13.1 ĐỊNH NGHĨA MẠNG KHU VỰC ĐÔ THỊ• - Mạng khu vực đô thị MAN là "một mạng lưới để kết nối một nhóm các trạm cá nhân và mạng lưới ví dụ, mạng cục bộ mạng LAN nằm trong cùng một khu vực
Trang 1Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM
Khoa Công Nghệ Điện Tử
• Tiểu Luận: CHƯƠNG 13
METROPOLITAN AREA NETWORKS
GVHD:ThS.Bùi Thư Cao
SVTH: Võ Thị Lan Đài
Phạm Thanh Tâm Nguyễn Quốc Huy Nguyễn Vũ Tuấn
Trang 2METROPOLITAN AREA NETWORKS
• 13.1 Giới Thiệu Định Nghĩa MAN
• 13.2 Thiết Kế Phương Pháp Tiếp Cận
• 13.3 Mạng Cáp Quang Vòng
• 13.4 Hệ Thống Chuẩn IEEE 802.11
• 13.5 Tiêu Chuẩn 802.15
• 13.6 Tiêu Chuẩn 802.16
Trang 313.1 ĐỊNH NGHĨA MẠNG KHU VỰC ĐÔ THỊ
• - Mạng khu vực đô thị (MAN) là "một mạng lưới để kết nối một nhóm các trạm
cá nhân và mạng lưới (ví dụ, mạng cục bộ (mạng LAN)) nằm trong cùng một khu vực đô thị."
Trang 413.2 THIẾT KẾ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN
• - Có hai cách để xây dựng một mạng lưới khu vực đô thị
• + Cách 1 đơn giản nhất và là xây dựng một mạng lưới sợi quang học xung quanh khu vực đô thị
• + Cách 2 là sử dụng một mạng không dây
Trang 6Hệ Thống Chuẩn 802.11
13.4: IEEE 802.11 SYSTEM
IEEE 802.11a hoạt động trong dải tần 5-GHz với sự điều chế dồn
kênh theo tần số trực giao(OFDM), cung cấp tốc độ dữ liệu từ 6 đến
54 Mbps
IEEE 802.11b quy định cụ thể hoạt động trong dải tần 2,4 GHz
cung cấp tốc độ ban đầu 1 hoặc 2 Mbps và khả năng tăng thêm
dung lượng 6,6 Mbps và 11 Mbps với CCK (bổ sung mã keying)
Trang 7Hệ Thống Chuẩn 802.11
Những hệ thống 802.11 thường được gọi là mạng LAN không dây (WLAN)
Trong trường WLAN, chúng ta có thể có một thiết lập dịch vụ cơ bản (BSS)
bao gồm hai hoặc nhiều các nút mạng không dây hoặc trạm (Stas) đã thừa nhận nhau và có thiết lập thông tin liên lạc
Trang 9Hệ Thống Chuẩn 802.11
Trang 10Hệ Thống Chuẩn 802.11
Các lớp MAC trong tiêu chuẩn IEEE 802.11 là một tập hợp các giao thức
chịu trách nhiệm giữ gìn trật tự trong việc sử dụng của môi trường chia sẻ
dữ liệu
Các tiêu chuẩn 802.11 xác định là một giao thức truy cập dịch vụ nhằm
tránh va chạm (CSMA / CA)
Trang 12clear-Hệ Thống Chuẩn 802.11
Sau quá trình trao đổi này, các nút truyền sẽ gửi gói tin của nó
Khi gói tin được nhận thành công,chúng được xác định bằng việc kiểm tra
độ dư vòng (CRC),
Các nút nhận được truyền một tín hiệu báo nhận (ACK)
Trang 13Hệ Thống Chuẩn 802.11
Có bảy tiêu chuẩn IEEE 802.11 tập hợp :
• 802.11a-Sử dụng phân chia tần số trực giao(OFDM) băng tần 5-GHz hỗ trợ tốc độ dữ liệu từ 6 đến 54 Mbps.
• 802.11b-Cung cấp tốc độ cao trực tiếp chuỗi phổ rộng (DSSS)băng tần 2.4-GHz tốc độ 5.5 và 11
• 802.11c-Bridge hoạt động thủ tục.
