如何使用電波通訊、重要性與日俱增的「無線LAN」的架構與技術等。不論你是希望獲得相關知識的學生,或是對此領域感到好奇想深入了解,本書從基礎知識的介紹到最新科技的演進,由淺入深,帶你全面了解現代全球通訊系統運作的原理,快速而紮實地掌握全面脈絡!本書將告訴你──● 人類社會是怎麼在兩百年間從電報、電話一路進步到寬頻網路時代的?● 頻寬、位元、封包通訊、路由器、網址、IP、雲端……這些網路名詞代表的是怎樣的技術?● Email是怎麼運作的?大災難發生時,為什麼應該發Email而不是先打電話?● 數位訊號是怎麼透過「光」、「電」傳送的?光經過光纖的時候不會外洩嗎?● 從手機進化到智慧型手機,它們的運作原理是什麼?3G、3.5G、3.9G、4G……有什麼不同?● 無線區域網路/WiFi是怎麼在空氣中傳輸訊號的?藍芽又是怎麼運作?進入數位時代,這些知識不只專業人士需要知道,更是人人該有的常識。本書是最好的入門,帶你進入肉眼看不見卻無所不在、廣闊又神奇的通信世界!

各界推薦

各界推薦 ◎推薦人:台灣大學電機工程學系副教授/楊家驤

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介井上伸雄畢業於名古屋大學工學院電氣工學系,於電電公社(現為NTT)進行數位傳輸、數位網路研發工作,同時為多摩大學榮譽教授。主要著作眾多,有《通信基礎》、《電波基礎》、《通信技術總論》、《IP網路架構》、《通信&網路基礎辭典》、《最新通信常識》、《通信架構》、《多媒體通信》等。■譯者簡介李漢庭一九七九年生,畢業於國立海洋大學電機系,自學日文小成。二〇〇三年進入專利事務所開始從事翻譯工作,二〇〇六年底開始從事書本翻譯。領域從電機專利文件乃至於小常識、生活醫學、科技等等的中日對譯,樂於在工作中吸收新知識。目前嘗試將觸角延伸到特殊造型與影像創作,有各方面之作品。往後仍希望能接觸更多領域,增加知識廣度,同時磨練文筆。作品有《這樣讀出你的最高分》《來自新世界》《台上台下都吸引人的說話整理術》等書。■審訂者簡介賴以威師大附中、台大電機博士,目前任教於長庚大學。《聯合報》〈閱讀數學〉、《國語日報》〈123數學真好玩〉、《潮人物》〈算式的日常〉專欄作家。作品亦散見於《泛科學》、《Cheers快樂工作人》、《今周刊》等各大媒體。信奉數學大師約翰.馮.諾伊曼的名言:「If people do not believe that mathematics is simple, it is only because they do not realize how complicated life is.」著有《超展開數學教室》(臉譜出版)、散文集《再見,爸爸》(時報出版),譯有《平面國》。歡迎加入個人臉書,請搜尋「賴以威」。

