BÁO CÁO THỰC TẬP MẠNG WIFI

Với khả năng tích hợp với các mạng thông dụng như LAN, WAN, HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng mạng LAN.Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụn

BÁO CÁO THỰC TẬP

CÔNG TY TNHH MTV DV VIỄN THÔNG PHƯƠNG NAM

Đề tài: Mạng Không Dây (Wifi)

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Tổng quan về Công ty TNHH MTV DV Viễn Thông Phương Nam 2

I Lịch sử hình thành 3

II Phạm vi hoạt động 3

III Định hướng chiến lược 6

IV Các dịch vụ viễn thông do FPT Telecom cung cấp 6

1 Internet 6

2 Truyền hình FPT 7

3 FPT Play 7

4 Fshare 8

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN 8

I Giới thiệu 8

II Các WLAN vô tuyến 11

1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) 12

2 Trải phổ nhảy tần (FHSS) 12

III Các mạng WLAN hồng ngoại 13

3 Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN 14

4 Vai trò truy cập (Access role) 14

5 Văn phòng nhỏ- Văn phòng gia đình (Small Office-Home Office) 17

6 Ưu, nhược điểm của mạng WLAN 18

CHƯƠNG II CÁC TIÊU CHUẨN CỦA MẠNG WLAN 19

I Các chuẩn IEEE 802.11 19

1 Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11 19

2 IEEE 802.11b 20

3 IEEE 802.11a 21

4 IEEE 802.11g 22

5 IEEE 802.11i 24

6 IEEE 802.11n 24

II Cấu trúc cơ bản của WLAN IEEE 802.11 25

1 Hệ thống phân phối (Distribution System) 25

2 Điểm truy nhập (Access Points) 26

3 Môi trường vô tuyến (Wireless Medium) 26

III Mô hình của WLAN IEEE 802.11 26

4 Ad- hoc hay còn gọi là IBSS (Independent Basic Service Set) 27

5 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set) 27

6 Mô hình mạng mở rộng ESS (Extended Service Set) 29

7 Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.11 30

IV WPS 39

1 Định nghĩa: 39

2 Cách thực hiện: 39

V Tiêu chuẩn HiperLAN 40

VI Tiêu chuẩn OpenAir 41

VII.Tiêu chuẩn HomeRF 42

VIII.Tiêu chuẩn Bluetooth 43

IX Anten phát sóng Wifi 46

X Đo sóng và sửa lỗi Wifi 46

Suy hao và quy định công suất thu 46

CHƯƠNG III.MỘT SỐ VẤN ĐỀ BẢO MẬTCHO MẠNG KHÔNG DÂY WI- FI .48 I Giới thiệu 48

1 Một số hình thức tấn công xâm nhập mạng Wi- Fi phổ biến 49

2 Một số phương pháp bảo mật cho mạng không dây Wi- Fi 53

3 Giao thức WEP 61

4 Bảo mật trong thực tế 67

Lịch sử hình thành

- Được thành lập ngày 01/04/2010, Công ty TNHH MTV DV Viễn Thông Phương Nam (PNC Telecom) là đối tác độc quyền chuyên triển khai và bảo trì dịch vụ Internet, truyền hình FPT và sản phẩm giá trị gia tăng của FPT Telecom Sau hơn 08năm hoạt động, PNC Telecom đã trở thành một trong những nhà cung cấp dịch vụ triển khai viễn thông và Internet hàng đầu trong nước với trên 3.000 nhân viên, tại

30 chi nhánh tỉnh, thành phố trong nước

- Hiện nay, PNC Telecom đang là đối tác độc quyền triển khai và bảo trì các sản phẩm, dịch vụ chính của FPT Telecom bao gồm:

- Internet băng rộng: ADSL/VDSL, TriplePlay, FTTH

- Các dịch vụ giá trị gia tăng trên Internet: Truyền hình cáp (PAY TV)…

- Với phương châm "Khách hàng là trọng tâm”, PNC Telecom luôn không ngừng nâng cao chất lượng đường truyền Internet, dịch vụ truyền hình FPT nhằm đem lại lợi ích tối đa cho khách hàng sử dụng Đặc biệt, PNC Telecom tập trung chú trọng hơn cả về chất lượng phục vụ khách hàng Đồng thời, việc đẩy mạnh nâng cấp cơ

sở hạ tầng viễn thông của FPT Telecom là những hướng đi được triển khai mạnh mẽ

để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn của khách hàng, nâng cao hơn nữa vị thế

của PNC Telecom nói riêng và FPT Telecom nói chung

I Phạm vi hoạt động

Công ty TNHH MTV DV Viễn Thông Phương Nam được thành lập ngày 01 tháng

04 năm 2010 Hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp theo giấy phép kinh doanh

số 0309130075 do Sở kế hoạch và đầu tư thành phố Hồ Chí Minh cấp ngày

⁻ Vùng 7 (8 Tỉnh): An Giang, Bến Tre, Cà Mau, Cần Thơ, Đồng Tháp, Kiên Giang, Tiền Giang, Vĩnh Long.

Năm 2011, Công ty tiến hành mở rộng quy mô hoạt động thêm 2 tỉnh thành và 2 khu vực tại Thành phố Hồ Chí Minh:

⁻ Vùng 5: Sài Gòn Chuyển 6KV thành 4 Phòng TK&BT: Bình Thạnh, Chợ Lớn, Gia Định, Bến Thành

⁻ Vùng 7: Long An, Sóc Trăng

Năm 2014, mạng lưới hoạt động của PNC Telecom trải dài trên 31 tỉnh thành kéo dài từ Quảng Bình cho đến Mũi Cà Mau

Năm 2015, Phương Nam Telecom cắt 4 tỉnh Quãng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế và Đà Nẵng cho Trung tâm quản lý đối tác phía bắc (TIN) quản lý

Năm 2016, Phương Nam Telecom quản lý tất cả là 30 chi nhánh tỉnh thành phố trong cả nước kéo dài từ Quãng Nam trở vào mũi Cà Mau

Hiện tại, Phương Nam Telecom có 8 Trung tâm Triển khai và Bảo trì với 8 văn phòng hoạt động được đóng tại các quận trong thành phố nhằm mang đến dịch vụ tốt nhất và nhanh nhất cho khách hàng FPT Telecom.

Trụ sở chính: 130 Đường 40, Phường Tân Phong, Quận 7, Hồ Chí Minh

1 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 1 (PNC01) gồm 2: Số 17/5B Lý Tế Xuyên, P Linh Đông, Q Thủ Đức

2 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 2 (PNC02): 251 Hàn Hải Nguyên, Phường 2, Quận 11

3 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 3 (PNC03): 158/7/9 Hoàng Hoa Thám, Phường

12, Quận Tân Bình

4 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 4 (PNC04): 169/5 Võ Thị Sáu, P 6, Quận 3

5 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 5 (PNC05): 699 Bùi Đình Túy, P12, Q.Bình Thạnh

6 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 6 (PNC06): 66/218 Cao Lỗ, Phường 4, Quận 8

7 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 7 (PNC07): số 128 đường Huỳnh Thị Hai,

Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12

8 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 7 (PNC08): 473/20 Lê Văn Qưới, P, BTĐA, Quận Bình Tân

9 Trung tâm Triển khai và Bảo trì 6 (PNC09): 130/40, Phường Tân Phong, Quận 7

10 Trung tâm triểm khai, bảo trì 10 (PNC10): 7 đường số 14, Phước Bình, quận 9 –KV: Quận 9, Quận 2

II Định hướng chiến lược

Đến năm 2016, hoàn thành việc nâng cấp cơ sở hạ tầng và chuyển đổi cáp Quang cho toàn bộ khách hàng đang sử dụng dịch vụ Internet của FPT

“Khách hàng là trọng tâm” là một trong những định hướng chiến lược hàng đầu củaPNC Telecom

Luôn đảm bảo cho cán bộ nhân viên được “đầy đủ về vật chất và phong phú về tinh thần” nhằm chăm lo đời sống cho CBNV ngày càng được nâng cao

