Khảo Sát Hệ Thống Wlan (Wireless Local Area Network.docx

LỜI NÓI ĐẦU 1 Báo cáo thực tập cuối khóa GVHD Ths Đặng kiều Linh LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay chúng ta đang sống và làm việc trong một thế giới đầy năng động Trong thế giới đó việc con người k[.]

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay chúng ta đang sống và làm việc trong một thế giới đầy năng động.Trong thế giới đó việc con người kết nối với nhau liên tục để trao đổi thông là một nhucầu thiết yếu Để đáp ứng nhu cầu đó mạng không dây ra đời và nó đã làm tốt nhiệmvụ của mình Người ta đã nghiên cứu và phát triển nhiều chuẩn kết nối không dây khácnhau để phù hợp với các nhu cầu kết nối khác nhau của con người Ngày càng cónhiều bước tiến lớn trong công nghệ của mạng không dây Mạng không dây đã vàđang phát triển rất mạnh mẽ

Wireless Lan là một trong những công nghệ truyền thông không dây được ápdụng cho mạng cục bộ Sự ra đời của nó khắc phục những hạn chế mà mạng nối dâykhông thể giải quyết được

Dựa trên chuẩn IEEE 802.11 mạng WLan đã đi đến sự thống nhất và trở thànhmạng công nghiệp, từ đó được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sócsức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học Ngành công nghiệp này đãkiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tính notebook để truyềnthông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung để xử lý Ngày nay, mạng WLANđang được đón nhận rộng rãi như một kết nối đa năng từ các doanh nghiệp Lợi tứccủa thị trường mạng WLAN ngày càng tăng

Với những đặc điểm như vậy trong tương lai WLAN sẽ còn có những bướcphát triển lớn hơn nữa Vì vậy em đã chọn WLAN làm đề tài tốt ngiệp cho mình

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện- Điện Tử, đặc biệt là côĐặng kiều Linh, người thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong quátrình thực hiện đồ án Trong quá trình thực hiện đề tài, do hạn chế về kiến thức cũngnhư kinh nghiệm thực tế nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong sự đóng góp ýkiến quý báo của quý thầy cô cùng các bạn để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn

EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

Trang 2

NHẬN XÉT

(Của giảng viên hướng dẫn)

Trang 3

TÓM TẮT BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Tên đồ án : Khảo sát hệ thống Wlan (Wireless local area network) và ứng dụng vào thực tế.

Trang đánh giá thực tập của giáo viên hướng dẫn

Trang đánh giá thực tập của đơn vị thực tập

Phần I : Giới thiệu về đơn vị thực tập và quá trình thực tập

1/ Quá trình hình thành

2/ Công ty cổ phần Viễn thông thế hệ mới

3/Lĩnh vực hoạt động

4/ Chính sách & Chất lượng

5/ Quá trình thực tập ở đơn vị

Phần II : Nội dung đề tài

 Nghiên cứu các vấn đề về mạng cục bộ không dây như:-Các lợi ích mà mạng mang lại

-Tính ưu việt -Nhược điểm của mạng và các phương hướng khắc phục-Các kỹ thuật được sử dụng

-Các chuẩn của mạng-Vấn đề về an toàn mạng

 Triển khai lắp đặt một hệ thống mạng cục bộ không dây cho một công ty nhỏ:

- Khảo sát thực tiễn tòa nhà công ty

- Đưa ra phướng án triển khai

- Tiến hành lắp đặt thiết bị Phần III Kết luận và cảm tưởng sau quá trình thực tập

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

Phần I : Giới thiệu về đơn vị thực tập và quá trình thực tập . 1/ Quá trình hình thành………8

2/ Công ty cổ phần Viễn thông thế hệ mới……… 8

3/Lĩnh vực hoạt động ……… 9

4/ Chính sách & Chất lượng……… 10

5/ Quá trình thực tập ở đơn vị………11

Phần II Nội dung thực tập : Đề tài: Khảo sát hệ thống Wlan (Wireless local area network) và ứng dụng vào thực tế. CHƯƠNG I : TỔNG QUAN MẠNG KHÔNG DÂY 11

1.1 Mở đầu 11

1.2 Phân loại mạng không dây 12

1.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây 12

1.4 Vài nét về một số mạng không dây 13

1.4.1 WPAN 13

1.4.2 WLAN 15

1.4.3 WMAN (công nghệ WiMax) 15

1.4.3.1 WiMax với Wi-Fi 17

1.4.3.2 WiMax với HiperMAN của ETSI 17

1.4.3.3 Những ứng dụng dành cho công nghệ WiMax 18

Trang 5

1.4.3.4 Sự cần thiết và tầm quan trọng của WiMax cho vô tuyến băng rộng cố

định và vô tuyến băng rộng di động 18

CHƯƠNG II : MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY 16

2.1 Tổng quan về Wlan 19

2.1.1 WLAN là gì? 19

2.1.2 Lịch sử phát triển 19

2.1.3 Các lợi ích của mạng WLAN 20

2.1.4 Mạng Wlan và mạng hữu tuyến 20

2.2 Các mô hình mạng Wlan 22

2.2.1 Mô hình mạng độc lập (Independent Basic Service Sets) 22

2.2.2 Mô hình mạng cơ sở (Basic Service Sets ) 23

2.2.3 Mô hình mạng mở rộng ( Extended Service Set) 24

2.3 Truyền dữ liệu trong mạng Wlan 25

2.3.1 Các sóng mang dung trong truyền dữ liệu 26

2.3.1.1 Sóng hồng ngoại 26

2.3.1.2 Wireless lượng tử 27

2.3.1.3 Tia hồng ngoại khuếch tán 27

2.3.2 Kỹ thuật băng hẹp tần số cao 27

2.3.2.1 Kỹ thuật radio tổng hợp 28

2.3.2.2 Hoạt động đa tần 28

2.3.3 Các kỹ thuật truyền dữ liệu 28

2.3.3.1 Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum) 28

2.3.3.2 Trải phổ chuỗi trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum) 29

2.4 Các thiết bị hạ tầng mạng Wlan 30

2.4.1 Card mạng không dây (Wireless NIC) 30

2.4.2 Các điểm truy cập (Access Point) 31

2.4.3 Bridge không dây( WBridge) 32

2.4.2 Các router điểm truy cập (Access Point Router) 33

2.5 Các chuẩn thông dụng của mạng Wlan 34

2.5.1 Các chuẩn IEEE 802.11 34

2.5.1.1 Mô tả các lớp chuẩn IEEE 802.11 34

2.5.1.2 Nguồn gốc ra đời chuẩn 802.11 36

2.5.1.3 IEEE 802.11b 37

2.5.1.4 IEEE 802.11a 38

2.5.1.5 IEEE 802.11g 38

2.5.1.6 IEEE 802.11i 39

2.5.1.7 IEEE 802.11n 39

2.5.2 Chuẩn HiperLan 40

2.5.3 Chuẩn HomeRF 40

Trang 6

2.6 Ứng dụng của hệ thống Wlan 41

2.6.1 Vai trò truy cập (Access role) 41

2.6.2 Mở rộng mạng 42

2.6.3 Kết nối các toà nhà 43

2.6.4 Văn phòng nhỏ- Văn phòng gia đình (Small Office-Home Office) 44

2.6.5 Văn phòng di dộng (Mobile Offices) 44

CHƯƠNG III : BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY 45

3.1 Tại sao phải bảo mật mạng không dây ? 45

3.2 Các phương thức tấn công vào mạng 45

3.2.1 Tấn công không qua chứng thực 45

3.2.2 Tấn công truyền lại 46

3.2.3 Giả mạo AP 46

3.2.4 Tấn công dựa trên sự cảm nhận sóng mang vật lý 47

3.2.5 Giả địa chỉ Mac 48

3.2.6 Tấn công từ chối dịch vụ 48

3.3 Các phương pháp bảo mật mạng Wlan 48

3.3.1 Firewall ; các phương pháp lọc 48

3.3.1.1 Lọc SSID 49

3.3.1.2 Lọc địa chỉ MAC 50

3.3.1.3 Circumventing MAC Filters 51

3.3.1.4 Lọc giao thức 51

3.3.2Xác thực 52

3.3.3 Mã hóa dữ liệu nguồn 53

3.3.3.1 WEP 53

3.3.3.2 WPA (Wifi Protected Access) 56

3.3.3.3 WPA2 57

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ - TRIỂN KHAI - SỬ DỤNG MẠNG WLAN 59

4 1 Thiết kế 59

4.1.1 Các yêu cầu về AP 59

4.1.2 Tách kênh 60

4.1.3 Xác đinh các vật cản xung quanh 60

4.1.4 Xác định các nguồn giao thoa 60

4.1.5 Xác định số lượng AP 61

4.2 Triển khai AP 61

4.3 Các vấn đề liên quan khi sử dụng WLAN 63

4.3.1 Nút ẩn 63

4.3.2 Theo dõi công suất 64

4.3.3 Các nguồn nhiễu vô tuyến 65

4.3.4 Các vật cản lan truyền tín hiệu 65

Trang 7

4.4 Một số phương pháp nâng cao chất lượng WLAN 65

4.4.1 Xây dựng cấu hình đa kênh 66

4.4.2 Khai thác đa kênh cho WLAN 2,4 GHz, WLAN DSSS 2,4 GHz 66

4.4.3 Giảm tốc độ dữ liệu (Fall back) 66

4.4.4 Lọc lưu lượng mạng 67

4.4.5 Phủ sóng và chuyển vùng 67

4.4.6 Cân bằng tải 68

4.4.7 Bảo vệ truy nhập vô tuyến 68

4.5 Vài nét về các điểm HotSpot 69

4.5.1 HotSpot là gì? 69

4.5.2 Để tham gia vào một điểm HotSpot thì ta cần có những gì ? 69

4.5.3 Làm thế nào để tìm thấy các điểm HotSpot? 69

4.5.4 Làm thế nào để tham gia vào một HotSpot ? 70

4.5.5 Vấn đề bảo mật tại các điểm HotSpot 70

4.6 Khắc phục một số khó khăn khi sử dụng mạng không dây 70

4.6.1 Lắp khoảng trống khắc phục lỗ đen Wi-Fi 71

4.6.2 Loại bỏ các lỗ đen WI-FI 71

4.6.3 Tránh lỗi của Wi-Fi trong windows XP 72

4.6.4 Mở rộng tầm phủ sóng 73

4.6.5 Nhiễu phát sinh từ người sử dụng khác 73

4.7 Tình hình sử dụng WLAN & WiMax 74

4.7.1 Trên thế giới 74

4.7.2 Tại Việt Nam 75

CHƯƠNG V : TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MẠNG CHO NEW VISION TECHNOLOGY 77