產品目錄

產品目錄 前言第1章 從電話到網際網路1 各種資訊媒體2 「位元」是什麼?3 數位信號如何傳輸?4 數位信號傳輸速度有多快?5 高速通信和寬頻通信意思相同?6 電話和資料通信哪裡不同?7 網際網路所使用的封包通信是什麼?8 電話網路與網際網路哪裡不同?9 封包通信的優點在哪裡?10 為什麼封包通信延遲時間比較長?11 沒傳送到的封包怎麼了?12 電話也能使用封包傳輸?13 什麼是全力傳送(Best Effort)?14 網際網路連接小規模網路15 怎麼用網際網路傳送電子郵件?16 網路搜尋的架構是什麼?17 為什麼發生災難的時候,電子郵件比電話更容易取得聯絡?18 雲端是什麼?19 網際網路和IP網路哪裡不同?20 往後電話將轉為IP電話21 使用網際網路的Skype電話架構22 加密通信的架構是什麼?Column 國際漫遊是什麼?第2章 現在是寬頻通信時代1 怎樣才算寬頻?2 為什麼要用光來通信?3 如何將電氣訊號轉為光?4 光經過光纖不會外洩嗎?5 光纖傳輸使用哪種顏色的光?6 光的分波多工是什麼意思?7 LAN:辦公室裡的網路8 MAC位址和IP位址哪裡不同?9 100BASE-TX代表什麼意思?10 如何在家中使用寬頻通信11 ADSL為什麼只有下行比較快?12 CATV如何連接網際網路?13 FTTH:光纖到府14 FTTH三合一是什麼意思?15 PLC:利用家用電力線的通信方式Column 智慧型手機的免費通訊APP「LINE」第3章 不斷進化的手機1 手機使用電波2 手機適用怎樣的電波頻率?3 手機使用哪些電波頻率?4 何謂白金頻帶?5 手機如何區分頻道?6 手機的通信範圍(cell)是什麼?7 通信範圍大概多大?8 基地台的天線為什麼有三支?9 手機的3G、4G代表什麼?10 PHS和手機哪裡不同?11 手機與智慧型手機哪裡不同?12 智慧型手機使用的電波13 智慧型手機同時具備電話與資料傳輸功能14 為什麼手機到哪裡都能通?15 手機與智慧型手機的網路連結16 手機如何傳送簡訊17 如何確認目前位置?18 緊急地震快報如何傳輸?19 如何實現高速資料傳輸20 MIMO:使用兩支以上的天線來加快速度21 3G手機的W-CDMA與CDMA2000有何不同?22 3.5G手機:HSDPA與HSPA23 以超高速通信為賣點的3.9G手機LTE24 4G手機會是什麼樣子?25 WiMAX與手機有何不同?Column iPhone 5c 5s與LTE第4章 WLAN(無線區域網路)的世界無限寬廣1 何謂WLAN(無線區域網路)2 WLAN與WiFi意思相同?3 WLAN如何傳輸信號?4 WLAN使用什麼頻率的電波?5 IEEE802.11代表什麼?6 從IEEE802.11g演變為更快速的11n7 目前最快的WLAN是什麼?8 為什麼WLAN比手機更快?9 最大傳輸速度是什麼意思?10 智慧型手機和平板電腦為什麼要使用WLAN?11 行動WiFi路由器與網路分享12 藍芽的架構參考文獻索引

商品規格

書名 / 全彩圖解通信原理: 每天都在用的網際網路、行動通信,你了解多少?
作者 / 井上伸雄
簡介 / 全彩圖解通信原理: 每天都在用的網際網路、行動通信,你了解多少?:二十一世紀人人都該具備的資訊科學常識詳細易懂的文字解說+全彩視覺化圖表帶你從軟體到硬體、從裡到外
出版社 / 英屬蓋曼群島商家庭傳媒股份有限公司城邦分公司
ISBN13 / 9789862354629
ISBN10 / 9862354623
EAN / 9789862354629
誠品26碼 / 2681176654006
頁數 / 192
注音版 /
裝訂 / P:平裝
語言 / 1:中文 繁體
尺寸 / 21X14.8CM
級別 / N:無

試閱文字

內文 : 前言



 人類組成社會,社會生活除了食衣住行之外,溝通也不可或缺;人類可以使用口與耳或肢體動作來交流意見,但若雙方相隔甚遠,看不見也聽不到,就需要利用其他的溝通工具與方法。

 古人用過狼煙(視覺通訊)和鼓聲(聲音通訊)等手段,但它們的傳達距離較短,能傳送的資訊量也不多,其他還有快馬傳書、飛毛腿傳書的方法,不過花費時間較長,能傳遞訊息的距離也有限制。

通信的歷史一路走來,就是在克服時間與距離,並且增加可傳輸的資訊量。

 如今人類發明利用電來傳輸資訊的方法,一眨眼就能將訊息傳遞到地球另一端,總算開拓了一條克服時間與距離的康莊大道;但就算使用電氣技術,可傳輸的資訊量依然受到技術與成本的限制。

光通信,則打破了這層障礙,使用光來取代電,用光纖傳輸光信號,大大增加了資訊傳輸量。



 人類在十九世紀前葉開始利用電來通訊,剛開始的技術稱為電報,在海底鋪設電纜,即使相隔大洋,大陸之間依然能夠瞬間通訊,大英帝國就因為支配了海底電纜,才能支配七大洋。

 十九世紀是電報時代,二十世紀則是電話時代,由於對話是人類溝通的基礎,電話讓相隔兩地的兩人可以對話,稱得上是劃時代的發明;有了電話,全世界的人類都能互相交談,也大大拓展了人類的活動範圍。

