無線網路 基本概念

嗨!乾淨世界的朋友,你好! 歡迎收看袁慶的網絡頻道 這個節目的內容是從實用的角度 以淺顯易懂的方式來介紹基本的網絡科技和概念 希望你會喜歡 現代人的生活似乎都離不開Internet 也就是互聯網 爲什麼呢? 因爲在Internet上頭 它有你所需要東西的資源 它有各種的資源在上面 比如說你想要找一個節目 你想上乾淨世界 那它就是在Internet上 你要打開一個Browser 一個瀏覽器 然後你上乾淨世界的網站 去尋找你所要的頻道 或者說你想要買一個神韻Performance的票 那你就要上神韻的網站去訂票 諸如此類的 這些所謂的Resources 很多很多都在Internet上面 那Networking 也就是網絡科技 它基本的目的 就是要提供一個連接方式 一個Connection 讓你所使用的設備 比如說電腦 手機、平板電腦這些等等的東西 它能夠 通過這個Connection 這種連接的方式 從你的設備上面 連到Internet上頭去 所以你就直接可以去上面 去尋找你所要的資源 所以這就是Networking它的基本目的 那麼 不管怎麼講 有很多很多的Networks 你從它的連接方式來講 就是提供給我們這個使用者 你從最基本的角度來看 就是兩種方式 一個是Wired 就是有線的網路 那麼另外一種就是Wireless 無線網路 就這麼兩大類 那我們今天就是要針對這個Wireless Network 這個Category 我們來做一個基本的介紹 無線網路這個名詞 Wireless可能用英文來講 比較容易區分 基本上它是有兩大類 一個是Cellular Wireless 另外一個是WiFi的Wireless 那我們後面會介紹 這兩者的不同 那麼另外呢我們這裏要介紹一下 Bluetooth 它不能夠算在Wireless Networking的範疇之內 可是呢 因爲在我們日常生活中 有很多的產品 它都是用Bluetooth的科技 所以我們這邊也順道提一下 那麼接下來呢 我們看一下它的Icon Cellular它的Icon 就是一根一根的Bar 看起來像是訊號的強度 那你不管它是什麼樣的科技 它可能會顯示出來LTE 4G 5G 這是它的不同的科技 但是基本上它就是 一根一根Bar的形狀 那WiFi呢就是下面這種 有點三角形半圓的 這麼樣一個形狀 Bluetooth它的線條就是那樣 不管它的顏色 背景的顏色是藍色或是其他的 但是基本上的線條就是這樣 所以呢這三種 不同的Icon現在 是在全世界通用的 好首先我們看到 Cellular Wireless 它是有什麼樣的硬體設備來提供的 這樣可能比較 容易分別出來 那麼基本上它有三個要素 第一個是Cell Towers 第二個是Base Stations 再過來就是Cellular Antennas 就是所謂的Cellular的天線 那麼第一個呢 我們看到這個照片上 可能你開車經過 高速公路的時候在路邊會看到 這很高的一個 Cellular的塔臺 那它上面就有一些 天線也許有一層 也許有一環兩環等等 那麼基本上就是這樣一個架構 那它也許會在 高樓大廈上頭 也是這樣的一個 那高樓大廈就是代替了一個Cell Towers 因爲它必須要夠高 從上面能夠俯瞰下來 那個Antennas的角度 往下射下來 就能夠Cover 涵蓋一個很大的區域 那麼在這個塔臺 或是在大樓的 底端會有一個 Base Stations 這個地方就是它去傳送訊號 從Antennas 上面所接收 或是要發送的訊號 就是經過這個Base Stations 做處理然後把這些 資料傳輸到它的 這個Core 基本上去做處理 所以這是基本上 Cellular Wireless它的 這個基本架構 第二類就是WiFi 那WiFi它 所提供WiFi的 大家都很清楚了 譬如說在家裏面或是一個小公司 就是所謂的SOHO 或是Home Office 那基本上就是一個Wireless Router 或者是一個Wireless AP 那它長的就是這樣 一個盒子可能有一個天線 或者很多天線 但是基本上就是一個 這麼樣的一個結構 也許是一個Wireless Router 連接一些其他的AP 那麼第二類呢 譬如說你在公司裏面 在一個Enterprise裏面 它可能就比較大 因爲這個規模它需要很多的Access Point 那麼它所使用的是一個Wireless Controller 這個Wireless