5.1 Khảo sát hiện trạng của công ty 77

5.2 Phương án triển khai 77

5.2.1 Thiết kế 77

5.2.2 Cài đặt 78

CHƯƠNG VI : TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84

6.1 Kết luận 84

6.2 Hướng phát triển 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT ANH Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang 8

Hình 1.1 : Mạng WPAN……….……… ……… 15

Hình 1.2 : Mô hình ứng dụng cố định của WIMAX……… … 17

Hình 2.1 : Mô hình mạng độc lập……… ….………… 20

Hình 2.2 : Mô hình mạng cơ sở……… …….………23

Hình 2.3 : Mô hình mạng mở rộng……… ….…….……… 24

Hình 2.4 : Quy trình truyền tín hiệu trong mạng wlan………….…….…….…… 25

Hình 2.5 : Trải phổ nhảy tần……… …….29

Hình 2.6 : Trải phổ chuỗi trực tiếp……….…… …….30

Hình 2.7 : Wireless NIC……… 31

Hình 2.8 : Access Point……… ……32

Hình 2.9 : Wireless Bridge……… ….33

Hình 2.10 : Access Point Router……… … …… ….………34

Hình 2.11 : DCF……… … ….….35

Hình 2.12 : PCF……… ……… ………… ….36

Hình 2.13 : Access Role ……… ……….……… ….……44

Hình 2.14 : Mở rộng mạng……… ……… …… 45

Hình 2.15 : Kết nối các toà nhà………… ……… ….… 46

Hình 2.16 : SOHO Wireless LAN……… …… ……47

Hình 2.17 : Văn phòng di động……… … 47

Hình 3.1 : Tấn công man in the middle……….……… …… 50

Hình 3.2 : Lọc địa chỉ MAC……… …… 54

Hình 3.3 : Lọc giao thức……… ………….57

Hình 3.4 : Quy trình mã hóa WEP sử dụng RC……… ….……… 59

Hình 4.1 : Mô hình Hospot……… ………78

Hình 4.2 : Khắc phục lỗ đen Wifi……… ………… 80

Hình 5.1 : Sơ đồ triển khai lắp đặt mạng cho tòa nhà……… …… …88

Hình 5.2 : Giao diện AP……… … 89

Hình 5.3 : Thiết lập các thông số cần thiết……… ………90

Hình 5.4 : Cấu hình mặc định trên AP……… ……… 90

Hình 5.5: Kết quả khi hoàn tất cài đặt địa chỉ mạng……….91

Hình 5.6 : Thẻ Wireless Security……….……… 91

Hình 5.7 : Lựa chọn phướng thức mã hóa và thiết lập key……….…….92

Hình 5.8 : Thẻ Wireless Mac Fiter……… ….92

Hình 5.9 : Lựa chọn hình thức cấu hình bộ lọc MAC……… 93

Hình 5.10 : Wireless Address Filter List……… … 94

Trang 9

Phần I : Giới thiệu về đơn vị thực tập và quá trình thực tập.

1/ Quá trình hình thành

Công ty Cổ phần Viễn thông Thế Hệ Mới Việt Nam (NGT.,Corp) tiền thân là Trung tâm Viễn thông Thế hệ mới Việt Nam (VNGT) - đơn vị trực thuộc Công ty Cổ phần TIE, trước đây là doanh nghiệp nhà nước, hoạt động theo giấy phép cung cấp dịch vụ Internet ISP số 411/2002/GP-TCBĐ ngày 04 tháng 5 năm 2002 của Tổng cục Bưu điện, nay là Bộ Bưu chính Viễn thông

Từ khi thành lập năm 2003, sau hai năm nghiên cứu thử nghiệm các ứng dụng, dịch vụmới, VNGT chính thức bắt đầu hoạt động, cung cấp dịch vụ truy nhập Internet, dịch vụ giá trị gia tăng trên nền Internet và các dịch vụ ứng dụng Internet trên viễn thông (OSP Viễn thông) kể từ tháng 9 năm 2004 Sau khi chính thức hoạt động cung cấp dịch vụ, VNGT đã đạt tốc độ phát triển thuê bao nhanh chóng, mỗi tháng tăng trưởng thêm 2,000 tài khoản truy nhập Internet mới Hạ tầng kỹ thuật của VNGT luôn được đảm bảo:

 Đường truyền dẫn Internet tốc độ cao

 Dung lượng số kênh truy nhập gián tiếp nhiều hơn 30% đến 40% nhu cầu sử dụng

 Nguồn điện ổn định UPS công suất lớn, cấp điện liên tục 24h/24h

 Máy nổ phát điện dự phòng

 Hệ thống tiếp địa và chống sét, chống sốc điện an toàn

 Điều hoà nhiệt độ 24h/24h hàng ngày, ổn định nhiệt độ và độ ẩm

 Hệ thống thiết bị dự phòng theo chế độ N+1

 Nhân viên kỹ thuật trực đảm bảo an toàn, an ninh mạng lưới 24h/24h hàng ngàykể cả Thứ Bảy, Chủ nhật và các ngày lễ

2/ Công ty cổ phần Viễn thông thế hệ mới

Trong tiến trình hoàn thiện và phát triển cơ cấu Doanh nghiệp theo chủ trương chung của Nhà nước, Công ty Cổ phần Viễn Thông Thế Hệ Mới (NGT.,CORP) ra đời, tiếp tục phát triển các dịch vụ trong lĩnh vực Viễn thông và công nghệ thông tin Kể từ ngày 09/04/2007, NGT.,Corp chính thức được thành lập với pháp nhân mới:

 Tên đầy đủ bằng Tiếng Việt:

 Công ty Cổ phần viễn thông Thế Hệ Mới

 Tên giao dịch:

 NEW GENERATION TELECOM CORPORATION

 Tên viết tắt : NGT., CORP

 Chứng nhận ĐKKD số : 0 1 0 3 0 1 4 6 3 9

Công ty CP Viễn Thông Thế Hệ Mới (NGT) là nhà cung cấp Dịch vụ Truy cập

Trang 10

Internet (ISP) và Dịch vụ Ứng dụng Internet trong Viễn thông (OSP), nhiều năm qua đã có thương hiệu nổi tiếng trên toàn quốc về các lĩnh vực viễn thông và CNTT Hoạt động theo giấy phép ISP số 805/GP-BBCVT ngày 02 tháng 8 năm 2007, giấy phép OSP số 804/GP-BBCVT ngày 02 tháng 8 năm 2007

 Trụ sở chính: Công ty Cổ Phần Viễn thông Thế hệ mới

 Địa chỉ: Tầng 2 Số 4A2 Nguyễn Chí Thanh – Đống Đa – Hà Nội

 Điện thoại: (043) 7753014

 Fax: (043) 7753013

 Email: sales@ngt.vn

 Chi nhánh HCM: Công ty Cổ phần Viễn thông Thế hệ mới

 Địa chỉ: 436B/24 Đường 3 Tháng 2, Quận 10, TP.HCM

 Server: Colocation, Dedicated Server, VPS, Rack;

 Hosting: Webhosting, Mailhosting

 Internet (Broadband) -Cable Modem: Cable Home, Biznet Cable, FTTH

 Internet Leased Line (IP LL)

 Thiết kế Website

 Cho thuê Data Center

Dịch vụ tư vấn doanh nghiệp từ ISP:

 Lập kế hoạch, xây dựng chiến lược;

 Tích hợp giải pháp

 Tư vấn triển khai hệ thống viễn thông và công nghệ thông tin;

 Phục hồi, cải thiện bảo mật và ứng cứu sự cố;

 Tư vấn đánh giá;

Sản xuất, lắp ráp thiết bị bưu chính viễn thông;

Các dịch vụ viễn thông giá trị gia tăng trên Internet bao gồm:

Dịch vụ thư điện tử; dịch vụ thư thoại;

Dịch vụ truy cập cơ sở dữ liệu và thông tin trên mạng;

Dịch vụ trao đổi dữ liệu điện tử (EDI);

Dịch vụ fax nâng cao hay gia tăng giá trị bao gồm lưu trữ và gửi, lưu trữ và truy nhập;Dịch vụ chuyển đổi mã, hiệu;

Dịch vụ xử lý dữ liệu và thông tin trên mạng;

Các dịch vụ viễn thông giá trị gia tăng khác theo qui định của Bộ bưu chính viễn thông;

Trang 11

Tư vấn, thiết kế phần mềm máy tính; tư vấn, thiết kế, lắp đặt mạng máy tính nội bộ;Đại lý ký gửi hàng hóa.

NGT., Corp kinh doanh nhiều lĩnh vực rộng về điện tử viễn thông Trải qua nhiều năm xây dựng và quảng bá thuơng hiệu sản phẩm dịch vụ, ngày càng hoàn thiện về cơ cấu

tổ chức kinh doanh và trưởng thành trong lĩnh vực hoạt động, NGT., Corp đã được các đối tác và khách hàng biết đến là một Công ty hoạt động trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ viễn thông, Internet chất lượng và uy tín hàng đầu tại Việt Nam với kinh nghiệm vững chắc và năng lực ngày càng nâng cao.