 二十一世紀則是網路時代、行動通信時代,傳輸資訊也從純文字進展到聲音,現在甚至還加入資料、影像而成為多媒體訊息,這都多虧了通信系統的進步。



 本書第一章主要將解釋傳統電話與網路的不同,說明為人類帶來方便的網路,究竟採用了哪些架構與技術。

 第二章說明近年來需求量大增的寬頻通信,是以何種方法實現。

 第三章說明近代人類生活不可或缺的手機、智慧型手機,是如何使用電波通信。

 最後,第四章將說明重要性與日俱增的無線網路,含有什麼樣的架構與技術。



 本書是通信相關知識的入門書,因此在寫作時,特別將複雜的技術和原理解釋得淺顯易懂。人們常說通信不好懂,但我希望大家都能理解這肉眼看不見的通信系統,因此避開了困難的技術細節,使用插圖與簡單清楚的文字來說明。

 若讀者能透過本書,對我們日常所使用的通信設備及背後原理產生些許興趣,就是我莫大的榮幸。



井上伸雄 2013 年10 月



第1章 從電話到網際網路



 「位元」是什麼?



 現代通信幾乎都是數位通信,電腦信號一開始就是數位,而現在連電話網路都會把類比聲音轉換為數位信號來傳送,電視影像也一樣要轉成數位。

 數位信號是由1 與0 兩種數字組合而成,以文字來說,英文字母「A」就是「1000001」,漢字的「東」是「0100010101101100」(圖1),每個1 或0 的數字就是一個位元(bit),位元就是資訊量的單位,所以字母「A」有7 位元,漢字「東」有16 位元的資訊量。日文有平假名、片假名、漢字,字數比英文字母和數字要多,所以用1 與0 來排列組合日文,需要比英文更多的1 與0,也就是更多位元。

 影像的表現方法又比文字更複雜,比方說最近的數位相機動輒千萬像素,假設將整個畫面分成圖2(a)那樣的許多小點,那麼整個畫面裡就有一千萬個像素。彩色影像的每個像素被分為紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色來記錄,每個顏色的亮度都以8 位元(28=256 階)來表示,所以一個像素就有3×8 位元= 24 位元,一千萬像素就有一千萬×24 位元= 2 億4000 萬位元,也就是240M 位元(M:Mega,代表百萬)。

 像電視這種動態影片的資訊量就更大,高畫質電視(High De¬nition Television, HDTV)的畫面大約有207萬像素,如果每個像素都有24 位元,單一畫面就有50M 位元,而且電視影像每秒要傳輸三十張靜態圖片才能展現動態(圖3),所以每秒的資訊量就達到1.5G 位元(G:Giga,代表十億)。

 我們也可以用位元組(byte)來代替位元,一個位元組等於8 位元,通常以數位信號傳輸資訊的時候,會以八位元為單位來分割,所以位元組比位元好用。以前面的數位相機照片來說,240M 位元的資訊量等於30M 位元組,數位高畫質電視1.5G 的資訊量大約等於187M位元組,而電腦記憶體與硬碟等儲存媒體的容量,也通常使用位元組來表示。

 資訊的位元(位元組)愈多,就要花愈多時間來傳輸,而且又需要更大容量(位元組)的記憶體、硬碟、CD 或DVD 等記憶媒體來儲存,經濟效益不好,所以人類發明了數位壓縮,僅保留重要的部分,藉此減少資料量。數位壓縮對資訊量龐大的影像、聲音來說相當有效,以數位相機的照片來說,使用JPEG 壓縮法可以將資訊量壓縮到1M 位元組左右,而電視影像的資訊量更可以用視訊編碼標準程式(Moving Picture ExpertsGroup, MPEG)的壓縮技術壓縮到數十分之一,甚至數百分之一。

 位元和位元組的數字通常都很大,所以單位會加上K(kilo)、M(mega)、G(giga)、T(tera) 等等來避免數字位數太多。



 為什麼發生災難時,電子郵件比電話容易取得聯絡?



 發生大地震之類的災難時,由於許多人同時打電話確認親友是否平安,導致電話線路壅塞而不容易接通,這時候電子郵件反而比電話更容易取得聯絡。

 由於一條電話線路是由一組使用者獨占,當使用人數多過線路數量,電話就打不通,打不通的人又會不斷重撥,造成交換機來不及處理,塞爆線路。

 為了避免這種情況,電信公司通常會規範重要的特定號碼,讓人優先撥通,但這麼一來普通電話就更不容易接通。

 不過利用網際網路的電子郵件,在同一條線路中可以有甲的電子郵件封包,也可以夾雜乙的電子郵件封包,所以沒有電話網路那樣的限制。就算網路線路塞爆,  只要等一下還是能夠收到封包,延遲的封包可以放在記憶體裡面待命,雖然要多花點時間等待,但電子郵件晚一點並不構成影響。

 不過要是寄電子郵件的人太多,郵件還是有可能寄不到,只是電子郵件的文字資訊量比語音資訊量少,所以電子郵件的處理數量還是多於電話通話量。



第2章 現在是寬頻通信時代



 為什麼要用光來通信?