Controller 它就像是一個指揮部門一樣 你在裏面做很多的Settings 你要去 Broadcast什麼樣的SSID 我們講的 就是一個Wireless Network 它的名稱 然後你要做什麼樣的Security 的Setting 等等等等 你就在這個Wireless Controller裏面 去把它Configure好設置好 然後所有連到 這個Controller的Access Point 它們就會依照這個Controller 所設置的 然後它們去把 這些SSID去Broadcast出來 它們是實際去做的 那麼當然這個Wireless Controller 它可能是一個有一個實體 像一個盒子我們叫做On Prem 這麼一個Controller 或者是有一些它是在Cloud 譬如它你連到網路上面去以後 它的這個Controller的 Functionality它的功能 其實是在Cloud 但是不管怎麼樣 你有沒有實際上的一個Box 它都是有這麼樣一個Controller 的功能 在那裏 那麼這是基本上 能夠提供Wi-Fi的 一個基本架構 那我們所提到的 不管是Cellular Wireless 或者是Wi-Fi 還有我們在第一張 這個Slide裏面所講到的 Bluetooth 基本上在一個手機上一個Smartphone上面 你都可以看到 它爲什麼叫Smartphone因爲它變得越來越聰明 它從最剛開始 只能夠打電話 然後後來能夠做其他的事情 那我們從這個上面可以來 看一下 譬如說你到Setting 你的手機上面的Setting 你就可以發現它有Wi-Fi 你可以去選擇不同的SSID 要連上去 那當然不同的SSID它可能有不同的 Security的Setting 譬如你在家裏面 你可以連上你自己家裏頭的 因爲你知道Pre-Shared Key是什麼 那麼你可能沒有辦法連到你的 鄰居 那麼你在公司裏面 它可能有設置 對Employees 或者是對你的Visitor 它有不同的SSID 也有不同的Security 你就要選擇適合你去使用的 接下來呢 還有這個 Cellular Cellular一般來講沒有太多的Setting 因爲它只是提供你 譬如說你去Subscribe 一個Service的時候 你去Verizon或是AT&T T-Mobile你去買什麼樣的計劃 就是這樣 所以從Cellular裏面呢 你不能夠去設置太多的東西 但是你可以看到 你有什麼樣的一個 譬如說你現在是連到 4G LTE或者是連到5G 等等你可以看到一些基本上的 Information 那上面的那個 Bluetooth就是我們提供的 就是我們講到的 Bluetooth它能夠算做Wireless 因爲它是在 通常它是在兩個 或者是兩個以上的這些Devices 之間它提供一個無線的連接 什麼意思呢 譬如說你去買一個無線的 你去買一個Bluetooth耳機 那麼這個Bluetooth耳機呢 在以前舊的時候 你的耳機要需要一個 線插到你的 耳機上頭去 對不起插到你的手機上頭去 你才能夠聽音樂 那麼現在你經由這種無線的話 它是用無線傳遞的 那麼它所使用的科技是Bluetooth 也就是你的手機跟你的 耳機兩個能夠Pair 你要先把它Pair起來 然後呢你Enable以後 它就可以 傳遞音樂 不需要透過中間的線 那麼譬如說你在早上起來的時候 你要聽 老師講課的錄音 那你就把你的 耳機戴上然後你開 手機你可以 走來走去不需要一個線連接 這樣就很方便那麼它使用的是 Bluetooth當然市面上有很多 稱爲Bluetooth稱爲Wireless 基本上它因爲是無線 所以它可以叫做Wireless 但是它是不同的技術 最下面一個呢是 Personal Hotspot 這也是非常有意思的一個 功能我覺得它很有用 譬如說你在家裏面 最常用的時候你在一個地方 停電了你在家裏面 沒有WiFi 因爲你已經停電了 那你的手機可以連到 Cellphone的Tower上頭去 所以你的手機呢基本上 它還是可以Access Internet你還可以連到Internet 上頭去那這時候你就可以 把你的Personal Hotspot打開 讓你的手機 它變成了它提供一個WiFi OK它變成一個 Service Provider 那你可以打開你的Laptop 連接到這個SSID上面去 所以它就是 基本上透過WiFi的方式 連到了 你的手機然後你的手機呢 