4/ Chính sách & Chất lượng

Chính sách chất lượng của NGT đảm bảo luôn đi đầu trong nghiên cứu, triển khai các công nghệ mới nhất để nhanh chóng cung cấp các dịch vụ, tiện nghi cho người sử dụng dịch vụ:

 Đạt chất lượng cao

 Đảm bảo tính an toàn và bảo mật của sản phẩm, dịch vụ

 Giá cả hợp lý

 Đảm bảo đúng thời gian

Với mục tiêu nâng cao chất lượng, sản phẩm dịch vụ hướng tới thoả mãn nhu cầu của khách hàng, NGT thực hiện việc nghiên cứu thị trường và thăm dò ý kiến của khách hàng nhằm hiểu biết sâu sắc khách hàng và đáp ứng mục tiêu chất lượng trong từng hướng kinh doanh chính

5/ Quá trình thực tập ở đơn vị.

Trong quá trình thực tập ở công ty em thực tập từ ngày 6 tháng 5 cho tới ngày 28 tháng 5 năm 2011.Thời gian thực tập là từ 8h hàng ngày tới 17h cùng ngày tại công ty và các địa chỉ khách hàng làm việc.em được công ty sếp vào nhóm Tư vấn, thiết kế phần mềm máy tính; tư vấn, thiết kế, lắp đặt mạng máy tính nội bộ

Trang 12

Phần II Nội dung thực tập :

Đề tài: Khảo sát hệ thống Wlan (Wireless local area

network) và ứng dụng vào thực tế.

1.1 Mở đầu

Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một thành phần không thể thiếu đối vớinhiều lĩnh vực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ dùng để chia sẻ tàinguyên trong đơn vị cho đến hệ thống mạng toàn cầu như Internet Các hệ thống mạnghữu tuyến và vô tuyến đang ngày càng phát triển và phát huy vai trò của mình

Mặc dù mạng không dây đã xuất hiện từ nhiều thập niên nhưng cho đến nhữngnăm gần đây, với sự bùng nổ các thiết bị di động thì nhu cầu nghiên cứu và phát triểncác hệ thống mạng không dây ngày càng trở nên cấp thiết Nhiều công nghệ, phầncứng, các giao thức, chuẩn lần lượt ra đời và đang được tiếp tục nghiên cứu và pháttriển

Mạng không dây có tính linh hoạt cao, hỗ trợ các thiết bị di động nên không bịràng buộc cố định về phân bố địa lý như trong mạng hữu tuyến Ngoài ra, ta còn có thể

dễ dàng bổ sung hay thay thế các thiết bị tham gia mạng mà không cần phải cấu hìnhlại toàn bộ topology của mạng Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của mạng không dây làkhả năng bị nhiễu và mất gói tin so với mạng hữu tuyến Bên cạnh đó, tốc độ truyềncũng là vấn đề rất đáng quan tâm

Hiện nay, những hạn chế trên đang dần được khắc phục Những nghiên cứu vềmạng không dây hiện đang thu hút các viện nghiên cứu cũng như các doanh nghiệptrên thế giới Với sự đầu tư đó, hiệu quả và chất lượng của hệ thống mạng không dây

sẽ ngày càng được nâng cao, hứa hẹn những bước phát triển trong tương lai

1.2 Phân loại mạng không dây

Đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy môvà phạm vi triển khai tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến:

WPAN IEEE 802.15 (Wireless Personal Area Network)

WLAN IEEE 802.11 (Wireless Local Area Network)

Trang 13

WMAN IEEE 802.16 (Wireless Metropolitan Area Network).

WWAN IEEE 802.20 (Wireless Wide Area Network)

1.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây

Trong các hệ thống mạng hữu tuyến, dữ liệu được truyền từ thiết bị này sangthiết bị khác thông qua các dây cáp hoặc thiết bị trung gian Còn đối với mạng khôngdây, các thiết bị truyền và nhận thông tin thông qua sóng điện từ, sóng radio hoặc tínhiệu hồng ngoại Trong WLAN và WMAN thì sóng radio được sử dụng rộng rãi hơn

Tín hiệu được truyền trong không khí trong một khu vực gọi là vùng phủ sóng.Thiết bị nhận chỉ cần nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị phát thì sẽ nhận được tínhiệu

1.4 Vài nét về một số mạng không dây

1.4.1 WPAN

Kể từ khi Bluetooth được triển khai, đã có rất nhiều lời bàn luận về các mạngvùng cá nhân không dây Hầu hết các mối quan tâm đối với mạng PAN đều liên quanđến việc sử dụng nó trong các điện thoại di động thông minh, chẳng hạn như để đồngbộ hoá với phần mềm máy tính hoặc để sử dụng các tai nghe không dây Nó cũng bắtđầu được sử dụng cho các thiết bị như các tai nghe có gắn micro không dây, với việctruyền âm thanh số cung cấp âm thanh rõ nét

Việc triển khai công nghệ Bluetooth hiện nay có xu hướng sử dụng nó như một

sự thay thế cáp ngoại vi cho một số lượng hạn chế các thiết bị, hơn là một công cụnhằm cho phép một số lượng lớn các thiết bị trong nhà hoặc văn phòng có thể giao tiếptrực tiếp

Những viễn cảnh dài hạn thì lớn hơn nhiều Nhiều thiết bị gia đình có thểhưởng lợi từ kết nối không dây Chúng ta nói đến các bàn điều khiển trò chơi vốn cóthể trò chuyện vô tuyến với các router, các hộp truyền tín hiệu số vốn có thể truyền tínhiệu TV số tới máy tính hoặc tới nhiều màn hình trong nhà, các máy chủ đường truyềnvốn có thể phát quảng bá vô tuyến âm nhạc tới các bộ tai nghe tuỳ ý nằm trong phạm

vi truyền, các máy ảnh vốn có thể giao tiếp trực tiếp với các máy in và các đầu chơiMP3 cầm tay vốn có thể gửi tệp âm nhạc tới hệ thống âm thanh tại nhà Đây là các loạiứng dụng liên thông mà những người tiêu dùng hàng điện tử mơ Nhưng Bluetoothkhông đủ nhanh cho các ứng dụng video, và chắc chắn là không bao giờ Bluetoothhiện nay chỉ có khả năng truyền với tốc độ 1 đến 2 Mbit/s trong một phạm vi khoảng10m với một công suất ở đầu ra khoảng 100mW Như vậy là quá tốt cho âm thanh vàcho máy in và các thiết bị nhập nhưng TV số đòi hỏi một tốc độ tối thiểu 7Mbit/s Nếumuốn truyền tín hiệu TV độ phân giải cao, phải cần một hệ thống có khả năng xử lý20-24Mbit/s

Trang 14

Công nghệ xuất sắc hiện nay cho các mạng vùng cá nhân là UWB, còn đượcbiết đến với cái tên 802.15.3a (một chuẩn IEEE khác) Đây được coi là công nghệPAN mà tất cả các công nghệ PAN khác phải chịu khuất phục Lý do chúng được quantâm đến vậy là vì UWB có rất nhiều tiềm năng UWB truyền những đoạn dữ liệu cựcngắn ít hơn một nanô giây-qua một dải phổ rộng

Trong những khoảng cách rất ngắn, công nghệ UWB có khả năng truyền dữliệu với tốc độ lên tới 1Gbit/s với một nguồn công suất thấp (khoảng 1mW) Với dảiphổ rộng của nó, UWB ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi suy luận méo hơn các côngnghệ không dây, và bởi vì công suất truyền thấp như vậy, nó gây ra rất ít nhiễu trongcác thiết bị khác

Phạm vi dự tính của nó chỉ khoảng 10m và vì các vấn đề về chuẩn của nó,người ta dự tính rằng công nghệ UWB sẽ có một vị trí trong cả phiên bản không dâycủa USB và trong sự lặp lại tiếp theo của công nghệ không dây

Dự báo của Intel và những người ủng hộ UWB khác là UWB sẽ hoạt động nhưmột loại lớp vận chuyển đa năng cho các ứng dụng không dây phạm vi ngắn Trong dựbáo này, một phiên bản tương lai của Bluetooth sử dụng UWB như lớp kiểm soát truynhập đường truyền và vận chuyển của nó, cũng giống như sử dụng USB không dây.Các giao thức cấp cao hơn đảm trách việc triển khai cụ thể ứng dụng UWB được xemlà một thành phần cốt lõi của thế giới được kết nối không dây, được điều khiển bởi cácchuẩn mở vốn cho phép tất cả các thiết bị giao tiếp với nhau ở phạm vi ngắn

Công nghệ UWB có thể được sử dụng trong WPAN với những vai trò:

• Thay cáp IEEE1394 nối giữa thiết bị điện tử đa phương tiện dân dụng như

máy quay phim, máy chụp hình số, thiết bị phát MP3

• Thiết lập tuyến bus chung không dây tốc độ cao nối giữa PC với thiết bị ngoại

vi, gồm máy in, máy quét và thiết bị lưu trữ gắn ngoài

• Thay cáp và Bluetooth trong các thiết bị thế hệ mới, như điện thoại di động

3G, kết nối IP/UPnP cho thế hệ thiết bị di động/điện tử dân dụng/máy tính dùng IP

• Tạo kết nối không dây tốc độ cao cho thiết bị điện tử dân dụng, máy tính và

điện thoại di động

Trang 15

Hình 1.1 : Mạng WPAN

1.4.3 WMAN (công nghệ WiMax)

WiMax là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access cónghĩ là khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba

Công nghệ WiMax, hay còn gọi là chuẩn 802.16 là công nghệ không dây băngthông rộng đang phát triển rất nhanh với khả năng triển khai trên phạm vi rộng vàđược coi là có tiềm năng to lớn để trở thành giải pháp “dặm cuối” lý tưởng nhằm manglại khả năng kết nối Internet tốc độ cao tới các gia đình và công sở Trong khi côngnghệ quen thuộc Wi-Fi (802.11a, b và g) mang lại khả năng kết nối tới các khu vựcnhỏ như trong văn phòng hay các điểm truy cập công cộng hotspot, công nghệ WiMaxcó khả năng phủ sóng rộng hơn, bao phủ cả một khu vực thành thị hay một khu vựcnông thôn nhất định Công nghệ này có thể cung cấp với tốc độ truyền dữ liệu đến 75Mbps tại mỗi trạm phát sóng với tầm phủ sóng từ 2 đến 10 km Với băng thông như