III Các dịch vụ viễn thông do FPT Telecom cung cấp

1 Internet

a) FTTH

FTTH là công nghệ kết nối viễn thông hiện đại trên thế giới với đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới tận địa điểm của khách hàng Tính ưu việt của công nghệ cho phép thực hiện tốc độ truyền tải dữ liệu internet xuống/lên (download/upload) ngang bằng với nhau, và tốc độ cao hơn công nghệ ADSL gấp nhiều lần

b) ADSL:

FPT Telecom – Nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu tại Việt Nam, với mục tiêu đáp ứng tốt nhất mọi nhu cầu về viễn thông hiện đại, chúng tôi đã tiên phong trong việc cung cấp các gói dịch vụ ADSL 2+ tốc độ cực cao với giá cước cạnh tranh nhất

2 Truyền hình FPT

Truyền hình FPT là sản phẩm tích hợp công nghệ giải trí hiện đại và thông minh nhất, được cung cấp bởi FPT Telecom, truyền hình FPT sẽ truyền tải đến nhà bạn một hệ thống thông tin giải trí phong phú

đặt tại các trung tâm dữ liệu đạt chuẩn quốc tế của FPT Telecom.

Mạng thụ động PON

CHƯƠNG I TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG

DÂY WLAN

I Giới thiệu

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học, công nghệ thông tin và viễn thông, ngày nay các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy tính bỏ túi palm top, điện thoại di động, máy nhắn tin không còn xa lạ và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây Nhu cầu truyền thông một cách dễ dàng và tự phát giữa các thiết bị này dẫn đến sự phát triển của một lớp mạng di động không dây mới, đó là mạng WLAN WLAN cho phép duy trì các kết nối mạng không dây, người sử dụng duy trì các kết nối mạng trong phạm vi phủ sóng của các điểm kết nối trung tâm Phương thức kết nối mới này thực sự đã mở

ra cho người sử dụng một sự lựa chọn tối ưu, bổ xung cho các phương thức kết nối dùng dây

WLAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi nhỏ như một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học Nó là loại mạng linh hoạt có khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng truyền thống và bắt đầu phát triển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal CommunicationsCommission) WLAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại để truyền và nhận dữ liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các cấu trúc khác mà không cần cáp WLAN cung cấp tất cả các chức năng và các ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưng lại không bị giới hạn bởi cáp Ngoài ra WLAN còn có khả năng kết hợp với các mạng có sẵn, WLAN kết hợp rất tốt với LAN tạo thành một mạng năng động và ổn định hơn WLAN là mạng rất phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn, văn phòng Sự phát triển ngày càng tăng nhanh của các máy tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn và rẻ hơn đã thúc đẩy sự tăng trưởng rất lớn trong công nghiệp WLAN những năm gần đây

WLAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học, y tế :2.4GHz và 5GHz ), vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng như không cần cấp giấy phép sử dụng Sử dụng WLAN sẽ giúp các nước đang phát triển

nhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây dựng hạ tầng viễn thông một cách thuận lợi và ít tốn kém

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theo các chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN 2, IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, 802.11g (Wi-Fi), trong đó mỗi chuẩn có một đặc điểm khác nhau IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm vi tương đối nhỏ: IrDA (1m), OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và mô hình mạng là dạng peer-to-peer tức là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị trung gian nào Ngược lại, HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho kết nối phạm vi rộng hơn khoảng 100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực tiếp, kết nối dạng mạng cơ sở (sử dụng Access Point) Với khả năng tích hợp với các mạng thông dụng như (LAN, WAN), HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng mạng LAN.

Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN như một giải pháp tối

ưu cho việc sử dụng Internet Mạng WLAN được coi như một thế hệ mạng truyền

số liệu mới cho tốc độ cao được hình thành từ hoạt động tương hỗ của cả mạng hữutuyến hiện có và mạng vô tuyến Mục tiêu của việc triển khai mạng WLAN cho việc sử dụng internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến tốc độ cao

a) Quá trình phát triển của mạng WLAN

Mạng WLAN, với đặc tính “không dây” nó rất linh động trong điều kiện

người dùng di động hay trong các cấu hình tạm thời Các mạng LAN không dây đang ngày càng được ưa chuộng và phát triển trên thế giới Với các ưu điểm nổi trội như: dễ dàng cải thiện năng suất, cài đạt nhanh, đơn giản và linh hoạt, dễ cấu hình không đòi hỏi cơ sở hạ tầng cồng kềnh như các mạng LAN truyền thống, đặc biệt là hiệu quả trong các vùng khó thực hiện bằng dây và đòi hỏi có thẩm mỹ cao.,WLAN phát triển rất nhanh chóng và đang dần thay thế cho các mạng có dây trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Quá trình phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua:

Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà

sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ

liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời.

Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng

băng tần 2.4Ghz Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơnnhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công

bố rộng rãi Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung

Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phê

chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz

Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn

802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu) Và những thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây thông thường

Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể

truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền

dữ liệu lên đến 54Mbps Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể tương thich ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b

Hình 1.1: Quá trình phát triển của mạng WLAN

c) Phân loại mạng WLAN

Các mạng WLAN có thể được phân loại thành mạng WLAN vô tuyến và WLAN hồng ngoại Các mạng WLAN vô tuyến có thể dựa trên quá trình truyền dẫn băng hẹp hay truyền dẫn trải phổ trong khi đó đối với các WLAN hồng ngoại

có thể là khuyếch tán hay được định hướng Dưới đây đề cập cơ bản các mạng

WLAN vô tuyến và hồng ngoại, có đánh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của mỗi loại

IV Các WLAN vô tuyến

Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ Khái niệm về trải phổ đảm bảo quá trình truyền thông tin cậy và an toàn Trải phổ đề cập đến các

sơ đồ tín hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin được phát đi) và chúng sử dụng băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu Băng thông lớn hơn có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đường chỉ ảnh hưởng một phần đến quá trình truyền dẫn trải phổ Vì vậy mà năng lượng tín hiệu thu hầu như không đổi theo thời gian Điều này cho phép tách sóng dễ dàng khi máy thu được đồng bộ với các tham số của tín hiệu trải phổ Các tín hiệu trải phổ có khả năng hạn chế nhiễu và gây khó khăn cho quá trình phát hiện và chặn tín hiệu trên đường truyền Có hai kỹ thuật trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy tần (FHSS)

1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

Đây là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bít thừa cho mỗi bít sẽ truyền đi, bít này được gọi là chíp hoặc mã chíp Mã chíp càng dài khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao Khó khăn trong phương pháp này là tốn nhiều băng thông

Tỷ lệ chíp sử dụng trên một bít gọi là tỷ lệ trải phổ Tỷ lệ này càng cao sẽ giúpcho khả năng chống nhiễu khi truyền tin hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ giúp tăng

băng thông cho các thiết bị di dộng Thuật toán đặc biệt được sử dụng để khôi phụclại thông tin mà không yêu cầu gửi lại gói tin

Có thể hiểu đơn giản hơn là mỗi bít được mã hoá thành một chuỗi các bit

Ví dụ: 1 được mà hoá thành 10011100011

và 0 sẽ được mã hoá là: 01100011100

thì khi đó việc truyền chuỗi 101 đi sẽ thành gửi đi chuỗi:

100111000110110001110010011100011Các mã chíp thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó tốt đối với nhiễu

Bởi vì DSSS trải rộng trên toàn phổ, nên số lượng các kênh bị chồng lên nhau trong dải tần 2.4 Ghz là rất it (thông thường là ba kênh), vì vậy số lượng các mạng cùng hoạt động độc lập trong một phạm vi mà không bị nhiễu là rất hạn chế