• 802.11d Chuẫn toàn cầu hỗ trợ rộng rãi ở nhiều nước.
• 802.11e-MAC cải tiến cho QoS.
• 802.11f Giao thức liên truy cập
• 802.11g Phần mở rộng tốc độ cao hơn trong băng tần 2,4-GHz
Trang 1413.5 Tiêu chuẩn IEEE 802,15
Chuẩn IEEE 802.15 thường được gọi là mạng khu vực cá nhân không dây hoặc
WPAN (wireless personal area network)
Trang 1513.5 Tiêu chuẩn IEEE 802,15
• Một WPAN có thể được xem như là một bong bóng thông tin liên lạc xung quanh một người Các bong bóng này di chuyển như một con người di chuyển xung quanh một người =>tạo nên sự kết nối giữa các thiết bị với nhau
• Các thiết bị này chịu sự kiểm soát của một đơn
cá nhân, hoặc một nhóm thiết bị có thể tương tác với nhau
Trang 1613.5 Tiêu chuẩn IEEE 802,15
• WPANs sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF(RF: radio frequency ) để tạo nên
sự linh hoạt trong giao tiếp với các thiết bị ẩn
• Tiêu chuẩn IEEE 802.15 đưa ra một WPAN sử dụng kỹ thuật RF dựa trên công nghệ không dây Bluetooth
• Công nghệ 802.15 WPAN phục vụ như một mạng lưới khu vực đô thị nhưng nó không phải là giao thức xương sống như là tiêu chuẩn IEEE 802.16
Trang 1713.5.1 Sự khác nhau giữa chuẩn 802.11 và chuẩn 802.15
• Chuẩn 802.11 và 802.15 dường như rất giống nhau Mục tiêu hoạt động và phương pháp hoạt động của hai chuẩn trên có vẻ rất giống nhau Tuy nhiên, chúng có ba sự khác biệt lớn:
MỨC NĂNG LƯỢNG VÀ VÙNG PHỦ SÓNG
ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN THÔNG
TUỔI THỌ CỦA MẠNG
Trang 1913.5.1.2 Điều khiển truyền thông
• Điều khiển truyền thông: là tham chiếu việc phân bố tốc độ lưu lượng bit
Môi trường truyền thông trong mạng WPAN có thể là sự cạnh tranh tự do dựa trên mối quan hệ master - slaves
Trang 2013.5.1.3 Tuổi thọ của mạng lưới
• Trong WPAN một thiết bị tạo ra một kết nối chỉ có tác dụng trong thời gian cần thiết và có tuổi thọ hữu hạn
• Điều này đúng với chuẩn IEEE 802 là: Nếu chủ(trạm) không tham gia, mạng không còn tồn tại
Ngoài ra công nghệ WPAN còn có khả năng hỗ trợ kết nối nhanh (trong một vài giây)
Trang 2113.5.1.4 Quan hệ OSI.
Hình 13.2 minh họa mối quan hệ của tiêu chuẩn IEEE 802.15.1 và hệ thống kết nối mở (OSI)
Trang 2213.5.1.5 Tổng quan về các WPAN Bluetooth
• Công nghệ không dây Bluetooth(WPAN Bluetooth) sử dụng một liên kết vô tuyến tầm ngắn đã được tối ưu hóa, hoạt động bằng pin, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ
• Một WPAN Bluetooth hỗ trợ cả kênh đồng bộtruyền thông thông tin liên lạc bằng giọng nói điện thoại, và kênh không đồng bộ
thông tin liên lạc cho truyền thông dữ liệu
Trang 2313.5.1.5 Tổng quan về các WPAN Bluetooth
• Hình 13.3 Định dạng tải trọng của một gói tin trong Bluetooth WPAN
Trang 2413.5.1.6 kết nối Bluetooth WPAN Topology
• The Bluetooth WPAN Piconet: Piconet là một WPAN được hình thành bởi một thiết bị Bluetooth hoạt động như là một master và một hay nhiều thiết bị Bluetooth khác hoạt động như slaves
• Hoạt động: Những slaves chỉ truyền tin với một master trong quan hệ điểm tới điểm dưới sự điều khiển của master Các master có thể truyền đi từ điểm tới điểm hoặc điểm đến đa điểm
Trang 2513.5.1.6 kết nối Bluetooth WPAN Topology
• The Bluetooth WPAN Piconet.(hình A và B)
Hình 13.4 Sự hình thành piconet khác nhau:
Trang 2613.5.1.6 kết nối Bluetooth WPAN Topology