Trang 16

vậy, công nghệ này có đủ khả năng để hỗ trợ cùng lúc (thông qua một trạm phát sóngđơn lẻ) khả năng kết nối của hơn 60 doanh nghiệp với tốc độ kết nối của đường T1/E1và hàng trăm gia đình với tốc độ kết nối DSL

 Mô hình ứng dụng WiMAX

Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng:

- Mô hình ứng dụng cố định

- Mô hình ứng dụng di động

a) Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX)

Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004 Tiêuchuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các anten đặtcố định tại nhà các thuê bao Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tương tự nhưchảo thông tin vệ tinh

Hình 1.2 : Mô hình ứng dụng cố định của WIMAX

Tiêu chuẩn IEEE 802.16 công bố năm 2004 cũng cho phép đặt anten trong nhànhưng tất nhiên tín hiệu thu không khỏe bằng anten ngoài trời Băng tần công tác (theoquy định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz Độ rộng băngtầng là 3,5MHz Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến

Trang 17

các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyềnphát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang) WiMAX cố định cóthể phục vụ cho các loại người dùng (user) như: các xí nghiệp, các khu dân cư nhỏ lẻ,mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của mạngthông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS Về cách phân bố theo địa lý, cácuser thì có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu vùng xa khóđưa mạng cáp hữu tuyến đến đó

Sơ đồ kết cấu mạng WiMAX được đưa ra trên hình 2 Trong mô hình này bộphận vô tuyến gồm các trạm gốc WiMAX BS (làm việc với anten đặt trên tháp cao) vàcác trạm phụ SS (SubStation) Các trạm WiMAX BS nối với mạng đô thị MAN hoặcmạng PSTN

b) Mô hình ứng dụng WiMAX di động

Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE802.16e Tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn 802.16 / 2004 hướng tới các usercá nhân di động, làm việc trong băng tần thấp hơn 6GHz Mạng lưới này phối hợpcùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủsóng rộng Hy vọng các nhà cung cấp viễn thông hiệp đồng cộng tác để thực hiện đượcmạng viễn thông digital truy nhập không dây có phạm vi phủ sóng rộng thỏa mãnđược các nhu cầu đa dạng của thuê bao Tiêu chuẩn IEEE 802.16e được thông quatrong năm 2005

1.4.3.1 WiMax với Wi-Fi

WiMax và Wi-Fi sẽ cùng tồn tại và trở thành những công nghệ bổ sung ngàycàng lớn cho các ứng dụng riêng Đặc trưng của WiMax là không thay thế Wi-Fi Hơnthế WiMax bổ sung cho Wi-Fi bằng cách mở rộng phạm vi của Wi-Fi và mang lạinhững thực tế của người sử dụng "kiểu Wi-Fi" trên một quy mô địa lý rộng hơn Côngnghệ Wi-Fi được thiết kế và tối ưu cho các mạng nội bộ (LAN), trong khi WiMaxđược thiết kế và tối ưu cho các mạng thành phố (MAN) Hiện nay 802.11 đã xuất hiệnrộng rãi trong các thiết bị người sử dụng từ laptop tới các PDA, và trong tương laimong rằng 802.16 cũng xuất hiện trong các thiết bị này Cả 2 chuẩn này cho phép kếtnối vô tuyến trực tiếp tới người sử dụng tại gia đình, trong văn phòng và khi đang dichuyển

1.4.3.2 WiMax với HiperMAN của ETSI

Các chuẩn 802.16 / 2004 (256 PHY) của IEEE và HiperMAN của ETSI sẽchia sẻ chung các đặc tính kỹ thuật lớp PHY và MAC

Cả 802.16 và 802.20 của IEEE là hai mục tiêu công nghệ khác nhau tập trungvào các thị trường riêng biệt Tuy nhiên, 802.20 vẫn đang ở trong những giai đoạn đầu

Trang 18

tiên của việc xây dựng chuẩn và chưa thể hoàn tất trong hai năm tới Và bởi vì 802.20hiện nay chưa được sự hỗ trợ rộng rãi của ngành Viễn thong

1.4.3.3 Những ứng dụng dành cho công nghệ WiMax

Công nghệ WiMax là giải pháp cho nhiều loại ứng dụng băng rộng tốc độ caocùng thời điểm với khoảng cách xa và cho phép các nhà khai thác dịch vụ hội tụ tất cảtrên mạng IP để cung cấp các dịch vụ "3 cung": dữ liệu, thoại và video

WiMax với sự hỗ trợ QoS, khả năng vươn dài và công suất dữ liệu cao đượcdành cho các ứng dụng truy cập băng rộng cố định ở những vùng xa xôi, hẻo lánh,nhất là khi khoảng cách là quá lớn đối với DSL và cáp cũng như cho các khu vựcthành thị ở các nước đang phát triển Những ứng dụng cho hộ dân gồm có Internet tốcđộ cao, thoại qua IP, video luồng, chơi game trực tuyến cùng với các ứng dụng cộngthêm cho doanh nghiệp như hội nghị video và giám sát video, mạng riêng ảo bảo mật(yêu cầu an ninh cao) Công nghệ WiMax cho phép bao trùm các ứng dụng với yêucầu băng thông rộng hơn

WiMax cũng cho phép các ứng dụng truy cập xách tay, với sự hợp nhất trongcác máy tính xách tay và PDA, cho phép các khu vực nội thị và thành phố trở thànhnhững "khu vực diện rộng" nghĩa là có thể truy cập vô tuyến băng rộng ngoài trời Dovậy, WiMax là một công nghệ bổ sung bình thường cho các mạng di động vì cung cấpbăng thông lớn hơn và cho các mạng Wi-Fi nhờ cung cấp kết nối băng rộng ở các khuvực lớn hơn

1.4.3.4 Sự cần thiết và tầm quan trọng của WiMax cho vô tuyến băng rộng

cố định và vô tuyến băng rộng di động

WiMax cần thiết vì là một công nghệ độc lập cho phép truy cập băng rộng cốđịnh và di động Chuẩn WiMax là cần thiết để đạt mục tiêu chi phí thấp hơn Đây làđiều mà các giải pháp vô tuyến độc quyền không thể đạt được do những hạn chế về sốlượng Các giải pháp WiMax có khả năng tương thích cho phép giảm bớt chi phí sảnxuất nhờ việc tích hợp các chip chuẩn, làm cho các sản phẩm có chi phí hợp lý để cungcấp các dịch vụ băng rộng công suất cao ở những khoảng cách bao phủ lớn trong cácmôi trường Tầm nhìn thẳng (LOS) và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS)

WiMax quan trọng trong vô tuyến băng rộng cố định để cung cấp truy cập băngrộng cần thiết tới các doanh nghiệp và người sử dụng là hộ gia đình như là một sự thaythế cho các dịch vụ cáp và DSL đặc biệt là khi truy cập tới cáp đồng là rất khó khăn

WiMax quan trọng trong vô tuyến băng rộng di động, vì nó bổ sung trọn vẹncho 3G vì hiệu suất truyền dữ liệu luồng xuống cao hơn 1Mbit/s, cho phép kết nối cácmáy laptop và PDA và bổ sung cho Wi-Fi nhờ độ bao phủ rộng hơn

Trang 19

CHƯƠNG II : MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY

2.1 Tổng quan về Wlan

2.1.1 WLAN là gì?

WLAN (Wireless Local Area Network ) là một loại mạng máy tính nhưng việckết nối giữa các thành phần trong mạng không sử dụng các loại cáp như một mạngthông thường, môi trường truyền thông của các thành phần trong mạng là không khí.Các thành phần trong mạng sử dụng sóng điện từ để truyền thông với nhau

2.1.2 Lịch sử phát triển

Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhàsản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz Những giảipháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữliệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáphiện thời

Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụngbăng 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 bốrộng rãi Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tầnsố khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng khôngdây chung

Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phêchuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (WirelessFidelity) 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 chuẩn802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu) Và nhữngthiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ khôngdây vượt trội Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốcđộ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung cấpnhững đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánhvới mạng có dây

Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thểtruyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữliệu lên đến 54Mbps Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thểtương thích ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b Hiện nay chuẩn 802.11g đã đạt đếntốc độ 108Mbps-300Mbps

Trang 20

2.1.3 Các lợi ích của mạng WLAN

Độ tin tưởng cao trong nối mạng của các doanh nghiệp và sự tăng trưởng mạnh

mẽ của mạng Internet và các dịch vụ trực tuyến là bằng chứng mạnh mẽ đối với lợi íchcủa dữ liệu và tài nguyên dùng chung Với mạng WLAN, người dùng truy cập thôngtin dùng chung mà không tìm kiếm chỗ để cắm vào, và các nhà quản lý mạng thiết lậphoặc bổ sung mạng mà không lắp đặt hoặc di chuyển dây nối Mạng WLAN cung cấpcác lợi ích sau: khả năng phục vụ, tiện nghi, và các lợi thế về chi phí hơn hẳn cácmạng nối dây truyền thống :

Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ

Các hệ thống mạng WLAN cung cấp sự truy cập thông tin thời gian thực tại bấtcứ đâu cho người dùng mạng trong tổ chức của họ Khả năng lưu động này hỗ trợ các

cơ hội về hiệu suất và dịch vụ mà mạng nối dây không thể thực hiện được

Đơn giản và tốc độ nhanh trong cài đặt

Cài đặt hệ thống mạng WLAN nhanh và dễ dàng và loại trừ nhu cầu kéo dâyqua các tường và các trần nhà

Linh hoạt trong cài đặt

Công nghệ không dây cho phép mạng đi đến các nơi mà mạng nối dây không thể

Giảm bớt giá thành sở hữu

Trong khi đầu tư ban đầu của phần cứng cần cho mạng WLAN có giá thành caohơn các chi phí phần cứng mạng LAN hữu tuyến, nhưng chi phí cài đặt toàn bộ và giáthành tính theo tuổi thọ thấp hơn đáng kể Các lợi ích về giá thành tính theo tuổi thọ làđáng kể trong môi trường năng động yêu cầu thường xuyên di chuyển, bổ sung, vàthay đổi