5 Trải phổ nhảy tần (FHSS)

Công nghệ trải phổ này sử dụng băng tần hẹp để truyền thông tin Với FHSS, một chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng để thay đổi đột ngột những tần số và cho phép một trạm nhảy từ tần số này sang tần số khác Tuy nhiên mỗi thiết bị WLAN vận hành theo cách này sự thay đổi tần số sử dụng cùng một thuật toán, thuật toán FHSS sẽ phát tín hiệu trên một tần số trong một thời gian ngắn, rồi tự động nhảy sang tần số khác để truyền tín hiệu

Các thiết bị truyền và nhận tín hiệu FHSS sẽ phải được đồng bộ hoá sao cho chúng có cùng tần số tại cùng một thời điểm, để tín hiệu được đảm bảo trong suốt quá trình kết nối

Theo FHSS, nó có khả năng hạn chế tối đa nhiễu trên băng tần hẹp từ bên ngoài Bởi vì nếu FHSS bị nhiễu tại một kênh nào đó thì nó sẽ chuyển sang kênh tần khác để gửi tín hiệu

Theo quy định của FCC số lượng kênh tối thiểu được sử dụng trong FHSS là

75 kênh, sau này giảm xuống còn 15 và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi kênh

Phương pháp FHSS cho phép xây dựng nhiều kênh mà không chồng lấn lên nhau, nó cũng cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập trong một vùng làm việc nếu như cần tăng thêm lượng băng thông hoặc cần tăng thêm số người truy nhập tối đa.Cuối cùng là sự khuyếch đại công suất là rất hiệu quả, các thiết bị FHSS sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn, và như vậy các thiết bị như các thiết bị di dộng sẽ có thểkết nối với thời gian lâu hơn mà không phải thay sạc pin.

V Các mạng WLAN hồng ngoại

Mạng WLAN đầu tiên được phát triển sử dụng truyền dẫn hồng ngoại cách đây khoảng chừng 20 năm Các hệ thống này khai thác các điểm thuận lợi do sử dụng vô tuyến hồng ngoại như là một môi trường cho truyền dẫn vô tuyến Chẳng hạn, tia hồng ngoại có băng thông không cấp phép rất dồi dào, nó loại bỏ được nhiễu vô tuyến, các thiết bị hồng ngoại nhỏ và tiêu thụ ít công suất

Không giống như các sóng vô tuyến, các tần số hồng ngoại là quá cao để thực hiện điều chế giống như đối với các tần số vô tuyến Vì vậy, các đường truyền hồngngoại thường dựa trên cơ sở điều chế xung bật- tắt và tách sóng tín hiệu quang Quá trình truyền dẫn xung bật- tắt được thực hiện bằng cách biến đổi cường độ (biên độ) dòng điện trong máy phát hồng ngoại như là laser diode hay diode phát quang chẳng hạn Theo cách này, dữ liệu được mang đi bởi cường độ (chứ không phải là pha hay tần số) của sóng ánh sáng Các hệ thống hồng ngoại sử dụng hai thành phần vật lý khác nhau (các bộ phát và các bộ tách) để phát và thu tín hiệu sóng quang Điều này trái ngược với các hệ thống vô tuyến vì ở đó sử dụng một anten chung để phát và thu tín hiệu

Các mạng WLAN hồng ngoại khác với các mạng WLAN vô tuyến ở nhiều điểm Nói chung, các hệ thống vô tuyến luôn tạo ra vùng phủ rộng hơn Mặt khác, tín hiệu vô tuyến luôn có độ rộng băng thông hẹp hơn các tín hiệu quang mặc dù các hệ thống thương mại vẫn chưa khai thác được hết băng thông tín hiệu quang

6 Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN

Lúc đầu WLAN chỉ được sử dụng bởi các tổ chức, công ty lớn nhưng ngày nay, thì WLAN đã có giá cả chấp nhận được mà ta có thể sử dụng Sau đây là một

số ứng dụng chung và phù hợp của WLAN

7 Vai trò truy cập (Access role)

WLAN ngày nay hầu như được triển khai ở lớp access, nghĩa là chúng được

sử dụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường Wireless là một

phương pháp đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng Các WLAN là các mạng ở lớp data- link như tất cả những phương pháp truy cập khác Vì tốc độ thấp

nên WLAN ít được triển khai ở core và distribution.

Các WLAN cung cấp giải pháp cho một vấn đề khá khó đó là: khả năng di động Giải pháp sử dụng cellular có tốc độ thấp và mắc Trong khi WLAN thì có cùng sự linh hoạt nhưng lại rẻ hơn Các WLAN nhanh, rẻ và có thể xác định ở mọi nơi

Hình 1.2: Access Role

a) Mở rộng mạng (Network extension)

Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của một mạng

có dây Khi muốn mở rộng một mạng hiện tại, nếu cài đặt thêm đường cáp thì sẽ rấttốn kém Hay trong những toà nhà lớn, khoảng cách có thể vượt quá khoảng cách của CAT5 cho mạng Ethernet Có thể cài đặt cáp quang nhưng như thế sẽ yêu cầu nhiều thời gian và tiền bạc hơn, cũng như phải nâng cấp switch hiện tại để hỗ trợ cáp quang

Các WLAN có thể được thực thi một cách dễ dàng Vì ít phải cài đặt cáp trongmạng không dây

Hình 1.3: Mở rộng mạng

d) Kết nối các toà nhà

Trong môi trường mạng campus hay trong môi trường có 2 toà nhà sát nhau,

có thể có trường hợp những người dùng từ toà nhà này muốn truy cập vào tài

nguyên của toà nhà khác Trong quá khứ thì trường hợp này được giải quyết bằng cách đi một đường cáp ngầm giữa 2 toà nhà hay thuê một đường leases- line từ công ty điện thoại Sử dụng kỹ thuật WLAN, thiết bị có thể được cài đặt một cách

dễ dàng và nhanh chóng cho phép 2 hay nhiều toà nhà chung một mạng Với các loại anten không dây phù hợp, thì bất kỳ toà nhà nào cũng có thể kết nối với nhau vào cùng một mạng trong một khoảng cách cho phép

Có 2 loại kết nối: P2P và P2MP Các liên kết P2P là các kết nối không dây giữa 2 toà nhà Loại kết nối này sử dụng các loại anten trực tiếp hay bán trực tiếp ở mỗi đầu liên kết

Hình 1.4: Kết nối các toà nhà

Các liên kết P2MP là các kết nối không dây giữa 3 hay nhiều toà nhà, thường

ở dạng hub- and- spoke hay kiểu kết nối star, trong đó một toà nhà đóng vai trò trung tâm tập trung các điểm kết nối Toà nhà trung tâm này sẽ có core network, kếtnối internet, và server farm Các liên kết P2MP giữa các toà nhà thường sử dụng

□□□□ /■

□□□□ mm

ULJU □ũ

các loại anten đa hướng trong toà nhà trung tâm và anten chung hướng trên các spoke.

Có hai kiểu kết nối này:

e) Phân phát dữ liệu dặm cuối (Last Mile Data Delivery)

Wireless Internet Service Provider (WISP) đã cung cấp các dịch vụ phân phát

dữ liệu trên last-mile cho các khách hàng của họ “Last mile” đề cập đến hạ tầng giao tiếp có dây hay không dây tồn tại giữa telco hay công ty cáp và người dùng cuối

Trong trường hợp nếu cả công ty cáp và telco đều gặp khó khăn trong việc mởrộng mạng của họ để cung cấp các kết nối băng thông rộng cho nhiều người dùng hơn nữa Nếu sống trong khu vực nông thôn thì khó có thể truy cập vào kết nối băng thông rộng (như cable modem hay xDSL) Sẽ kinh tế hơn rất nhiều nếu các WISP đưa ra giải pháp truy cập không dây vào những nơi ở xa đó vì các WISP sẽ không gặp những khó khăn như của các công ty cáp hay telco vì không phải cài đặtnhiều thiết bị Các WISP cũng gặp phải một số trở ngại Như các nhà cung cấp xDSL gặp phải vấn đề là khoảng cách vượt quá 5.7 km từ CO đến nhà cung cấp cáp, còn vấn đề của WISP chính là các vật cản như mái nhà, cây,