• Bluetooth WPAN Scatternet:Scatternet là một tập hợp các Bluetooth hoạt động trong piconets chồng chéo về thời gian và không gian Một thiết bị bluetooth có thể tham gia đồng thời trong nhiều piconets, do
vùng phủ sóng của một piconet
Trang 2713.5.1.6 kết nối Bluetooth WPAN Topology
Bluetooth WPAN Scatternet:(hình C)
Hình 13.4 Sự hình thành piconet khác nhau:
Trang 28IEEE 802.16 STANDARD
• MÔ HÌNH THAM CHIẾU IEEE 802.16
• CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
Trang 29IEEE 802.16 STANDARD
• Mô hình tham chiếu IEEE 802.16
Trang 30MÔ HÌNH THAM CHIẾU IEEE 802.16
• Hệ thống cung cấp băng thông rộng 20,25, hoặc 28 MHz cho đường downlink và đường uplink , full-duplex hoặc half-duplex
Trang 31IEEE 802.16 STANDARD
TDD downlink khung phụ DIUC
Trang 32CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• IEEE 802.16 MAC thiết kế truy nhập địa chỉ mạng trong môi trường không dây
• Mac kết nối theo định hướng và có thể hoạt động trong môi trường người dùng với hàng trăm user trên một kênh
Trang 33CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• Phần lõi giao thức phương tiện MAC là một thiết kế mới cho vô tuyến MAN
• MAC lập địa chỉ chỉ định 48 bit địa chỉ cho các trạm thuê bao Có 24 bit điều hành chỉ thị Ngoài ra còn có 16 bit liên kết ID được sử dụng trong MAC PDU
Trang 34CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
Truyền tải của MAC PDU
Trang 35CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• “Packing” (đóng gói) là quá trình kết hợp nhiều MAC PDU hoặc mảnh vỡ của chúng vào làm một MAC PDU
• Đóng gói và phân mảnh có thể được kết hợp
Trang 36CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
Đóng gói các SDU chiều dài cố định
Trang 37CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
Đóng gói các SDU chiều dài thay đổi
Trang 38CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• Truyền dẫn downlink bao gồm 2 khối : TDM và TDMA
• Mỗi khối có thể chứa dữ liệu cho các thiết bị đầu cuối
Trang 39CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• “downlink channel descriptor” ( bộ mô tả kênh downlink) được sử dụng cho các cấu hình phát tín hiệu đường downlink
• Cấu hình khối tín hiệu có thể được thay đổi ngay mà không gián đoạn dịch vụ
Trang 40CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
Cấu hình khối tín hiệu
Trang 41CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• Bộ mô tả kênh uplink là kênh xác định cấu hình đường lên
• Cấu hình burst có thể được thay đổi khi đang truyền dữ liệu
Trang 42CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• Giao thức IEEE 802.16 có một chương trình yêu cầu / trợ cấp tự điều chỉnh
• Ở đó không có xác nhận và tất cả các lỗi được xử lý trong cùng một cách với các yêu cầu định kỳ tổng hợp và băng thông yêu cầu thường xuyên cho mỗi kết nối
Trang 43CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• Trợ cấp băng thông trên mỗi trạm thuê bao Một trạm cơ sở trợ cấp băng thông cho một trạm thuê bao
• Một trạm thuê bao có thể phân phối lại băng thông giữa các kết nối của nó, duy trì QoS và thỏa thuận cấp độ dịch vụ
Trang 44CÁC YÊU CẦU CỦA IEEE 802.16 MAC
• Bảo mật và mã hóa ngăn chặn trong vô tuyến truyền dẫn Nó liên quan đến việc xác thực bằng cách sử dụng chứng chỉ x.509 với PKCS RSA
• Các mã hóa dữ liệu sử dụng 56 bit DES trong chế độ CBC