Tính linh hoạt

Các hệ thống mạng WLAN được định hình theo các kiểu topo khác nhau đểđáp ứng các nhu cầu của các ứng dụng và các cài đặt cụ thể Cấu hình mạng dễ thayđổi từ các mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dùng đến các mạng cơ sở hạ tầngvới hàng nghìn người sử dụng trong một vùng rộng lớn

Khả năng vô hướng

Các mạng máy tính không dây có thể được cấu hình theo các topo khác nhau đểđáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể Các cấu hình dễ dàng thay đổi từ cácmạng ngang hàng thích hợp cho một số lượng nhỏ người sử dụng đến các mạng có cơ

sở hạ tầng đầy đủ dành cho hàng nghìn người sử dụng mà có khả năng di chuyển trênmột vùng rộng

2.1.4 Mạng Wlan và mạng hữu tuyến

- Phạm vi ứng dụng:

Trang 21

Mạng hữu tuyến Mạng Wlan

- Có thể ứng dụng trong tất cả các mô

hình mạng nhỏ, trung bình, lớn, rất lớn

- Gặp khó khăn ở những nơi xa xôi, địa

hình phức tạp, những nơi không ổn

định, khó kéo dây, đường truyền

- Chủ yếu là trong mô hình mạng nhỏvà trung bình, với những mô hình lớnphải kết hợp với mạng có dây

- Có thể triển khai ở những nơi khôngthuận tiện về địa hình, không ổn định,không triển khai mạng có dây được

- Độ phức tạp kỹ thuật

- Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc từng

loại mạng cụ thể

- Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc từngloại mạng cụ thể

- Xu hướng tạo khả năng thiết lập cácthông số truyền sóng vô tuyến củathiết bị ngày càng đơn giản hơn

- Độ tin cậy

- Khả năng chịu ảnh hưởng khách quan

bên ngoài như thời tiết, khí hậu tốt

- Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng,

phức tạp, nguy hiểm của những kẻ phá

hoại vô tình và cố tình

- Ít nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe

- Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bênngoài như môi trường truyền sóng, cannhiễu do thời tiết

- Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng,phức tạp, nguy hiểm của những kẻ pháhoại vô tình và cố tình, nguy cơ caohơn mạng có dây

- Còn đang tiếp tục phân tích về khảnăng ảnh hưởng đến sức khỏe

- Lắp đặt và triển khai

- Lắp đặt, triển khai tốn nhiều thời gian

và chi phí

- Lắp đặt, triển khai dễ dàng nhanhchóng

- Tính linh hoạt

Trang 22

Mạng hữu tuyến Mạng Wlan

- Vì là hệ thống kết nối cố định nên tính

linh hoạt kém, khó thay đổi, nâng cấp,

phát triển

- Vì là hệ thống kết nối di động nên rấtlinh hoạt, dễ dàng thay đổi, nâng cấp,phát triển

- Giá cả

- Giá cả tùy thuộc vào từng mô hình

mạng cụ thể

- Thường thì giá thành thiết bị cao hơn

so với của mạng có dây Nhưng xuhướng hiện nay là càng ngày càng giảm

sự chênh lệch về giá

2.2 Các mô hình mạng Wlan

Mạng 802.11 linh hoạt về thiết kế, gồm 3 mô hình mạng sau:

· Mô hình mạng độc lập(IBSS) hay còn gọi là mạng Ad hoc

· Mô hình mạng cơ sở (BSS)

· Mô hình mạng mở rộng(ESS )

2.2.1 Mô hình mạng độc lập (Independent Basic Service Sets)

Các nút di động (máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) tập trung lại trongmột không gian nhỏ để hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng.Các nút di động có card mạng wireless là chúng có thể trao đổi thông tin trực tiếp vớinhau , không cần phải quản trị mạng Vì các mạng ad-hoc này có thể thực hiện nhanhvà dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không cần một công cụ hay kỹ năngđặc biệt nào vì vậy nó rất thích hợp để sử dụng trong các hội nghị thương mại hoặctrong các nhóm làm việc tạm thời Tuy nhiên chúng có thể có những nhược điểm vềvùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều phải nghe được lẫn nhau

Trang 23

Hình 2.1 : Mô hình mạng độc lập

2.2.2 Mô hình mạng cơ sở (Basic Service Sets )

Bao gồm các điểm truy nhập AP (Access Point) gắn với mạng đường trục hữutuyến và giao tiếp với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell AP đóngvai trò điều khiển cell và điều khiển lưu lượng tới mạng Các thiết bị di động khônggiao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các AP.Các cell có thể chồng lấn lên nhaukhoảng 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 trạm di động sẽ chọn

AP tốt nhất để kết nối Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều khiển và phânphối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đườngtrục, 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 tậptrung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nút khác nằm trong cùngvùng với điểm truy nhập như trong cấu hình mạng WLAN độc lập Trong trường hợpnày, 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 trễtruyền dẫn

Trang 24

Hình 2.2 : Mô hình mạng cơ sở

2.2.3 Mô hình mạng mở rộng ( Extended Service Set)

Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kì thông qua ESS.Một ESSs là một tập hợp các BSSs nơi mà các Access Point giao tiếp với nhau đểchuyển lưu lượng từ một BSS này đến một BSS khác để làm cho việc di chuyển dễdàng của các trạm giữa các BSS, Access Point thực hiện việc giao tiếp thông qua hệthống phân phối Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point mà nóxác định đích đến cho một lưu lượng được nhận từ một BSS Hệ thống phân phối đượctiếp sóng trở lại một đích trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống phân phối tớimột Access Point khác, hoặc gởi tới một mạng có dây tới đích không nằm trong ESS.Các thông tin nhận bởi Access Point từ hệ thống phân phối được truyền tới BSS sẽđược nhận bởi trạm đích

Trang 25

Hình 2.3 : Mô hình mạng mở rộng

2.3 Truyền dữ liệu trong mạng Wlan

Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ để truyền thông tin từ điểm này sang điểmkhác mà không dựa vào bất kỳ kết nối vật lý nào Các sóng vô tuyến thường là cácsóng mang vô tuyến bởi vì chúng thực hiện chức năng phân phát năng lượng đơn giảntới máy thu ở xa Dữ liệu truyền được chồng lên trên sóng mang vô tuyến để nó đượcnhận lại đúng ở máy thu Đó là sự điều biến sóng mang theo thông tin được truyền.Một khi dữ liệu được chồng (được điều chế) lên trên sóng mang vô tuyến, thì tín hiệu

vô tuyến chiếm nhiều hơn một tần số đơn, vì tần số hoặc tốc độ truyền theo bit củathông tin biến điệu được thêm vào sóng mang

Nhiều sóng mang vô tuyến tồn tại trong cùng không gian tại cùng một thờiđiểm mà không nhiễu với nhau nếu chúng được truyền trên các tần số vô tuyến khácnhau Để nhận dữ liệu, máy thu vô tuyến bắt sóng (hoặc chọn) một tần số vô tuyến xácđịnh trong khi loại bỏ tất cả các tín hiệu vô tuyến khác trên các tần số khác

Trong một cấu hình mạng WLAN tiêu biểu, một thiết bị thu phát, được gọi một

điểm truy cập (AP), nối tới mạng nối dây từ một vị trí cố định sử dụng cáp Ethernet

Trang 26

chuẩn Điểm truy cập nhận, lưu vào bộ nhớ đệm, và truyền dữ liệu giữa mạng WLANvà cơ sở hạ tầng mạng nối dây Một điểm truy cập đơn hỗ trợ một nhóm nhỏ người sửdụng và vận hành bên trong một phạm vi vài mét tới vài chục mét Điểm truy cập(hoặc anten được gắn tới nó) thông thường được gắn trên cao nhưng thực tế được gắnbất cứ nơi đâu miễn là khoảng vô tuyến cần thu được.

Hình 2.4 : Quy trình truyền tín hiệu trong mạng wlan

2.3.1 Các sóng mang dung trong truyền dữ liệu

Sự nổi lên của các kỹ thuật WLAN yêu cầu các kỹ thuật điều chế, mã hoá ởphạm vi rộng hơn WLAN cho phép truy cập vào mạng mà không có giới hạn vật lýnhư trong những mạng có dây Trong WLAN, người dùng có thể di chuyển một cách

tự do trong văn phòng của họ hay truy cập vào tài nguyên của mạng từ bất kỳ đâu.WLAN sử dụng tần số sóng radio (RF) thay vì kiến trúc cáp, bảo đảm sự di động,giảm chi phí cài đặt mạng trên mỗi người dung

2.3.1.1 Sóng hồng ngoại

Các kênh hồng ngoại thuộc tần số của sóng nhìn thấy được, thuộc vào cận dướicủa phổ nhìn thấy được Đây là giải pháp hiệu quả nhất cho những nơi mà giữa bênnhận và bên thu không bị che chắn Kỹ thuật này có hai giải pháp sẵn có: tia khuếch

Trang 27

tán và tia trực tiếp Tia trực tiếp thì có tốc độ truyền cao hơn tia khuyếch tán IR có tốcđộ truyền nhận khoảng 1-2 Mbps Các tín hiệu quang IR thường được sử dụng trongnhững ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa.