Hình 1.5: Dịch vụ dặm cuối

Hình 1.6: Sự di động

Trong từng trường hợp, các mạng wireless đã tạo nên khả năng truyền dữ liệu

mà không cần yêu cầu thời gian và sức người để đưa dữ liệu, cũng như giảm được các thiết bị được kết nối với nhau như mạng có dây Một trong những kỹ thuật mới nhất của wireless là cho phép người dùng có thể roam, nghĩa là di chuyển từ khu vực không dây này sang khu vực khác mà không bị mất kết nối, giống như điện thoại di động, người dùng có thể roam giữa các vùng di động khác nhau Trong một

tổ chức lớn, khi phạm vi phủ sóng của wireless rộng thì việc roaming khá quan trọng vì người dùng có thể vẫn giữ kết nối với mạng khi họ ra ngoài

8 Văn phòng nhỏ- Văn phòng gia đình (Small Office-Home Office)

Trong một số doanh nghiệp chỉ có một vài người dùng và họ muốn trao đổi thông tin giữa các người dùng và chỉ có một đường ra Internet Với những ứng dụng này (Small office-home office-SOHO), thì một đường wireless LAN là rất đơn giản và hiệu quả Các thiết bị wireless SOHO thì rất có ích khi những người dùng muốn chia sẻ một kết nối Internet

Hình 1.7: SOHO WLAN

Văn phòng di dộng (Mobile Offices)

Các văn phòng di động cho phép người dùng có thể di chuyển đến một vị trí khác một cách dễ dàng Vì tình trạng quá tải của các lớp học, nhiều trường hiện nayđang sử dụng lớp học di động Để có thể mở rộng mạng máy tính ra những toà nhà tạm thời, nếu sử dụng cáp thì rất tốn chi phí Các kết nối WLAN từ toà nhà chính racác lớp học di động cho phép các kết nối một cách linh hoạt với chi phí có thể chấpnhận được

- Khả năng di động và sự tự do- cho phép kết nối bất kì đâu trong khu vực triển khai mạng Với sự gia tăng người sử dụng máy tính xách tay là một điều rất thuận lợi

- Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối: Người dùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ di chuyển từ nơi này đến nơi khác

- Dễ lắp đặt và triển khai Đáp ứng tức thời khi gia tăng số lượng người dùng

- Tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp

- Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà

- Giãm chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống

- Với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cáp như tòa nhà củ, không có khoảng không gian để thi công cáp hoặc thuê chổ để đặt văn phòng,

- Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệ thống

có dây vì tính linh động và nâng cấp cao

g) Nhược điểm

- Nhiễu:

Nhược điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu sóng radio do thời tiết, do các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn (như các nhà cao tầng, địa hình đồi núi )

- Bảo mật:

Đây là vấn đề rất đáng quan tâm khi sử dụng mạng không dây Việc vô tình truyền dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông qua lớp vật lý điều khiển khiến người khác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép Tuy nhiên

WLAN có thể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng mã tuỳ thuộc vào mức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu Ngoài ra người ta có thể sử dụng việc mã hóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật

- Phạm vi:

Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn cũng chỉ hoạt động tốt trong phạm vi vài chục met Nó chỉ phù hợp cho không gian khoảng cách nhỏ Nếu muốn

sử dụng phải sử dụng thêm thiết bị: Repeater hay AP Dẫn đến chi phí gia tăng

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng không dây, các chuẩn (và đồng thời

là các thiết bị) cho mạng không dây WLAN lần lượt ra đời và ngày càng được nângcấp, cải tiến Những chuẩn ra đời sớm nhất như IEEE 802.11 đã trở nên phổ biến Sau đó là HiperLAN, HomeRF, OpenAir và gần đây là Bluetooth Mỗi chuẩn đều mang một số đặc tính, ưu điểm riêng của nó

I Các chuẩn IEEE 802.11

1 Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) là tổ chức đi tiên

phong trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng cục bộ Đề án IEEE 802 được triển khai từ những năm 1980 mà kết quả là sự ra đời của chuẩn thuộc họ 802.x Đây là chuẩn

áp dụng riêng cho mạng cục bộ Năm 1990, Viện các kỹ sư điện và điện tử IEEE đãthành lập một uỷ ban để phát triển tiêu chuẩn cho các mạng WLAN hoạt động ở tốc độ từ 1 đến 2 Mbps Quá trình phát triển chuẩn IEEE 802.11 đã bị ảnh hưởng mạnh bởi các sản phẩm của mạng WLAN có mặt trên thị trường Vì vậy, mặc dù cần khá nhiều thời gian để hoàn thiện các tiêu chuẩn (do có khá nhiều đề xuất

mang nặng tính cạnh tranh từ phía các nhà cung cấp thiết bị), nó vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhất cho đến nay

Họ tiêu chuẩn 802.11 do IEEE phát triển định nghĩa giao diện vô tuyến giữa trạm vô tuyến và trạm gốc hay giữa hai trạm vô tuyến với nhau Chuẩn đầu tiên mà IEEE cho ra đời là IEEE 802.11 vào năm 1997 Tốc độ đạt được là 2Mbps sử dụng phương pháp trải phổ trong băng tần ISM không quản lý (băng tần dành cho công nghiệp, khoa học và y học) Họ tiêu chuẩn 802.11 có nhiều phần mở rộng trong đó

ba tiêu chuẩn IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g là quan trọng nhất, và mới đây nhất là sự ra đời của chuẩn IEEE 802.11i và IEEE 802.11n

10.IEEE 802.11b

Được đưa vào năm 1999, tiêu chuẩn IEEE 802.11b hay Wi- fi, là phần mở rộng của tiêu chuẩn 802.11 Chuẩn này cung cấp việc truyền dữ liệu trong dải tần 2.4 Ghz , với các tốc độ 1- 2 Mbps

IEEE 802.11b sử dụng phương pháp trải phổ trực tiếp DSSS Tiêu chuẩn

802.11b được xây dựng ở 2 lớp dưới cùng của mô hình OSI: PHY và lớp con MACthuộc lớp liên kết dữ liệu

Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent và Harris

đề xuất cho IEEE một chuẩn được gọi là Complementary Code Keying(CCK) CCK sử dụng một tập 64 từ các mã 8 bit, do đó 6 bit có thể được đại diện bởi bất

kỳ từ mã nào Vì là một tập hợp những từ mã này có các đặc tính toán học duy nhấtcho phép chúng được bên nhận nhận ra một cách chính xác với các kỹ thuật khác, ngay cả khi có sự hiện diện của nhiễu

Với tốc độ 5.5 Mbps sử dụng CCK để mã hoá 4 bit mỗi sóng mang, và với tốc

độ 11 Mbps mã hoá 8 bit mỗi sóng mang Cả hai tốc độ đều sử dụng QPSK làm kỹ thuật điều chế và tín hiệu ở 1.375 MSps Vì FCC điều chỉnh năng lượng đầu ra thành 1 watt Effective Isotropic Radiated Power(EIRP) Do đó với những thiết bị 802.11, khi di chuyển ra khỏi sóng radio, radio có thể thích nghi và sử dụng kỹ thuật mã hoá ít phức tạp hơn để gửi dữ liệu và kết quả là tốc độ chậm hơn