 第20 頁提過高速數位傳輸使用很寬的頻寬,尤其網路裡面包含了多種使用者發出的高速數位信號,所以頻寬需求非常大。

 長久以來,人類都是使用銅芯纜線(金屬纜線)來傳遞電氣信號進行通信,以銅線傳輸信號會受到電阻影響,信號不斷衰減。請看圖1,電氣信號的特色是頻率愈高衰減愈嚴重,如果信號要使用更高頻帶來傳輸,就不能使用銅線。其實銅線也有一種同軸纜線,可以用來傳輸寬頻信號,但傳輸頻率依然有極限,而且缺點是纜線粗重又昂貴。

 近來人們開始用光纖纜線取代銅線,以光纖纜線傳輸光信號,信號衰減比圖1 的情況少,更重要的是,就算頻率拉高,衰減幅度也不會改變,所以光纖能夠進行大頻寬的高速傳輸,也就是超高速傳輸(圖2)。

 人類從一九八○年代起才開始正式使用光纖,不過三十多年來,大部分網路都已經成為光纖網路,尤其中長距離傳輸幾乎都改為光纖傳輸,連接美日的海底纜線百分之百都是光纖纜線。而且最近愈來愈多民眾想利用寬頻通訊,所以光纖到府FTTH(參考第88 頁)也日漸普及。



 光經過光纖不會外洩嗎?



 通信纜線所使用的光纖,材料是非常純淨且細如髮絲的石英玻璃纖維,最近還有塑膠做的光纖,但通信網路使用的光纖都是非常清透的玻璃光纖。

 玻璃雖然透明,但厚度愈厚,光穿過玻璃就衰減愈多。一般玻璃只要15 公分厚就能讓光線衰減一半,相機或望遠鏡所使用的光學玻璃鏡片則需要4 公尺厚,但光纖所使用的石英玻璃得要15 公里厚才能達到這樣的衰減。這種極為清透的玻璃以矽(Si)為原料進行合成,矽的純度就像電晶體﹙Transistor﹚、積體

電路﹙Integrated Circuit, IC﹚、大型機體微電子電路﹙Large-Scale Integrated Microelectronic Circuit, LSI﹚等半導體材料一樣高。

 光纖是直徑125μm(微米,1 微米等於千分之一mm)的玻璃絲,中央直徑不到10μm 的部分是芯(core),折射率比周圍的部分高,而周圍折射率較低的部分則稱為殼層(cladding)。因為玻璃本身容易折斷,所以外層要以紫外線硬化樹脂之類的包層來補強(見圖1)。

 光線如果從高折射率的玻璃出發,碰到低折射率玻璃(或空氣)的界面,就會像A 一樣改變角度穿出去,但如果接觸時的角度很小,光線就無法穿透介面,而是像B 一樣在界面反射,再次回到高折射率玻璃中,這稱為光線的全反射,光纖就是運用這個原理的產物﹙見圖2﹚。由於殼層的折射率比芯部要低,當光線進入光纖的芯部,就會在芯部與殼層的界面發生全反射,而在芯部中無遠弗屆,即使光纖稍微彎曲,光線也不會洩漏到芯部外面,這就是光纖的傳輸原理(見圖3)。



 何謂區域網路LAN



 區域網路(Local Area Network, LAN)是公司、工廠、學校等建築物內所使用的電腦通訊高速網路,而電話網路、網際網路涵蓋範圍大的網路則稱為廣域網路(Wide Area Network, WAN)。WAN 是由專門的電信公司架構而成,LAN 則限定在建築物內,任何人都能自由設置。

 LAN 的格式五花八門,但是大部分都是採用乙太網路(Ethernet)格式,由於LAN 的傳輸距離較短,傳輸速度比WAN 更快,目前主流速度有100M 位元/ 秒與1G位元/ 秒兩種,甚至還出現了100G位元/ 秒以上的款式。

 請看圖1,乙太網路是以集線器(HUB)為中心,用纜線連接個人電腦等各種終端機器,如果使用銅線,最大連接距離是100 公尺,由於距離較短,可以進行到1G 位元/ 秒的高速傳輸。LAN 所使用的纜線稱為LAN線,由兩條銅線搓成一對雙絞線,一條纜線裡有四對雙絞線,適合高速傳輸。如果使用光纖纜線,可以大幅拉長距離,又沒有傳輸速度限制,傳輸速度更快。