2.3.1.2 Wireless lượng tử

Chỉ những thực thi của các mạng WLAN lượng tử sử dụng ánh sáng hồng ngoạicó bước sóng khoảng 850-950 Nm Lớp vật lý hỗ trợ tốc độ truyền từ 1-2Mbps Mặcdù các hệ thống không dây lượng tử cho tốc độ cao hơn các hệ thống dựa trên RF,nhưng chúng cũng có một số giới hạn sau:

Ánh sáng hồng ngoại giới hạn các tác vụ trong đường nhìn, tuy nhiên việc sửdụng sự truyền khuyếch tán có thể giảm được giới hạn này bằng cách cho phép các tiaphản xạ trên các bề mặt

Cường độ đầu ra (2watts) là thấp giúp giảm khả năng làm hư mắt, tuy nhiên nógiới hạn khoảng cách truyền trong khoảng 25 mét

Các bộ cảm biến(đầu nhận) cần được đặt một cách chính xác nếu không tín hiệu

sẽ không nhận được

Các WLAN dựa trên lượng tử khá là bảo mật và không bị ảnh huởng bởi nhiễuđiện từ như cáp và các hệ thống dựa trên RF

2.3.1.3 Tia hồng ngoại khuếch tán

Các tín hiệu hồng ngoại khuyếch tán được phát ra từ nguồn phát, và phủ mộtvùng giống như ánh sáng Việc thay đổi vị trí của đầu nhận không ảnh hưởng đến tínhiệu Nhiều sản phẩm thuộc loại này cho phép khả năng roaming, cho phép ta kết nốinhiều access point vào mạng, và kết nối các máy tính xách tay vào bất cứ access pointnào hay di chuyển giữa các AP này mà không làm mất kết nối mạng của ta Giải phápnày cung cấp tốc độ từ 1-2Mbps

2.3.2 Kỹ thuật băng hẹp tần số cao

Thuật ngữ băng hẹp mô tả một kỹ thuật mà trong đó tín hiệu RF được gửi trongmột băng thông hẹp, thường là từ 12.5 kHz hay 25 kHz Cường độ từ 1-2 watts chocác các hệ thống dữ liệu băng hẹp RF Băng thông hẹp này kết hợp với cường độ lớnkết quả là khoảng cách truyền lớn hơn Các hệ thống UHF đã được phát triển từnhững năm 80 Những hệ thống này thường truyền ở dải tần số 430-470 MHz Phầndười của dải tần số này(430-450 MHz) thường được gọi là giải tần unprotected(unlicensed) và 450-470 MHz thì được gọi là giải tần bảo được bảo vệ (có giấy phép) Trong dải tần không được bảo vệ, RF licenses không được ưu tiên cho những tần số đóvà bất cứ ai cũng có thể sử dụng các tần số trong dải tần này Trong dải tần bảo vệ, cho

Trang 28

phép khách hàng được bảo đảm rằng họ sẽ được quyền sử dụng hoàn toàn tần số nàođó trong dải tần này

2.3.2.1 Kỹ thuật radio tổng hợp

Thuật ngữ kỹ thuật radio tổng hợp đề cập đến các sản phẩm được điều khiểnbằng tinh thể, yêu cầu công ty sản xuất cài một tinh thể cho mỗi tần số có thể Kỹ thuậttổng hợp sử dụng một tần số chuẩn với mỗi loại tinh thể.Tần số của kênh truyền đượctính bằng cách chia hay nhân với tần số tinh thể chuẩn Các giải pháp dựa trên UHFđược tổng hợp cung cấp khả năng cài đặt các thiết bị chuẩn mà không cần phải thaythế phần cứng, ít phức tạp hơn và khả năng điều chỉnh mỗi thiết bị

2.3.2.2 Hoạt động đa tần

Các hệ thống UHF hiện đại cho phép các access point được cấu hình một cáchriêng biệt cho tác vụ trên một trong những tần số được cấu hình trước Các trạm khôngdây có thể được lập trình với một danh sách tất cả các tần số được sử dụng trong cácaccess point đã được cài, cho phép chúng thay đổi tần số khi roaming Để tăng thônglượng(throughput), các access point có thể được cài đặt giống nhau nhưng lại sử dụngcác tần số khác nhau

Các ích lợi bao gồm khoảng cách xa hơn, và nó được xem như một giải pháp cóchi phí thấp cho những site lớn với yêu cầu thông lượng dữ liệu từ thấp cho đến trung

Sự bất lợi gồm thông lượng thấp, và dễ bị nhiễu Bên cạnh đó, các yêu cầu về licensecho những giải tần được bảo vệ để tăng kích thước mạng cũng là một yếu tố giới hạncủa giải pháp này

2.3.3 Các kỹ thuật truyền dữ liệu

2.3.3.1 Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum)

Trải phổ nhảy tần (FHSS) sử dụng một sóng mang băng hẹp để thay đổi tần sốtrong một mẫu ở cả máy phát lẫn máy thu Được đồng bộ chính xác, hiệu ứng mạng sẽduy trì một kênh logic đơn Đối với máy thu không mong muốn, FHSS làm xuất hiệncác nhiễu xung chu kỳ ngắn

FHSS “nhảy” tần từ băng hẹp sang băng hẹp bên trong một băng rộng Đặc biệthơn, các sóng vô tuyến FHSS gửi một hoặc nhiều gói dữ liệu tại một tần số sóngmang, nhảy đến tần số khác, gửi nhiều gói dữ liệu, và tiếp tục chuỗi “nhảy - truyền” dữliệu này Mẫu nhảy hay chuỗi này xuất hiện ngẫu nhiên, nhưng thật ra là một chuỗi cótính chu kỳ được cả máy thu và máy phát theo dõi Các hệ thống FHSS dễ bị ảnhhưởng của nhiễu trong khi nhảy tần, nhưng hoàn thành việc truyền dẫn trong các quátrình nhảy tần khác trong băng tần

Trang 29

Hình 2.5 : Trải phổ nhảy tần

2.3.3.2 Trải phổ chuỗi trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum)

Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) tạo ra một mẫu bit dư cho mỗi bit được truyền

Mẫu bit này được gọi một chip (hoặc chipping code) Các chip càng dài, thì xác suất

mà dữ liệu gốc bị loại bỏ càng lớn (và tất nhiên, yêu cầu nhiều dải thông) Thậm chíkhi một hoặc nhiều bit trong một chip bị hư hại trong thời gian truyền, thì các kỹ thuậtđược nhúng trong vô tuyến khôi phục dữ liệu gốc mà không yêu cầu truyền lại Đốivới máy thu không mong muốn, DSSS làm xuất hiện nhiễu băng rộng công suất thấpvà được loại bỏ bởi hầu hết các máy thu băng hẹp

Bộ phát DSSS biến đổi luồng dữ liệu vào (luồng bit) thành luồng symbol, trongđó mỗi symbol biểu diễn một nhóm các bit Bằng cách sử dụng kỹ thuật điều biến phathay đổi như kỹ thuật QPSK (khóa dịch pha cầu phương), bộ phát DSSS điều biến haynhân mỗi symbol với một mã giống nhiễu gọi là chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) Nó đượcgọi là chuỗi “chip” Phép nhân trong bộ phát DSSS làm tăng giả tạo dải băng đượcdùng phụ thuộc vào độ dài của chuỗi chip

Trang 30

Hình 2.6 : Trải phổ chuỗi trực tiếp

2.4 Các thiết bị hạ tầng mạng Wlan

2.4.1 Card mạng không dây (Wireless NIC)

Card mạng không dây giao tiếp máy tính với mạng không dây bằng cách điềuchế tín hiệu dữ liệu với chuỗi trải phổ và thực hiện một giao thức truy nhập cảm ứngsóng mang Máy tính muốn gửi dữ liệu lên trên mạng, card mạng không dây sẽ lắngnghe các truyền dẫn khác Nếu không thấy các truyền dẫn khác, card mạng sẽ phát ramột khung dữ liệu Trong khi đó, các trạm khác vẫn liên tục lắng nghe dữ liệu đến,chiếm khung dữ liệu phát và kiểm tra xem địa chỉ của nó có phù hợp với địa chỉ trongphần Header của khung phát bản tin hay không Nếu địa chỉ đó trùng với địa chỉ củatrạm, thì trạm đó sẽ nhận và xử lý khung dữ liệu được, ngược lại trạm sẽ thải hồikhung dữ liệu này

Các card mạng không dây không khác nhiều so với các card mạng được sửdụng trong mạng LAN có dây Card mạng không dây trao đổi thông tin với hệ điềuhành mạng thông qua một bộ điều khiển chuyên dụng Như vậy, bất kì ứng dụng nàocũng có thể sử dụng mạng không dây để truyền dữ liệu Tuy nhiên, khác với các cardmạng có dây, các card mạng không dây là không cần bất kỳ dây nối nào Card mạngcó dây có thể sử dụng khe cắm ISA (hiện nay hầu như không còn sử dụng), khe cắmPCI (sử dụng phổ biến), hoặc cổng USB trên máy tính để bàn hoặc sử dụng khe cắmPCMCIA trên các laptop Card mạng không dây thường có một anten ngoài và có thểgắn vào tường hoặc một vị trí nào đó trong phòng

Trang 31

Hình 2.7 : Wireless NIC

2.4.2 Các điểm truy cập (Access Point)

Các điểm truy cập không dây AP (Acsses Point) tạo ra các vùng phủ sóng, nối

các nút di động tới các cơ sở hạ tầng LAN có dây Vì các điểm truy cập cho phép mởrộng vùng phủ sóng nên các mạng không dây WLAN có thể triển khai trong cả mộttoà nhà hay một khu trường đại học, tạo ra một vùng truy cập không dây rộng lớn Cácđiểm truy cập này không chỉ cung cấp trao đổi thông tin với các mạng có dây mà cònlọc lưu lượng và thực hiện chức năng cầu nối với các tiêu chuẩn khác Chức năng lọcgiúp giữ gìn dải thông trên các kênh vô tuyến nhờ loại bỏ các lưu lượng thừa

Do băng thông ghép đôi không đối xứng giữa thông tin vô tuyến và hữu tuyếnnên các điểm truy cập cần có bộ đệm thích hợp và các tài nguyên của bộ nhớ Các bộđệm được dùng chủ yếu để lưu các gói dữ liệu ở điểm truy cập khi một nút di động cốgắng di chuyển khỏi vùng phủ sóng hoặc khi một nút di động hoạt động ở chế độ côngsuất thấp Các điểm truy cập trao đổi với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý các nút

di động Một điểm truy cập không cần điều khiển truy cập từ nhiều nút di động (cónghĩa là có thể hoạt động với một giao thức ngẫu nhiên phân tán như CSMA) Tuynhiên, một giao thức đa truy cập tập trung được điều khiển bởi một điểm truy cập cónhiều thuận lợi