Một trong những nhược điểm của IEEE 802.11b là băng tần dễ bị nghẽn và hệ thống dễ bị nhiễu bởi các hệ thống mạng khác, lò vi ba, các loại điện thoại hoạt động ở tần số 2.4 GHz và các mạng Bluetooth Đồng thời IEEE 802.11b cũng có những hạn chế như: thiếu khả năng kết nối giữa các thiết bị truyền giọng nói,

không cung cấp dịch vụ QoS (Quality of Service) cho các phương tiện truyền

Hình 2.1: Các lựa chọn chuẩn IEEE 802.11b

IEEE 802.11b+: TI (Texas Instruments) đã phát triển một kỹ thuật điều chế

gọi là PBCC (Packet Binary Convolutional Code) mà nó có thể cung cấp các tốc độtín hiệu ở 22Mbps và 33Mbps TI sản xuất các chipset dựa trên 802.11b còn hỗ trợ PBCC 22Mbps.Các sản phẩm kết hợp các chipset này được biết như là các thiết bị 802.11b+ Chúng hoàn toàn tương thích với 802.11b, và khi giao tiếp với nhau có thể đạt được tốc độ tín hiệu 22Mbps Một sự tăng cường mà TI có thể được sử dụng giữa các thiết bị 802.11b+ là chế độ 4x, nó sử dụng kích thước gói tin tối đa lớn hơn (4000 byte) để giảm chồng lấp và tăng thông lượng

Independent Clear Channels

COFDM sử dụng 48 kênh phụ cho việc truyền dữ liệu, và 4 kênh còn lại được

sử dụng cho sửa lỗi COFDM có tốc độ truyền cao hơn và có khả năng phục hồi lỗitốt hơn, nhờ vào kỹ thuật mã hoá và sửa lỗi của nó Mỗi kênh phụ có độ rộng

khoảng 300 kHz Để mã hoá 125 kbps thì BPSK được sử dụng cho tốc độ khoảng

6000 kbps Sử dụng QPSK thì có khả năng mã hoá l6n tới 250 kbps mỗi kênh, cho tốc độ khoảng 12Mbps Bằng cách sử dụng QAM 16 mức mã hoá 4bit/Hertz, và đạt được tốc độ 24 Mbps Tốc độ 54 Mbps đạt được bằng cách sử dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bit cho mỗi vòng, và tổng cộng lên đến 1.125 Mbps cho mỗi kênh

300 kHz Với 48 kênh cho tốc độ 54 Mbps, tuy nhiên, tốc độ tối đa theo lý thuyết của COFDM là 108 Mbps.

Tất cả các băng tần dùng cho Wireless LAN là không cần đăng ký, vì thế nó dễ dàng dẫn đến sự xung đột và nhiễu Để tránh sự xung đột này, cả 802.11a và 802.11b đều có sự điều chỉnh để giảm các mức của tốc độ truyền dữ liệu Trong khi 802.11b có các tốc độ truyền dữ liệu là 5.5, 2 và 1 Mbps thì 802.11a có bảy mức (48, 36, 24, 18, 12, 9, và 6 )

12.IEEE 802.11g

Chuẩn IEEE 802.11g là một chuẩn mới, được khởi thảo từ năm 2001 nhưng mãi đến năm 2003 mới hoàn thành Mặc dù chuẩn 802.11a có tốc độ nhanh (54 Mbps), hoạt động tại băng tần cao (5 GHz ) nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là không tương thích với chuẩn 802.11b Vì thế sẽ không thể thay thế hệ thống đang dùng 802.11b mà không phải tốn kém quá nhiều IEEE đã cho ra đời chuẩn

802.11g nhằm cải tiến 802.11b về tốc độ truyền cũng như băng thông 802.11g có hai đặc tính chính sau đây:

Sử dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), để

có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ lên tới 54Mbps Trước đây, FCC (Federal Communication Commission- USA) có cấm sử dụng OFDM tại 2,4GHz Nhưng hiện nay FCC đã cho phép sử dụng OFDM tại cả hai băng tần 2.4GHz và 5GHz.Tương thích với các hệ thống 802.11b tồn tại trước Do đó, 802.11g cũng có

hỗ trợ CCK và thiết bị 802.11g cũng có thể giao tiếp với thiết bị 802.11b có sẵnMột thuận lợi rõ ràng của 802.11g là tương thích với 802.11b (được sử dụng rất rộng rãi ) và có được tốc độ truyền cao như 802.11a Tuy nhiên số kênh tối đa

mà 802.11g được sử dụng vẫn là 3 như 802.11b Bên cạnh đó, do hoạt động ở tần

số 2,4 GHz như 802.11b, hệ thống sử dụng 802.11g cũng dễ bị nhiễu như 802.11b

IEEE 802.11g+: được cải tiến từ chuẩn 802.11g, hoàn toàn tương thích với

802.11a và 802.11b, được phát triển bởi TI Khi các thiết bị 802.11g+ hoạt động với nhau thì thông lượng đạt được có thể lên đến 100Mbps

Tầm hoạt động trung bình của các chuẩn có thể đạt đến 90 mét, tùy theo tiêu chuẩn, tốc độ và điều kiện môi trường làm việc

Bảng1: Bảng tóm tắt thông số các chuẩn 802.11 thông dụng

Chuẩn WiFi Tần số

(GHz)

Tốc độ (Mbps)

Khoảng cách (m)

IEEE 802.11a 5 54

12m:

54Mb/s90m:

EEE 802.11b 2.4 11

30m:

11Mb/s90m:

IEEE 802.11g 2.4 54

15m:

54Mb/s45m:

13.IEEE 802.11i

Nó là chuẩn bổ sung cho các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g về vấn đề bảo mật Nó mô tả cách mã hóa dữ liệu truyền giữa các hệ thống sử dụng các chuẩn này 802.11i định nghĩa một phương thức mã hoá mạnh mẽ gồm Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) và Advanced Encryption Standard (AES)

14.IEEE 802.11n

Một chuẩn Wi-Fi mới đang được Liên minh WWiSE đưa ra xin phê chuẩn (dự kiến vào năm 2008), với mục tiêu đưa kết nối không dây băng thông rộng lên một tầm cao mới Công nghệ này hứa hẹn sẽ đẩy mạnh đáng kể tốc độ của các mạng cục bộ không dây (WLAN)

Liên minh WWiSE (WorldWide Spectrum Efficiency), bao gồm các công ty: Airgo Networks, Bermai, Broadcom, Conexant Systems, STMicroelectronics và Texas Instruments, cho biết công nghệ Wi-Fi mới đang được nhóm thảo luận

802.11n của Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) xem xét Đây là bộ phận giám sát một chuẩn Wi-Fi thế hệ kế tiếp có khả năng duy trì tốc độ trao đổi dữ liệu

không dây vượt mức 100Mbps

Chuẩn Wi- Fi đề xuất dựa trên công nghệ MIMO- OFDM ( multiple input, multiple output- orthogonal frequency division multiplexing), cung cấp tốc độ cao hơn bằng cách sử dụng hai anten ở mỗi đầu của tín hiệu (một để truyền, một để nhận), thay vì một anten ở mỗi đầu như hiện nay.

Công nghệ MIMO sẽ là thành phần cốt yếu của chuẩn 802.11n, cung cấp phạm vi phủ sóng WLAN ổn định hơn với tỷ lệ truyền dữ liệu siêu nhanh Nó sẽ cho phép người dùng thực hiện nhiều công việc hơn với Wi- Fi, đặc biệt trong các ứng dụng đa phương tiện

WWiSE cho biết công nghệ mới có thể đạt tỷ lệ truyền tối đa lên đến 135Mbpstrong cấu hình tối thiểu 2 nối 2 (two- by- two), và tỷ lệ này có thể lên tới 540Mbps qua 1 cấu trúc MIMO 4 nối 4 (four- by- four) và độ rộng kênh truyền 40MHz

VI Cấu trúc cơ bản của WLAN IEEE 802.11

Một mạng WLAN 802.11 thông thường gồm bốn thành phần chính: Hệ thống phân phối (DS), Điểm truy nhập (AP), Môi trường vô tuyến (WM) và Các trạm STA

Hình.2.3: Các thành phần vật lý cơ bản của WLAN

1 Hệ thống phân phối (Distribution System)

Thành phần kiến trúc dùng để kết nối các nhóm dịch vụ với nhau và tích hợp với các mạng LAN để tạo thành một mạng mở rộng được gọi là Hệ thống phân phối DS Hay nói cách khác, DS sử dụng để kết nối các BSS với nhau, để điều phốithông tin đến các trạm đích

