From WPANs to Personal Networks: Technologies and Applications

From WPANs to Personal Networks: Technologies and Applications......Page 1
Contents......Page 7
Preface......Page 15
1 Introduction 1......Page 19
1.1 Possible Devices 3......Page 21
1.2 PAN Challenges and Open Issues 4......Page 22
1.3 WLANs versus PANs 5......Page 23
1.4 Personal Networks Concept 6......Page 24
1.5 Fourth Generation 9......Page 27
1.6 Review of the Book 10......Page 28
References......Page 29
2.1 Introduction 15......Page 33
2.1.1 WLANs in a Nutshell 16......Page 34
2.1.2 IEEE 802.11, HIPERLAN/2, and MMAC Wireless LAN Standards 20......Page 38
2.2.1 IEEE 802.11 24......Page 42
2.2.2 HIPERLAN/2 29......Page 47
2.3 QoS Over Wireless LANS 30......Page 48
2.3.1 IEEE 802.11e 31......Page 49
2.3.2 Interframe Spacing 33......Page 51
2.4 Security in IEEE 802.11 34......Page 52
2.4.1 Current IEEE 802.11 Resources 35......Page 53
2.4.2 IEEE 802.11i 38......Page 56
2.4.3 IEEE 802.11f 41......Page 59
References......Page 61
Appendix 2A: ISM Bands 46......Page 64
Appendix 2B: Comparison of WLAN and WPAN Standards 47......Page 65
3.1 Introduction 49......Page 67
3.2 Technical Overview of Bluetooth 2.0 52......Page 70
3.3 Core Specification 55......Page 73
3.3.1 The Radio Layer 58......Page 76
3.3.2 The Baseband Layer 59......Page 77
3.3.4 Logical Link Control and Adaptation Protocol 65......Page 83
3.3.5 Higher Layer Protocols 70......Page 88
3.3.6 Service Discovery Protocol 71......Page 89
3.4.2 Generic Access Profile 72......Page 90
3.5.1 General Operation 75......Page 93
3.5.2 Link Level Enforced Security 76......Page 94
3.5.3 Shortcomings and Recommendations 78......Page 96
3.6 Future of Bluetooth: Team Up with UWB 80......Page 98
References 81......Page 99
4.1 Introduction 83......Page 101
4.2.1 The High Rate Network 85......Page 103
4.2.2 Overview of MAC 86......Page 104
4.2.3 The Physical Layer 91......Page 109
4.3.2 Ultra-Wideband: When Shannon Meets Marconi (or Was it Fourier?) 94......Page 112
4.3.3 Ultra-Wideband: From Regulatory Acceptance to Standards 95......Page 113
4.3.4 The DS-UWB Proposal 97......Page 115
4.3.5 The MB-OFDM Proposal 99......Page 117
4.4 802.15.4: The Low Rate WPAN 101......Page 119
4.4.1 Network Topologies 102......Page 120
4.4.2 The MAC Sublayer 103......Page 121
4.4.3 The Physical Layer 107......Page 125
4.4.5 ZigBee 109......Page 127
4.5 ZigBee and 802.15.4 Products 110......Page 128
4.6 Conclusions 111......Page 129
References 113......Page 131
5 WPAN Scenarios and
Underlying Concepts 117......Page 135
5.1.1 The Traveling Businesswoman 118......Page 136
5.1.2 The Intelligent House 120......Page 138
5.1.3 Mobile Health 121......Page 139
5.2.1 Invisibility and Technology Unawareness 124......Page 142
5.2.2 From Context Awareness to Social Awareness 125......Page 143
5.3 Security Aspects 126......Page 144
References 127......Page 145
6.1 Introduction 131......Page 149
6.2.1 The Quest for Low Power: Building a Wireless Sensor 132......Page 150
6.2.2 (Ultra) Low Energy Network Nodes: How to Get There 134......Page 152
6.2.3 The Quest for Mobile Seamless Access 144......Page 162
6.3 Ambient Intelligence: The OXYGEN Project 145......Page 163
6.4 Ambient Intelligence and WPANs: Basis
for Personal Networking 146......Page 164
6.4.1 The PACWOMAN Project 147......Page 165
6.4.2 The MAGNET Project 154......Page 172
References 156......Page 174
7.1 Introduction 159......Page 177
7.1.2 Historical Overview 160......Page 178
7.1.3 Main Features 161......Page 179
7.2 Medium Access Control 164......Page 182
7.2.1 Common Random Assignment Protocols 165......Page 183
7.2.2 Hidden and Exposed Terminal Problems 166......Page 184
7.2.3 MACA, MACA-BI, MACAW (for Wireless LANs), and 802.11 167......Page 185
7.2.4 Demand Assignment MAC Algorithm 169......Page 187
7.2.6 Use of Multiple Antennas for MANET 170......Page 188
7.3 Routing Techniques 178......Page 196
7.3.1 Proactive Routing Protocols 179......Page 197
7.3.2 Reactive Protocols 181......Page 199
7.3.3 A Hybrid Protocol: Zone Routing Protocol 184......Page 202
7.4.2 Power-Aware Routing 185......Page 203
7.5 Cooperation Diversity: The New Revolution 186......Page 204
References 187......Page 205
8.1 Introduction 191......Page 209
8.2 Heterogeneous Networks 192......Page 210
8.2.1 Satellite Networks 194......Page 212
8.2.2 Wireless Wide Area Networks 195......Page 213
8.2.3 Fixed Wireless Access 205......Page 223
8.2.4 Wireless Local Area Networks 210......Page 228
8.2.5 Wireless Personal Area Networks 217......Page 235
8.3.2 Ad Hoc Networking 223......Page 241
8.3.3 Mobility 224......Page 242
8.4 Security Requirements 225......Page 243
8.5 Research Challenges 226......Page 244
8.5.1 Adaptive Security for Low Data Rate Networks 227......Page 245
8.5.2 Secure Routing for Ad Hoc Networks 229......Page 247
8.5.3 Secure Mobility in Heterogeneous Networks 231......Page 249
References 232......Page 250
9.1 Introduction 237......Page 255
9.2 Personal Networks: Definition 238......Page 256
9.3.1 User Requirements 241......Page 259
9.3.2 Networking 242......Page 260
9.3.4 Security 244......Page 262
9.4 A Sample Interworking System Architecture 245......Page 263
9.5 A Handover Example 249......Page 267
9.6 Conclusions 252......Page 270
References 253......Page 271
10.1 Introduction 255......Page 273
10.2.1 Diabetic Case 259......Page 277
10.2.2 Emergency Case 261......Page 279
10.3 Smart Shopping Case 264......Page 282
10.4 Student Case 266......Page 284
10.4.1 Scenario Description 267......Page 285
10.5.1 Scenario Description 268......Page 286
10.6.1 Washing Machine Repair Service 270......Page 288
10.6.2 Virtual Home Truck 271......Page 289
10.6.4 Remote Printing Service 273......Page 291
10.7 Conclusions 274......Page 292
References 275......Page 293
List of Acronyms 277......Page 295
About the Authors 285......Page 303
Index 289......Page 307