 集線器是連接終端機器進行通訊的一種開關,也稱為LAN 開關,而用來指定傳輸位置的編號稱為媒體存取控制位址﹙ Media Access Control Address, MAC, 也稱實體位址﹚。乙太網路會把資料信號切開,裝入一定長度(位元數)的MAC 框架中進行傳輸,框架就含有MAC位址,所以LAN 開關可以將資料送達MAC 位址所指定的終端機器。如果想使用更大範圍的LAN,可以採用圖2 的方法,將HUB 連接在一起,而且傳輸速度不同的機器也可以合用相同的網路。



第3章 不斷進化的手機



 手機如何區分頻道?



 電波會在空氣中廣泛傳輸,任何人只要拉起天線都能收到,隨時隨地都能使用,非常方便,但如果同時有許多人使用手機,相同電波可能會互相干擾,所以必須每個人分一個頻道。

 通常區分頻道的方法有用頻率區分的分頻多工(Ferquency-Division Multiple Access, FDMA)和用時間區分的分時多工(Time-Division Multiple Access, TDMA),以及用編碼來區分的分碼多工(Code-Division Multiple Access, CDMA)等,其中FDMA 可用於類比信號與數位信號,TDMA 和CDMA 則僅限於數位信號。

 見圖1,FDMA 是將各頻道的信號頻率互相錯開來進行傳輸,避免重疊((a)),使用者以指定頻率來通信,一個人只能使用一個頻率,所以不會衝突。這個原理類似電視、廣播以頻率來區分頻道,不過廣播的頻道由電台決定,手機頻道則是在使用者撥打電話的時候,才被分配到一個閒置頻道。

 TDMA 是按不同時間依序送出各個頻道的信號(b),使用者只能使用特定時間的信號來通信,該使用時間由網路指定。或許有人認為聲音信號片段傳輸聽起來會斷斷續續,但只要每秒快速切割四百次就聽不出來了。

 CDMA 是對各頻道信號加上不同的特殊編碼(由1 和0 組合而成),進行處理之後再傳輸(c)。收訊端會收到其他頻道的編碼信號,但只要以發訊端指定的編碼進行處理,就只會還原該頻道的信號,其他頻道的信號由於編碼不同,無法還原,只會收到錯誤的雜訊。

 圖2 是以道路來比喻上面三種方法,FDMA 是將寬廣的馬路切割成小車道,每條車道都有固定的通行目標(a);TDMA 是汽車依序在一條路上通行,由行車順序決定目的地(b);CDMA 則是汽車自由行駛在大馬路上,但每種顏色的車有不同目的地,根據車子顏色前往目標(c)。

 於是我們知道FDMA 和TDMA 不是單一頻道頻寬較窄(馬路比較窄),就是傳輸信號的時間斷斷續續(每隔幾輛車送一次),傳輸速度(車輛數)受限;CDMA 則是使用大頻寬(大馬路)來傳輸信號(行駛車輛),傳輸速度沒有限制,而且用上整個頻寬(整條馬路)還可以進行高速傳輸(行駛大批車輛),並且同時傳輸各種速度的信號(行駛大小不同的車輛)。

 CDMA 不僅可以用於電話,還可用於高速資料通信與多媒體通信,所以手機目前幾乎都採用CDMA。



 如何確認目前位置?



 打開手機的地圖服務,是以自己目前所在地為中心來顯示地圖,因為該服務使用了GPS 功能。

 GPS 是接收來自人造衛星的電波,藉以計算收訊位置的系統,電波每秒傳遞速度為30 萬公里(正確來說是299792.458 公里),只要測量衛星發射的電波過多久被收到,就能算出衛星與收訊點之間的距離。光靠一顆衛星的電波只能算出一定半徑的球面,無法知道確切的位置,如果同時接收三顆衛星的電波,就可以透過衛星的位置算出三個球面的交點,也就是地球上的某一點。這個點就是電波收訊點,也就是自己的位置。目前地球周圍環繞著二十四顆GPS 衛星,但如果人在高樓大廈中,缺乏必要數量的衛星資訊,算出來的位置就不精確。

 執行這個方法的前提是正確測量收訊時間,就算時間只有百萬分之一秒的誤差,距離也會相差300 公尺(30萬公里的百萬分之一),所以GPS 系統要接收四顆衛星的電波,計算並修正時鐘的誤差。實際的系統運作是行動終端機收到資料,回傳位置資訊中心計算出位置,再根據明確的基地台位置資訊來修正,才能顯示正確的位置資訊(圖1)。這個過程稱為輔助全球衛星定位(Assisted GPS, A-GPS)。



第4章 無限寬廣的無線區域網路



 WLAN (無線區域網路)如何傳輸訊號?