Một DS cho phép hỗ trợ các thiết bị di động bằng cách cung cấp các dịch vụ logic cần thiết giám sát địa chỉ để chuyển đổi đích và tích hợp nhiều BSS Dữ liệu

di chuyển giữa một BSS và DS qua một AP Các địa chỉ được AP sử dụng để trao đổi thông tin trên môi trường vô tuyến WM và trên môi trường hệ thống phân phối DSM không nhất thiết phải giống nhau

WLAN phân tích một cách logic môi trường vô tuyến với môi trường hệ

thống phân phối Mỗi môi trường logic khác nhau được sử dụng cho mỗi mục đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau

Trong thực tế, hệ thống phân phối được xem như sự kết hợp giữa cầu nối (bridge) và môi trường hệ thống phân phối Nó là các mạng xương sống

(backbone), sử dụng để chuyển các gói tin giữa các điểm truy nhập

15.Điểm truy nhập (Access Points)

Thiết bị gọi là điểm truy nhập đóng vai trò như là cầu nối giữa mạng WLAN với trường bên ngoài Chức năng chính của điểm truy nhập là mở rộng mạng (mở rộng một vùng phủ sóng vô tuyến) Các điểm truy nhập bổ sung có thể được triển khai trong một toà nhà hay khuôn viên trường đại học nhằm tạo ra các vùng truy nhập vô tuyến rộng lớn

Điểm truy nhập hỗ trợ khả năng truy nhập tới hệ thống phân phối bằng cách cung cấp các dịch vụ bổ sung để nó hoạt động như một trạm cơ sở Ngoài ra điểm truy nhập cũng đóng vai trò phân bố trong các cấu hình mạng không ngang hàng

16.Môi trường vô tuyến (Wireless Medium)

Là môi trường truyền các sóng điện từ mang thông tin từ trạm này đến trạm khác Đây chính là môi trường không khí

h) Các trạm (Station)

Các mạng WLAN được thiết kế và xây dựng nhằm mục đích kết nối các trạm với nhau Trạm có thể là những thiết bị như máy tính, điện thoại cầm tay hay bất cứthiết bị nào có giao diện vô tuyến

❖ Basic service set (BSS)

802.11 định nghĩa BSS như một khối kết cấu cơ bản của mạng WLAN Hình 2.4 biểu diễn hai BSS, mỗi BSS có hai trạm

Hình 2.4: Cấu trúc cơ bản của WLAN

BSS chỉ gồm một nhóm các trạm không dây truyền thông với nhau trong một phạm vi giới hạn, được xác định bởi các đặc tính của môi trường truyền Khi một trạm nằm trong vùng phục vụ, nó có thể liên lạc với tất cả các thành phần khác trong BSS Nếu một trạm di chuyển ra ngoài BSS của nó, nó sẽ không liên lạc trực tiếp được với các thành viên khác của BSS

VII Mô hình của WLAN IEEE 802.11

Hai mô hình cơ bản sử dụng cho WLAN là mạng Ad- hoc và mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure) Hai mô hình này có sự khác biệt nhau rõ ràng về giới hạn không gian sử dụng, cách quản lý mạng, kiến trúc mạng

17 Ad- hoc hay còn gọi là IBSS (Independent Basic Service Set)

Ad- hoc là mô hình mạng mà trong đó chỉ bao gồm các máy trạm, không có Access Point Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng, các nút

di động trao đổi thông tin trực tiếp với nhau thông qua các bộ biến đổi vô tuyến Về

cơ bản, hai máy tính được trang bị thêm Card adapter vô tuyến có thể hình thành một mạng độc lập khi chúng ở trong dải tần của nhau Mô hình này rất thích hợp cho việc kết nối một nhóm nhỏ các thiết bị và không cần phải giao tiếp với các hệ thống mạng khác, như trong các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời Các mạng hình thành theo nhu cầu như vậy không cần thiết phải quản lý hay thiết lập cấu hình từ trước Nút di động có thể truy cập vào các tài nguyên của các máy khác mà không phải qua một máy chủ trung tâm Tuy nhiên chúng có thể có những nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều nghe được lẫn nhau

Hình 2.5: Mô hình Ad- hoc

18 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set)

Infrastructure BSS là một mô hình mở rộng của một mạng WLAN đã có bằng cách sử dụng điểm truy cập Access Point, các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các điểm truy nhập Điểm truy cập AP đóng vai trò vừa là cầu nối của mạng WLAN với các mạng khác vừa là trung tâm điều khiển sự trao đổi thông tin trong mạng Điểm truy cập giúp truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị trong một vùng lớn hơn Phạm vi và số thiết bị sử dụng trong mạng cơ sở

hạ tầng tuỳ thuộc vào chuẩn sử dụng và sản phẩm của các nhà sản xuất Trong mô hình mạng cơ sở hạ tầng có thể có nhiều AP để tạo ra một mạng hoạt động trên phạm vi rộng hay chỉ có duy nhất một Access Point cho một phạm vi nhỏ như trong một căn nhà, một toà nhà Mạng cơ sở hạ tầng có hai lợi thế chính so với mạng độc lập IBSS:

• Infrastructure được thiết lập phụ thuộc vào tầm hoạt động của AP Vì vậy, muốn thiết lập WLAN tất cả các thiết bị di động bắt buộc phải nằm trong vùng phủsóng của AP và mọi công việc giao tiếp mạng đều phải thông qua AP Ngược lại, kết nối trực tiếp IBSS trong mạng ad- hoc giúp hạn chế thông tin truyền và nhận của mạng nhưng chi phí lại gia tăng ở tầng vật lý bởi vì tất các thiết bị đều luôn luôn phải duy trì kết nối với tất cả các thiết bị khác trong vùng dịch vụ

• Trong mạng cơ sở hạ tầng , AP còn cho phép các station chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng Các AP được thông báo khi một station chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng và tạo frame đệm cho chúng Các thiết bị chú trọng sử dụng năng lượng (Battery- operated) có thể chuyển bộ thu phát tín hiệu của mình sang chế độ nghỉ và khi hoạt động lại sẽ nhận được tín hiệu được khôi phục từ các frameđệm lưu trong AP

27

Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15 % cho phép các trạm di động

có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất Các máy trạm sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối

Việc thiết kế WLAN sẽ tương đối đơn giản nếu thông tin về mạng và quản lý cùng nằm trong một vùng Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều khiển

và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng,quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng Tuy nhiên giao thức

đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nút khác nằm trong cùng vùng với điểm truy nhập như trong mô hình mạng Ah- hoc Trong trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút phát gốc và sau đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ làm giảm hiệu quả

truyền dẫn và tăng trễ truyền dẫn Tuy nhiên các hệ thống như vậy thường cung cấpcác thông lượng dữ liệu cao hơn, vùng phủ sóng rộng hơn và có thể phục vụ các lưu lượng video, thoại với thời gian thực Ngoài ra một điểm truy nhập nằm ở vị trí thích hợp có thể giảm tối thiểu được công suất phát và giải quyết được các vấn đề của nút ẩn một cách hiệu quả Vì WLAN sử dụng các giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSMA/CA nên có thể các nút trong mạng cơ sở yêu cầu chỉ

truyền gói tới điểm truy nhập Sau đó điểm truy nhập sẽ chuyển tiếp các gói tới đúng địa chỉ đích

19 Mô hình mạng mở rộng ESS (Extended Service Set)

Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kỳ thông qua ESS.Một ESS là một tập hợp của các Infrastructure BSS nơi mà các Access Point giao tiếp với nhau để chuyển lưu lượng từ một BSS tới một BSS khác để làm cho việc dichuyển dễ dàng của các trạm giữa các BSS