Trang 32

Hình 2.8 : Access Point

2.4.3 Bridge không dây( WBridge)

Các WBridge (Bridge không dây) tương tự như các điểm truy cập không dâytrừ trường hợp chúng được sử dụng cho các kênh bên ngoài Phụ thuộc vào khoảngcách và vùng mà cần dùng tới anten ngoài WBridge được thiết kế để nối các mạng vớinhau, đặc biệt trong các toà nhà có khoảng cách xa tới 32 km

WBridge cung cấp một phương pháp nhanh chóng và rẻ tiền so với việc sửdụng cáp, hoặc đường điện thoại thuê riêng (lease-line) và thường được sử dụng khicác kết nối có dây truyền thống không thể thực hiện hoặc khó khăn như qua sông, địahình hiểm trở, các khu vực riêng, đường cao tốc Khác với các liên kết cáp và cácmạch điện thoại chuyên dụng, WBridge có thể lọc lưu lượng và đảm bảo rằng các hệthống mạng không dây được kết nối tốt mà không bị mất lưu lượng cần thiết

Trang 33

Hình 2.9 : Wireless Bridge

2.4.2 Các router điểm truy cập (Access Point Router)

Một “AP router” là một thiết bị mà nó kết hợp các chức năng của một AccessPoint và một router Khi là Access Point, nó truyền dữ liệu giữa các trạm không dây vàmột mạng hữu tuyến cũng như là giữa các trạm không dây Khi là router, nó hoạt độngnhư là điểm liên kết giữa hai hay nhiều mạng độc lập, hoặc giữa một mạng bên trongvà một mạng bên ngoài

Hình 2.10 : Access Point Router

Trang 34

2.5 Các chuẩn thông dụng của mạng Wlan

2.5.1 Các chuẩn IEEE 802.11

2.5.1.1 Mô tả các lớp chuẩn IEEE 802.11

a/ Lớp Mac (Media Access Control )

Lớp MAC 802.11 cung cấp khả năng hoạt động để cho phép sự phân phối dữliệu có thể tin cậy cho các lớp cao hơn qua môi trường PHY vô tuyến Chính sự phânphát dữ liệu dựa trên sự phân phát không đồng bộ, không kết nối của dữ liệu lớpMAC Không có sự đảm bảo cho các frame sẽ được phân phát thành công

MAC 802.11 cung cấp một phương thức truy cập được điều khiển tới môitrường vô tuyến chia sẽ gọi là CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance) CSMA/CA tương tự như phương thức truy cập dò tìm sự đụngđộ được triển khai bởi các LAN Ethernet 802.3

Trước khi các thiết bị WLAN truyền gói tin, chúng phải lắng nghe hoạt độngcủa môi trường xung quanh để xác định chúng có được phép truyền hay không Cáchoạt động vô tuyến có các thông tin điều khiển mà chúng định nghĩa khoảng thời giancác thiết bị không được phép truyền bởi vì các thiết bị khác đang truyền hoặc sẽ truyềntrong khoảng thời gian này Nếu như thiết bị lắng nghe và không có một hoạt độngtrao đổi thông tin nào trong hệ thống, thì nó có thể bắt đầu truyền Nếu như một thiết

bị không nhận được sự phản hồi cho gói tin thăm dò, nó sẽ trì hoãn việc truyền tiếptheo trong một khoảng thời gian Các thiết bị còn bị giới hạn về thời gian nó truy cập(giới hạn số lập lại) tới các thiết bị khác

Các phương thức điều khiển truy cập tới các hệ thống WLAN có thể là ngẫunhiên hoặc được sắp xếp Họat động của hệ thống WLAN có thể tập trung, phân tánhoặc là kết hợp cả hai Khi họat động của hệ thống là ngẫu nhiên, nó được gọi là DCF.Khi hoạt động của mạng được điều khiển, nó được gọi là PCF

DCF cho phép hoạt động độc lập của các thiết bị dữ liệu vô tuyến Trong mộthệ thống dựa trên sự tranh chấp DCF, các thiết bị trao đổi thông tin yêu cầu một cáchngẫu nhiên các dịch vụ từ các kênh bên trong một hệ thống trao đổi thông tin Bởi vìcác yêu cầu trao đổi thông tin xảy ra một cách ngẫu nhiên, nên hai hay nhiều thiết bịcó thể yêu cầu các dịch vụ một cách đồng thời Điều khiển truy cập của một phiênDCF thường bao gồm việc yêu cầu các thiết bị phán đoán các hoạt động trước khitruyền và lắng nghe các dịch vụ nó yêu cầu có bị xung đột Nếu thiết bị yêu cầu khôngnhận được một phản hồi cho yêu cầu của nó, nó sẽ trì hoãn trong một khoảng thời gianngẫu nhiên trước khi truy cập lại

Trang 35

Hình 2.11 : DCFPCF là chế độ hoạt động của các thiết bị vô tuyến được điều khiển (chế độInfrastructure) Trong một hệ thống được điều khiển, các thiết bị trao đổi thông tin đợicho đến khi nhận được một thông tin phản hồi trước khi chúng truyền bất kỳ mộtthông tin nào Bởi vì việc trao đổi thông tin giữa các thiết bị được điều khiển bởi mộtthiết bị trung tâm nên ít có xung đột xảy ra Để xác nhận dữ liệu truyền đã được nhậnthành công, thông tin thăm dò sẽ có chứa thông tin về trạng thái của các gói tin mà đãđược nhận Nếu thiết bị gửi không nhận một sự xác nhận của việc truyền trong gói tinthăm dò, nó sẽ truyền lại dữ liệu

Hình 2.12 : PCF

Có thể để kết hợp các lợi ích của DCF và PCF thành một hệ thống tốt hơn Sựkết hợp dựa trên các khoảng thời gian đặc trưng được chỉ định trong DCF và PCF.Bằng việc kết hợp các quá trình này, có thể đảm bảo việc truyền dữ liệu dịch vụ thờigian thực và cho phép truy cập ngẫu nhiên

Trang 36

Để điều khiển các luồng cho gói tin, các gói tin điều khiển hệ thống 802.11được sử dụng Các gói tin điều khiển bao gồm yêu cầu để gửi (RTS), xóa để gửi(CTS), ACK, PS-Poll (Power save poll), CF-END (Contention free end) và CF-End+ACK

Gói tin RTS được sử dụng để khai báo cho các trạm tránh đụng độ Gói tin CTSđược truyền từ trạm khai báo trong gói tin RTS để các trạm khác biết được một gói tinsắp được truyền Gói tin ACK được sử dụng để xác nhận gói tin đã được nhận thànhcông Gói tin PS-Poll được sử dụng để yêu cầu việc truyền các gói tin được giữ trongchế độ tiết kiệm năng lượng Gói tin CF-END và CF-END+ACK được sử dụng để mởkhóa việc hạn chế truyền

Chức năng thứ ba của MAC 802.11 là để bảo vệ dữ liệu đang được phân phốibằng việc cung cấp các chức năng an toàn và bảo mật Sự bảo mật được cung cấp bởicác dịch vụ thẩm định quyền

b/ Lớp vật lý (Physical Layer )

Lớp vật lý 802.11 là trung gian giữa MAC và môi trường vô tuyến nơi mà cácframe được truyền và nhận PHY cung cấp ba chức năng

Đầu tiên, PHY cung cấp một giao diện để trao đổi các frame với lớp MAC ởtrên cho việc truyền và nhận dữ liệu

Thứ hai, PHY sử dụng điều chế sóng mang tín hiệu và phổ trải rộng để truyềncác frame dữ liệu qua môi trường vô tuyến

Thứ ba, PHY cung cấp một dấu hiệu cảm ứng sóng mang trở lại MAC để kiểmtra 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 nghĩacác kỹ thuật đa thành phần có thể đạt được tốc độ dữ lịêu tới 54 Mbps Một sự mởrộng 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 nghĩamột 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

2.5.1.2 Nguồn gốc ra đời chuẩn 802.11

Viện kỹ thuật điện– điện tử Mỹ (IEEE- Institute of Electrical and ElectronicEnginrneers) là tổ chức nghiên cứu, phát triển và cho ra đời nhiều chuẩn khác nhauliên qua đến mạng LAN như: 802.3 cho Ethernet, 802.5 Token Ring, 802.3z 100BASE

- T IEEE được chia thành các nhóm phát triển khác nhau : 802.1, 802 2, … Mỗinhóm đảm nhận nghiên cứu về một lĩnh vực riêng

Cuối những năm 1980, khi mà mạng không dây bắt đầu được phát triển, nhóm802.4 của IEEE nhận thấy phương thức truy cập token của chuẩn LAN không có hiệuquả khi áp dụng cho mạng không dây Nhóm này đề nghị xây dựng một chuẩn khác để

Trang 37

áp dụng cho mạng không dây Kết quả là IEEE đã quyết định thành lập nhóm 802.11có nhiệm vụ định nghĩa tiêu chuẩn lớp vật lý (PHY – Physical ) và lớp MAC (MediumAccess Control) cho WirelessLAN

Chuẩn đầu tiên mà IEEE cho ra đời là IEEE 802.11 vào năm 1997.Tốc độ đạtđược 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) Tiếp sau đó là các chuẩn IEEE802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g Và mới đây là sự ra đời của chuẩn IEEE802.11i và IEEE 802.11n

2.5.1.3 IEEE 802.11b

Kiến trúc , đặc trưng, và các dịch vụ cung cấp cơ bản của 802.11b giống vớichuẩn ban đầu 802.11 Nó chỉ khác so với chuẩn ban đầu ở tầng vật lý 802.11b cungcấp khả năng trao đổi dữ liệu cao hơn và kết nối hiệu quả hơn