它基本上就是從Cellular 連到Internet OK所以這樣提供一個Bridge 你的Laptop 在停電的時候就可以通過 Personal Hotspot連上Internet OK這基本上是 可以通過手機的 這個界面我們可以看到 剛剛提到的幾種科技 它基本上的運用 那朋友你可能會想 哇這個智慧手機啊 智能手機怎麼這麼聰明呢 那我們首先來解釋一下 無線電波通訊 它的一個基本的概念 那這種不管是WiFi 或者是Cellular Wireless 它都是屬於無線電波通訊的範圍裏面 那在這個裏面呢 基本上就是說我要把 一些想要傳送的東西 譬如說聲音 我要從甲地傳到乙地 或是從甲方 這個設備傳到乙方的設備上去 它就是要通過 天線 來負責收跟發 所以基本上有 發送的天線Transmitter 另外一方呢就是接收的天線 Receiver 傳送的這個內容呢 我們稱爲Payload 就是說你實際上傳送的東西不管是 聲音或是影像 像電視機的那個訊號裏面有 聲音有影像合在一起 那這個東西你怎麼把 聲音影像這個東西把它 把它給壓縮起來 或是把它 弄在一塊 那簡單的來說 這是稱爲Multiplex 就是你把一些資料 用不同的解調 方式把它壓縮在一起 把它並在一起 然後通過無線電波傳輸過去 到了對方接收以後 然後Demultiplex 就是把它給解開 然後對方再經過一些處理 像經過這個機體電路啊 晶片去處理 然後就可以把這個訊號 解開來 所以這是一個無線電波的基本概念 那在這個小小的 Smartphone裏面 如果你把它打開來的話 你會發現它其實裏面有各種不同的 Antennas 也就是說這個智能手機 如果它可以去接收Wi-Fi 它就要能夠有發送 Wi-Fi跟接收Wi-Fi訊號的 天線 那對於Celeron也是一樣 它有不同的像什麼GSM 或是CDMA就是早期的一些規格 它是不同的這種解調方式 Multiplexing或是Technology 它有不同規格 不同這種科技規格 所需要的天線 就在裏面 然後當然它裏面還有 Bluetooth的一個天線 還有一些等等 就是你要能夠做什麼樣的傳輸 你就要有什麼樣的天線 這是爲什麼這個Smartphone 它會這麼聰明的原因 大概就是一個概念是這樣 講完這些無線電波 頻率波長 天線等等 觀衆可能聽起來會覺得 這是一些物理學電子科技方面的東西 跟我們好像很遠 其實不然 因爲我們就生活在各種不同的 頻率的波當中 那我常常喜歡跟別人這樣講 其實我們人身上也有一些天線 這是 神給我們人類設計安裝的天線 祂 比這個 智能手機裏面的天線要聰明 要好得多 那我們可以看一下 這個slide裏面 在左邊它是一個頻譜 如果你把這個頻譜把它立起來看 上面是高頻的 下面是低頻的 這樣的一些頻率 然後當然有各種波 那麼上面呢 往中間看下去有一個地方 它是visible light 就是人的眼睛所能夠看到 可見光的頻率 然後如果你再繼續往下走 它會經過 雷達波 比如電視收音機的波 然後這波頻率越來越低的時候 到了下面一個大塊 是可以聽得到的 那個範圍人耳朵可以聽到範圍的波 然後再往下的話 就是低音波 那所以人 神給人身上裝了這個 叫天線 它有兩個範圍 第一個範圍它可以接收到可見光 所以從人的眼睛看出去 你就能夠看到紅橙黃綠藍電子 就是頻率越低的是 紅色 頻率高的是紫色 那麼超出這兩個範圍 人的眼睛就看不到了 所以這是這個天線 它所能夠接收到的訊號 這是我們的眼睛 那麼再往下聲音也是一樣 人的耳朵只能夠聽到 頻率大概是20Hz到 20kHz 這個範圍之內 那麼超出這個頻率範圍的 就沒有辦法 耳朵就沒有辦法聽到 所以這是我們的另外一組天線 那另外在右邊 看過來 這是能告訴我們 其實聲音我們人是 第二道 在這個範圍之內可以聽得見 可是下面呢 比如小狗小貓 它們耳朵所能夠聽到的 頻率範圍就比人要高得多 還有老鼠啊 蝙蝠啊 它們的範圍都不一樣 所以這都是神造人的時候 給我們定的一些 有特別的作用吧 那另外一個方面 我們就可以想到 其實在我們生活的環境裏面 或是在這個宇宙中 有絕大部分的 頻譜 其實是我們人感受不到的 它超出了我們人能夠看得到 或者是聽得到或是感覺到的 這個範圍 所以對於人來講有太多的 未知 人實在非常非常的渺小 有很多東西我們雖然 看不到或是聽不到 但是並不表示它不存在 好了這是題外話 那麼我們今天很簡單的介紹了一下 Wireless跟Wi-Fi它的一個基本概念 我們下次再見 好拜拜