Access Point thực hiện việc giao tiếp thông qua hệ thống phân phối Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point mà nó xác định đích đến cho lưu lượng được nhận từ một BSS Hệ thống phân phối xác định lưu lượng nên đượctiếp sóng trở lại một đích đến trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống phân phối tới một Access Point khác, hoặc gửi tới mạng có dây tới đích đến không nằm trong ESS Các thông tin nhận bởi Access Point từ hệ thống phân phối được truyền tới BSS để được nhận bởi trạm đích

20.Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.11

từ trạm này đến trạm khác qua môi trường truyền Lớp vật lý PHY được chia thành

2 phân lớp và thực thể chức năng quản lý lớp vật lý:

- PMD (Physical Medium Depentdant): Phân lớp phụ thuộc môi trường vật lý

Xử lý các thuộc tính của môi trường vô tuyến (tức là các phương pháp trải phổ) và xác định cách phát và thu dữ liệu thông qua môi trường (ví dụ như điều chế

và mã hoá)

- PLCP (Physical Layer Covergence Procedure): Phân lớp hội tụ lớp vật lý.Xác định phương pháp chuyển đổi các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MACvào một khuôn dạng gói thích hợp cho phân lớp PMD Nó cũng có thể thực hiện cảm biến sóng mang (ấn định kênh) cho phân lớp MAC

Thực hiện quản lý các chức năng lớp vật lý kết hợp với các thực thể quản lý MAC

Tóm lại PHY cung cấp ba chức năng:

Đầu tiên, PHY cung cấp một giao diện để trao đổi các frame với lớp MAC ở

trên cho việc truyền và nhận dữ liệu

Thứ hai, PHY sử dụng điều chế sóng mang tín hiệu và phổ trải rộng để truyền

các frame dữ liệu qua môi trường vô tuyến

Thứ ba, PHY cung cấp một dấu hiệu cảm ứng sóng mang trở lại MAC để kiểm

tra hoạt động trên môi trường

802.11 cung cấp ba định nghĩa PHY khác nhau: cả FHSS và DSSS hỗ trợ tốc

độ dữ liệu 1 Mbps và 2 Mbps Một sự mở rộng của kiến trúc 802.11 (802.11a) định nghĩa các kỹ thuật đa thành phần có thể đạt được tốc độ dữ liệu tới 54 Mbps Một

sự mở rộng khác (802.11b) định nghĩa tốc độ dữ liệu 11 Mbps và 5.5 Mbps tận dụng một sự mở rộng tới DSSS được gọi là High Rate DSSS (HR/DSSS) 802.11b còn định nghĩa một kỹ thuật thay đổi tốc độ mà từ mạng 11 Mbps xuống còn 5.5 Mbps, 2 Mbps, hoặc 1 Mbps dưới các điều kiện nhiễu hoặc để hoạt đông với các lớp PHY 802.11 thừa kế

Khác với các mạng có dây truyền thống, mạng không dây truyền dữ liệu thôngqua môi trường mạng qua hình thức phát xạ sóng điện từ trường Yêu cầu chung là vùng phủ sóng phải rộng, đủ đáp ứng được các nhu cầu của người sử dụng Hai loạimôi trường được sử dụng rộng rãi nhất cho các ứng dụng vùng cục bộ là sóng hồngngoại và sóng vô tuyến Hầu hết các máy tính cá nhân hiện nay đều có cổng hồng ngoại cho phép kết nối nhanh tới máy in và các thiết bị ngoại vi khác

Tuy nhiên sóng hồng ngoại có một số hạn chế, nó sẽ dễ bị cản trở bởi tường ngăn hoặc vật cản Còn sóng vô tuyến lại có thể xâm nhập qua hầu hết các vật chướng ngại trong phòng và cho vùng bao phủ rộng Do đó, hầu hết các sản phẩm 802.11 trên thị trường hiện nay đều sử dụng sóng vô tuyến để truyền phát thông tin

i) Phân lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC

Đặc trưng nhất của IEEE 802.11 chính là lớp con MAC Lớp con MAC quy định các phương thức truy nhập kênh, truyền khung dữ liệu và tương tác với môi

trường mạng bên ngoài Giống như Ethernet, 802.11 sử dụng phương thức đa truy cập cảm nhận sóng mang để điều khiển việc truy nhập môi trường truyền Tuy nhiên, do sự phức tạp của môi trường vô tuyến nên giao thức của nó cũng phức tạp hơn.

j) Chức năng lớp con MAC

Kiến trúc của lớp con MAC trong tiêu chuẩn IEEE 802.11 bao gồm hai chức năng phối hợp cơ bản (Hình 2.9):

- Chức năng phối hợp phân bố DCF (Distribution Coordiration Funtion)

- Chức năng phối hợp theo điểm PCF (Point Coordiration Funtion)

Mỗi chức năng định nghĩa một phương thức hoạt động khác nhau cho trạm muốn truy nhập vào môi trường không dây Chức năng phối hợp được hiểu như là chức năng quyết định việc khi nào một trạm ở trong BSS được phép truyền hay nhận một phân đoạn đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDU) ở môi trường vô

tuyến

Chế độ hoạt động DCF là bắt buộc đối với tất cả các ứng dụng, còn chức năng PCF là tuỳ chọn, DCF không sử dụng bất cứ loại điều kiện trung tâm nào, bản chất của nó là một giao thức MAC đa truy cập cảm nhận sóng mang có tránh xung đột CSMA/CA Chế độ còn lại PCF sử dụng trạm nền để điều khiển toàn bộ các hoạt động trong ô, nó hoạt động tương tự như một hệ hở vòng

Hình 2.10: Mô hình phân lớp MAC

k) Đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát

Truyền dẫn 1 hoặc 2 Mbps

Tiêu đề MPDU

(30 octet)

Dư liệu người dùng (0-2312 octet)

Chuôi kiểm tra khung (4 octet)

Điều khiển khung

(2 octet) Nhận dạng khoảng thời gian (2 octet)

Đia chỉ 1 (6 octet)

Đia chỉ 2 (6 octet)

Đia chỉ 3 (6 octet)

Chuôi điều khiển (2 octet)

Đia chỉ 4 (6 octet)

Hình 2.10: Khuôn dạng đơn vị dữ liệu giao thức MAC tổng quát

Bảng 2: Thông tin cho các trường dữ liệu khác nhau trong phần tiêu đề MPDU

Điều khiển khung

Phiên bản hiện tại của tiêu chuẩn, các gói được nhận hoặc gửi đi tới hệ thống phân phối, quản lý nguồn, phân mảnh, gói mã hoá và nhận thực.

Khoảng thời gian/Nhận dạng

Khoảng thời gian của vector phân phối mạng, nhận dạng nút đang hoạt động ở chế độ bảo vệ nguồn.

Các trường địa chỉ 1-4 Các địa chỉ của BSSID, đích, nguồn, bộ phát, và

bộ thu.

Chuỗi điều khiển Chuỗi số của gói và phân đoạn gói.

Hình 2.10 biểu diễn khuôn dạng của đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát (MPDU) Các trường Địa chỉ 2, Địa chỉ 3, Điều khiển chuỗi, Địa chỉ 4 và

dữ liệu người dùng chỉ có trong một số trường hợp nhất định MPDU được bảo vệ độc lập bởi các bit kiểm tra lỗi Có ba kiểu gói:

• Các gói dữ liệu;

• Các gói điều khiển (ví dụ như các gói RTS, CTS, ACK);

RTS: gói yêu cầu để gửi, sử dụng để khai báo cho các trạm tránh đụng độ.CTS: xóa để gửi, gói CTS được truyền từ trạm khai báo trong gói tin RTS để các trạm khác biết được 1 gói tin sắp được truyền

ACK: gói tin được sử dụng để xác nhận gói tin đã được nhận thành công

• Các gói quản lý (ví dụ như đèn hiệu)