 WLAN 是存取點(AP)與終端機之間利用電波來收發信號的網路,通常是多個終端機共用一個無線頻道,但是一次只能有一台終端機發送信號,其他終端機必須等待頻道空出來,而且也無法同時傳輸上行與下行信號,

所以通信的順序比有線LAN 更複雜。

 請看圖1,終端機 1 想要傳送資料,第一步是在傳送資料之前接收電波,檢查其他終端機有沒有在使用頻道。第二步,如果沒收到其他終端機發出的電波,就判定頻道閒置,開始對AP 發送要求發訊信號RTS。第三步,當AP 確認其他終端機沒有送來信號,就回送一個允許發訊信號CTS。第四步,終端機 1 收到CTS 才開始傳送資料。第五步,AP 收到資料之後回送一個確認收訊信號ACK,說明自己正常接收到資料。

 要經過這樣的順序才能正確傳輸資料,其中第三步的CTS 會發給所有終端機,所以其他終端機會知道終端機1 正在通信中,暫時不送資料。

 請看圖2,在第一步之中,如果其他終端機 3 正好在發送電波,但不巧被書架或屏風之類的障礙物擋住,終端機 1 就收不到電波,這種問題稱為隱藏終端機,終端機 1 會在不知情的狀況下發送資料。為了避免這個問題,才會有第二步之後的複雜手續。



 WLAN 使用什麼頻率的電波?



 請看圖1,WLAN 所使用的電波頻率幾乎都是2.4GHz頻帶與5GHz 頻帶,目前大多數機種使用的是2.4GHz頻帶。近來5GHz 頻帶產品逐漸增加﹙參考第172 頁﹚,只要降低輸出功率,在日本就不受法規限制。

 再看圖2,2.4GHz 頻帶共有2.40~2.497GHz 之間的十四個頻寬, 各20MHz( 只有ch.14 的頻寬是26MHz),使用者從中挑選無人使用且雜訊較少的頻道來使用。從圖中可知雖然有十四個頻道,但頻率互相重疊,所以同一個時間地點只有二到四個頻道可以使用。

 這個2.4GHz 頻帶稱為ISM* 頻帶,之前廣泛用於通信之外的頻率(例如微波爐),所以雜訊較多,俗稱「髒頻帶」;5GHz 頻帶則用於雷達之類,室外用途有部分限制,但是沒有用於ISM 機器,所以頻帶比2.4GHz 乾淨。

 WLAN 分到的5GHz 頻帶包括5.15~5.35GHz(室內專用)及5.47~5.725GHz(室外可用)兩個頻寬﹙見圖3﹚。

 2.4GHz 可用的頻寬約100MHz,但5GHz 頻帶可用的頻寬多達455MHz,總共可以分為十九個20MHz 的頻寬,而且頻道不像2.4GHz 那樣互相重疊,所有頻道都可以任意使用,因此愈來愈多超高速WLAN 使用5GHz頻帶。尤其最近WLAN 為了達成高超速傳輸,20MHz的頻寬已經不夠用,因而將兩個以上的頻道綁在一起以加大頻寬。所以使用5GHz 頻帶,更方便整合多個頻道。WLAN 準備了多個使用頻道﹙見圖2、圖3 ﹚,但要由母機(AP)決定使用哪個頻道,AP 會定期發射圖1所示的信標(beacon)電波,想使用WLAN的終端機(子機)要先接收信標,信標裡有AP 所使用的頻率與頻道編號,終端機才能配合這些資訊來發送電波。

 AP 在通訊之前要監控多個頻道,自動選擇目前閒置的頻道, 這個方法稱為動態頻率選擇(Dynamic Frequency Selection, DFS)。當DFS 在網路使用途中檢測到其他無線發射器正在使用這個頻道,就可以自動轉換其他適當頻道。5GHz 頻帶與雷達之類的儀器共用頻率,為了避免WLAN 干擾雷達,才必須要配備DFS 功

能(見圖3)。



* ISM 頻帶:ISM 是Industry(工業)、Science(科學)、Medical(醫療)三個領域的縮寫,ISM 頻帶就是這三個領域所使用的頻帶。

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