Kỹ thuật mã hoá cho chuẩn 802.11 cung cấp tốc độ từ 1-2Mbps, thấp hơn tốcđộ của chuẩn 802.3 Kỹ thuật duy nhất có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn là DSSS,được lựa chọn như là một chuẩn vật lý hỗ trợ tốc độ 1-2 Mbps và hai tốc độ mới là 5.5và 11Mbps

Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent và Harrisđề xuất cho IEEE một chuẩn được gọi là Complementary Code Keying(CCK) CCK

sử dụng một tập 64 word các mã 8bit, do đó 6 bit có thể được đại diện bởi bất kỳ codeword nào Và là một tập hợp những code word 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 tốcđộ 11 Mbps mã hoá 8 bit mỗi sóng mang Cả hai tốc độ đều sử dụng QPSK làm kỹthuật điều chế và tín hiệu ở 1.375 MSps Vì FCC điều chỉnh năng lượng đầu ra thành 1watt 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 m hoá ítphức 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 hệthống dễ bị nhiễu bởi các hệ thống mạng khác, lò vi ba, các loại điện thoại hoạt động ởtần số 2.4 GHz và các mạng Bluetooth Đồng thời IEEE 802.11b cũng có những hạnchế như: thiếu khả năng kết nối giữa các thiết bị truyền giọng nói, không cung cấpdịch vụ QoS (Quality of Service) cho các phương tiện truyền thông

Mặc dù vẫn còn một vài hạn chế và nhược điểm nhưng chuẩn 802.11b (thườnggọi là Wifi) là chuẩn thông dụng bởi sự phù hợp của nó trong các môi trường sử dụngmạng không dây

Trang 38

2.5.1.4 IEEE 802.11a

Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật mã hoá dựa trên DSSS, một kỹ thuật đượcphát triển bởi quân đội Không giống 802.11b, 802.11a được thiết kế để hoạt động ởbăng tần 5 GHz Unlicensed National Information Infrastructure (UNII) Không giốngnhư băng tần ISM (khoảng 83 MHz trong phổ 2.4 GHz), 802.11a sử dụng gấp 4 lầnbăng tần ISM vì UNII sử dụng phổ không nhiễu 300MHz, 802.11a sử dụng kỹ thuậtFDM

Ích lợi đầu tiên của 802.11a so với 802.11b là chuẩn hoạt động ở phổ 5.4 GHz,cho phép nó có hiệu suất tốt hơn vì có tần số cao hơn Nhưng vì chuyển từ phổ 2.4GHzlên 5GHz nên khoảng cách truyền sẽ ngắn hơn và yêu cầu nhiều năng lượng hơn.Đó là

lý do tại sao chuẩn 802.11a tăng EIRP đến tối đa của 50 mW Phổ 5.4 GHz được chiathành 3 vùng hoạt động và mỗi vùng có giới hạn cho năng lượng tối đa

Ích lợi thứ hai dựa trên kỹ thụât mã hoá sử dụng bởi 802.11a 802.11a sử dụngmột phương thức mã hoá được gọi là coded orthogonal FDM(COFDM hay OFDM).Mỗi kênh phụ trong sự thực thi COFDM có độ rộng khoảng 300 kHz COFDM hoạtđộng bằng cách chia nhỏ kênh truyền dữ liệu tốc độ cao thành nhiều kênh truyền phụcó tốc độ thấp hơn, và sau đó sẽ được truyền song song Mỗi kênh truyền tốc độ cao cóđộ rộng là 20MHz và được chia nhỏ thành 52 kênh phụ, mỗi cái có độ rộng khoảng

300 kHz

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 lỗi tốthơn, nhờ vào kỹ thuật mã hoá và sửa lỗi của nó Mỗi kênh phụ có độ rộng khoảng 300kHz Để mã hoá 125 kbps thì BPSK được sử dụng cho tốc độ khoảng 6000 kbps Sửdụng QPSK thì có khả năng mã hoá tới 250 kbps mỗi kênh, cho tốc độ khoảng12Mbps Bằng cách sử dụng QAM 16 mức mã hoá 4bit/Hertz, và đạt được tốc độ 24Mbps Tốc độ 54 Mbps đạt được bằng cách sử dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bitcho mỗi vòng, và tổng cộng lên đến 1.125 Mbps cho mỗi kênh 300 kHz Với 48 kênhcho 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 dễdàng dẫn đến sự xung đột và nhiễu Để tránh sự xung đột này, cả 802.11a và 802.11bđều có sự điều chỉnh để giảm các mức của tốc độ truyền dữ liệu Trong khi 802.11b cócác 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 )

2.5.1.5 IEEE 802.11g

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

Trang 39

nhiều IEEE đã cho ra đời chuẩn 802.11g nhằm cải tiến 802.11b về tốc độ truyền cũngnhư 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 (FederalCommunication Commission- USA) có cấm sử dụng OFDM tại 2,4GHz Nhưng hiệnnay 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 cósẵn

Một thuận lợi rõ ràng của 802.11g là tương thích với 802.11b (được sử dụng rấtrộng rãi ) và có được tốc độ truyền cao như 802.11a Tuy nhiên số kênh tối đa mà802.11g được sử dụng vẫn là 3 như 802.11b Bên cạnh đó, do hoạt động ở tần số 2,4GHz như 802.11b, hệ thống sử dụng 802.11g cũng dễ bị nhiễu như 802.11b

2.5.1.6 IEEE 802.11i

Nó là chuẩn bổ sung cho các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g về vấn đề bảomật 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 IntegrityProtocol (TKIP) và Advanced Encryption Standard (AES)

2.5.1.7 IEEE 802.11n

Nhóm phát triển chuẩn 802.11 của Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) đưa

ra chuẩn 802.11n cánh đây 3 năm Chuẩn Wi-Fi này có khả năng duy trì tốc độ traođổi dữ liệu không dây vượt mức 100Mbps

Để đạt được tốc độ này chuẩn đưa ra đề xuất sử dựng nhiều anten hơn Cụ thểlà sử dụng 2 anten, 1 để thu và 1 đê phát tín hiệu thay vì 1 anten như các chuẩn trước

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 phépngười dùng thực hiện nhiều công việc hơn với Wi-Fi, đặc biệt trong các ứng dụng đaphương tiện Với các khách hàng doanh nghiệp, chuẩn không dây mới này cuối cùng

sẽ vượt qua tốc độ của mạng nội bộ truyền thống

• IEEE 802.11k: Cung cấp khả năng đo lường mạng và sóng vô tuyến thích hợpcho các lớp cao hơn

Trang 40

2.5.2 Chuẩn HiperLan

Sự phát triển của thông tin vô tuyến băng rộng đã đặt ra những yêu cầu mới vềmạng LAN vô tuyến Đó là nhu cầu cần hỗ trợ về QoS, bảo mật, quyền sử dụng,…ETSI (European Telecommunications Standards Institute- Viện tiêu chuẩn viễn thôngchâu Âu ) đã nghiên cứu xây dựng bộ tiêu chuẩn cho các loại LAN hiệu suất cao (HighPerformance LAN), tiêu chuẩn này xoay quanh mô tả các giao tiếp ở mức thấp và mở

ra khả năng phát triển ở mức cao hơn

Khoảng vào giữa năm 1991, ETSI thành lập nhóm RES10 Nhóm này bắt đầucông việc nghiên cứu vào đầu năm 1992 Nhóm RES10 đã xây dựng tiêu chuẩnHIPERLAN cụ thể là thông tin liên lạc số không dây tốc độ cao ở băng tần 5,1-5,3GHz và băng tần 17,2 - 17,3 GHz Có 4 loại HIPERLAN đã được đưa ra:HIPERLAN/1, HIPERLAN/2, HIPERCESS và HIPERLINK.vào năm 1996

Trong các chuẩn của HiperLAN, HiperLAN2 là chuẩn được sử dụng rộng rãinhất bởi những đặc tính kỹ thuật của nó Những đặc tính kỹ thuật của HiperLAN2:

• Truyền dữ liệu với tốc độ cao

• Kết nối có định hướng

• Hỗ trợ QoS

• Cấp phát tần số tự động

• Hỗ trợ bảo mật

• Mạng và ứng dụng độc lập

• Tiết kiệm năng lượng

Tốc độ truyền dữ liệu của HiperLAN2 có thể đạt tới 54 Mbps Sở dĩ có thể đạtđược tốc độ đó vì HiperLAN2 sử dụng phương pháp gọi là OFDM (OrthogonalFrequence Digital Multiplexing – dồn kênh phân chia tần số) OFDM có hiệu quảtrong cả các môi trường mà sóng radio bị phản xạ từ nhiều điểm

HiperLAN Access Point có khả năng hỗ trợ việc cấp phát tần số tự động trongvùng phủ sóng của nó Điều này được thực hiện dựa vào chức năng DFS (DynamicFrequence Selection) Kiến trúc HiperLAN2 thích hợp với nhiều loại mạng khác nhau.Tất cả các ứng dụng chạy được trên một mạng thông thường thì có thể chạy được trênhệ thống mạng HiperLAN2

2.5.3 Chuẩn HomeRF

HomeRF là chuẩn hoạt động tại phạm vi băng tần 2.4 GHz, cung cấp băngthông 1.6 MHz với thông lượng sử dụng là 659 Kb/s Khoảng cách phục vụ tối đa củaHomeRF là 45m HomeRF cũng sử dụng cơ chế trải phổ FHSS tại tầng vật lý.HomeRF cũng tổ chức các thiết bị đầu cuối thành mạng ad–hoc (các máy trao đổi trựctiếp với nhau) hoặc liên hệ qua một điểm kết nối trung gian như Bluetooth

Điểm khác biệt giữa Bluetooth và HomeRF hướng tới một mục tiêu duy nhất làthị trường phục vụ các mạng gia đình Tổ chức tiêu chuẩn giao thức truy cập vô tuyến

Tiêu đề	Khảo Sát Hệ Thống WLAN (Wireless Local Area Network)
Tác giả	Phan Văn Tiệp
Người hướng dẫn	ThS. Đặng Kiều Linh
Trường học	Khoa Điện - Điện Tử
Thể loại	Báo Cáo Thực Tập Cuối Khóa

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	2,26 MB