Thông tin cho bởi các trường khác nhau trong phần tiêu đề MPDU được liệt

kê trong Bảng 2

l) Các khoảng thời gian liên khung

Quyền ưu tiên truy nhập tới môi trường vô tuyến được điều khiển thông qua các khoảng không gian giữa các khung truyền, gọi là các khoảng thời gian liên khung IFS (Inter Frame Space) Các giá trị IFS được xác định bởi lớp vật lý Một trạm xác định xem môi trường có rỗi không thông qua chức năng phát hiện sóng mang trong khoảng thời gian chỉ định Có ba loại thời gian liên khung thường được

sử dụng để cung cấp các mức logic ưu tiên khác nhau cho việc truy nhập đến

phương tiện vô tuyến đó là:

- SIFS (Short Inter Frame Space) khoảng thời gian liên khung ngắn

SIFS là khoảng thời gian ngắn nhất, thường sử dụng cho khung ACK, CTS, MPDU thứ hai hoặc tiếp sau của một khối phân đoạn

SIFS sẽ được sử dụng khi các trạm đã chiếm được môi trường và cần giữ trong một khoảng thời gian để thực hiện trao đổi khung Sử dụng khe thời gian ngắn nhất giữa các lần truyền khung sữ ngăn cho các trạm khác cố gắng truy nhập môi trường, những trạm này đã được yêu cầu chỉ trong một khoảng thời gian dài hơn, điều này tạo điều kiện ưu tiên để hoàn thành một chu trình trao đổi khung

- PIFS (PCF Inter Frame Space) khoảng thời gian liên khung PCF

PIFS sẽ được sử dụng trong các hoạt động của các trạm theo PCF để tăng quyền ưu tiên truy nhập đến phương tiện tại thời điểm đầu của khoảng tranh chấp Một trạm sử dụng PCF sẽ được cho phép truyền sau khi cơ chế cảm nhận sóng mang của nó xác nhận rằng

- DIFS (DCF Inter Frame Space) khoảng thời gian liên khung DCF

Được sử dụng trong khung hoạt động của các trạm dưới DCF để truyền các khung dữ liệu MPDU và khung quản lý Một trạm sử dụng DCF sẽ được cho phép truyền sau khi cơ chế cảm nhận sóng mang của nó xác nhận rằng môi trường rỗi sau một khoảng thời gian

m) Chức năng phối hợp phân bố DCF

Phương thức truy nhập cơ bản của MAC WLAN IEEE 802.11 là DCF được biết với dưới tên đa truy nhập cảm nhận sóng mang với cơ chế tránh xung đột DCF có thể được áp dụng ở tất cả các STA, sử dụng cho cả cấu hình IBSS lẫn cấu hình mạng cơ sở hạ tầng

Hình 2.11: Chức năng phối hợp phân bố DCF

Khi một STA muốn truyền tín hiệu, nó sẽ nghe môi trường để xác định xem liệu có một STA khác đang truyền hay không Nếu môi trường được xác định là không bận, quá trình chuyển đổi có thể diễn ra Cơ chế trruy nhập CSMA/CA bắt buộc phải có một khe thời gian tối thiểu tồn tại giữa các khung truyền đi liên tục

Một STA đang truyền phải đảm bảo rằng môi trường đang rỗi trong khoảng thời gian này trước khi truyền Nếu môi trường được xác định là bận, STA sẽ chờ cho kết thúc quá trình truyền hiện tại Sau khi chờ, hoặc trước khi cố gắng truyền lại ngay lập tức sau một lần truyền thành công, STA sẽ chọn một khoảng thời gian ngừng (backoff) ngẫu nhiên và sẽ giảm bộ đếm thời gian ngừng.

Giao thức truy nhập môi trường cơ sở là DCF, nó cho phép chia sẻ phương tiện tự động giữa các PHY tương thích thông qua sử dụng cơ chế CSMA/CA và một thời gian ngưng ngẫu nhiên sau một trạng thái môi trường bận Thêm vào đó tất cả các lưu lượng trực tiếp sử dụng xác nhận (khung ACK) tích cực mà tại đó việc truyền dẫn lại được lên kế hoạch bởi bên gửi nếu không nhận được ACK nào

Giao thức CSMA/CA được thiết kế để giảm xác suất xung đột giữa nhiều STA cùng truy nhập một môi trường, tại thời điểm xung đột có khả năng xảy ra lớn.Chỉ ngay sau khi phương tiện chuyển sang rỗi là thời điểm mà xác suất xảy ra xungđột lớn nhất Điều này xảy ra là do có nhiều STA đang chờ môi trường trở lại Đây

là tình huống đòi hỏi thủ tục ngưng ngẫu nhiên để giải quyết các xung đột môi trường

Phát hiện sóng mang có thể thực hiện bằng cơ chế vật lý hoặc cơ chế ảo.

Cơ chế phát hiện sóng mang ảo đạt được bằng cách phân tán thông tin yêu cầugiữ trước, thông tin này thông báo về sử dụng sắp tới của môi trường Trao đổi các khung RTS và CTS trước khung dữ liệu thực sự là cách để phân tán thông tin giữ trước môi trường Các khung RTS và CTS chứa một trường thời gian/ID định nghĩakhoảng thời gian mà môi trường sẽ được giữ trước để truyền khung giữ liệu thực vàtrả về khung ACK Tất cả các trạm STA nằm trong phạm vi nhận của STA nguồn (truyền RTS) hoặc STA đích (truyền CTS) sẽ biết được yêu cầu giữ môi trường

Do đó một STA có thể không phải là đích nhận dữ liệu của STA nguồn vẫn có thể biết được về sự sử dụng môi trường trước mắt

Một cách khác để phân tán thông tin giành trước môi trường là trường thời gian/ ID trong khung trực tiếp Trường này đưa ra thời gian mà môi trường sẽ bị chiếm, hoặc là tới thời điểm kết thúc của ACK tiếp theo, hoặc trong trường hợp chuỗi phân đoạn là thời điểm kết thúc của ACK tiếp sau phân đoạn kế tiếp

Việc trao đổi RTS/CTS thực hiện theo kiểu xem xét xung đột nhanh và kiểm tra đường truyền dẫn Nếu STA phát RTS không nhận được CTS, STA nguồn có thểlặp lại quá trình nếu khung dữ liệu dài được truyền đi và không nhận được ACK.Một lợi điểm khác nữa của cơ chế RTS/CTS là khi nhiều BSS tận dụng cùng một kênh xếp chồng Cơ chế giữ trước môi trường làm việc qua các ranh giới BSA.

Cơ chế RTS/CTS cũng có thể tăng cường khả năng hoạt động trong một điều kiện đặc thù khi tất cả các STA đều có thể nhận từ AP, nhưng không thể nhận từ các STA khác trong BSS

n) Chức năng phối hợp điểm PCF

Ngoài DCF, MAC cũng có thể kết hợp một phương pháp truy nhập tuỳ chọn gọi là PCF, nó chỉ có thể sử dụng trên các cấu hình mạng cơ sở hạ tầng Phương pháp truy nhập này sử dụng một bộ phối hợp điểm PC (Point Coordiration) hoạt động tại điểm truy nhập của BSS để xác định trạm nào sẽ được phép truyền Về cơ bản, giao thức này hoạt động giống như sự thăm dò (Polling), trong đó PC đóng vaitrò của bộ phận điều khiển thăm dò

Hình 2.12: Chức năng phối hợp điểm PCF

PCF sử dụng cơ chế phát hiện sóng mang ảo được hỗ trợ bởi một cơ chế ưu tiên truy nhập PCF sẽ phân tán thông tin trong các khung quản lý (Beacom

Frame), để thu được quyền quản lý môi trường bằng cách đặt ra các vector cấp phátmạng NAV trong các trạm Thêm vào đó, tất cả các truyền dẫn khung dưới sự điều khiển của PCF đều sử dụng khoảng thời gian liên khung IFS nhỏ hơn thời gian IFS cho các khung được truyền đi thông qua DCF Việc sử dụng thời gian liên khung IFS nhỏ hơn có nghĩa là lưu lượng phối hợp điểm sẽ có quyền ưu tiên truy nhập phương tiện truyền thông lớn hơn các trạm trong chế độ hoạt động trong BSS dưới phương pháp truy nhập DCF