các vấn đề của mạng nội hạt vô tuyến wlan

LLC Logical Link Control Điều khiển kết nối logicLMSC LAN/MAN Standards Committee Uỷ ban các tiêu chuẩn mạng LAN/ MANMAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMIB Managemen

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ : 5

DANH MỤC CÁC BẢNG : 7

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 8

Chương 1 Tổng quan về mạng nội hạt vô tuyến WLAN 12

1.1 Sự cần thiết của mạng WLAN 12

1.2 Quá trình phát triển của mạng WLAN 13

1.3 Các thành phần của mạng WLAN 14

1.3.1 Các card giao diện mạng vô tuyến 14

1.3.2 Các điểm truy nhập vô tuyến 14

1.3.3 Các cầu nối vô tuyến từ xa 15

1.5 Cấu hình WLAN 18

1.6 Phân loại mạng WLAN 20

1.6.1 Các LAN vô tuyến 20

1.6.2 Giới thiệu về trải phổ 20

1.6.2.1 Truyền thông băng hẹp 20

1.6.2.2 Công nghệ trải phổ 21

1.6.2.3 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 21

1.6.2.4 Tác dụng của nhiễu băng hẹp 22

1.6.2.5 Hệ thống nhảy tần 22

1.6.2.6 Direct Sequence Spread Spectrum 25

1.6.2.7 So sánh FHSS và DSSS 28

1.6.2 Các mạng LAN hồng ngoại 31

1.6.3 Các mạng LAN trực tiếp và khuyếch tán 32

1.6.4 Các đặc tính của các mạng LAN hồng ngoại 33

Chương 2 Các tiêu chuẩn của mạng WLAN 35

2.1 Giới thiệu về các tiêu chuẩn 35

2.1.1.Chuẩn IEEE 802.11b 35

2.1.2 Chuẩn IEEE 802.11a 36

2.1.3 IEEE 802.11g 36

2.1.4 Chuẩn IEEE 802.11n 37

2.1.5 So sánh các chuẩn IEEE 802.11x 37

2.2.1 Kiến trúc mạng IEEE 802.11 40

2.2.2 Mô hình tham chiếu IEEE 802.11 cơ sở 41

2.3 Lớp vật lý IEEE 802.11 42

2.3.1 Các khuôn dạng gói dữ liệu chung 42

2.3.2 Lớp vật lý DSSS 43

2.3.3 Lớp vật lý FHSS 44

2.3.4 Lớp vật lý hồng ngoại 46

2.4 Lớp điều khiển truy nhập môi trường IEEE 802.11 47

2.4.1 Đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát 48

2.4.2 Các khoảng trống liên khung 48

2.4.3 Chức năng phối hợp phân tán 49

2.4.4 Chức năng phối hợp điểm 56

2.4.5 Kết hợp và tái kết hợp 57

2.4.6 Nhận thực và bảo mật 58

2.4.7 Đồng bộ hoá 59

2.4.8 Quản lý công suất 59

2.4.9 Quá trình phân mảnh gói 61

2.5 Tiêu chuẩn HIPERLAN Type I 61

2.5.1 Lớp vật lý 62

2.5.2 So sánh các đặc tính kỹ thuật giữa IEEE 802.11 và HIPERLAN 63

2.5.3 Lớp điều khiển truy nhập môi trường HIPERLAN Type I 64

2.5.4 Chuyển tiếp nội bộ 66

2.5.5 Nút ẩn 67

2.5.6 Chất lượng dịch vụ 68

2.5.7 Quản lý công suất 68

2.5.8 An ninh 68

2.6 Chuẩn WLIF OpenAir 68

2.7 Chuẩn HomeRF SWAP 69

2.7.1 Cấu hình mạng 70

2.7.2 Ứng dụng 70

2.8 Chuẩn Bluetooth 70

2.8.1 Tính cần thiết của chuẩn Bluetooth 70

2.8.2 Các đặc tả kỹ thuật Bluetooth 71

2.8.3 Các kiểu kết nối 71

2.8.4 Sửa lỗi 72

2.8.5 Nhận thực và bảo mật 73

2.8.6 Tiêu thụ công suất 73

2.8.7 Các phát triển trong tương lai 73

2.9 Chuẩn kết hợp dữ liệu hồng ngoại 73

2.10 Tổng kết 75

Chương 3 Các vấn đề của mạng nội hạt vô tuyến WLAN 76

3.1 Các vấn đề khi triển khai WLAN 76

3.1.1 Nút ẩn 76

3.1.2 Theo dõi công suất 78

3.1.3 Các nguồn nhiễu vô tuyến 79

3.1.4 Các vật cản LAN truyền tín hiệu 80

3.2 Các phương pháp nâng cao chất lượng WLAN 80

3.2.1 Cấu hình đa kênh 80

3.2.2 Hoạt động đa kênh đối với các WLAN DSSS 2.4 GHz 82

3.2.3 Hoạt động đa kênh đối với WLAN FHSS 2.4 GHZ 82

3.2.4 Giảm tốc độ dữ liệu (Fall back) 83

3.2.5 Lọc lưu lượng mạng 83

3.2.6 Chuyển vùng 83

3.2.7 Cân bằng tải 85

3.2.8 Đảm bảo truy nhập vô tuyến 85

3.2.9 Quản lý công suất 85

Chương 4 An ninh mạng WLAN 87

4.1 Giới thiệu 87

4.2 Các kiểu tấn công an ninh vô tuyến điển hình 87

4.2.1 WEP Cracking - bẻ gẫy WEP 87

4.2.2 Tấn công địa chỉ MAC 88

4.2.3 Các tấn công gây ra bởi một người ở vị trí trung gian 88

4.2.4 Các tấn công dạng từ điển 88

4.2.5 Tấn công phiên 89

4.2.6 Từ chối dịch vụ (DoS) 89

4.4 Các tập giải pháp an ninh mạng cho WLAN 89

4.4.1 WEP 90

4.4.3 TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) 91

4.4.4 AES 91

4.4.5 802.1X và EAP 91

4.4.6 WPA (WI-FI Protected access) 93

4.4.7 WPA2 93

4.4.8 LỌC (Filltering) 94

4.4.9 Chữ ký số/ chứng chỉ số 96

4.4.10 Tường lửa 96

4.4.11 Kerberos 96

4.5 An ninh trong thực tế 97

Chương 5 KẾT LUẬN 99

PHẦN MÔ PHỎNG 100

TỔNG QUAN VỀ NS-2 100

1.Giới thiệu 100

2 C++ và OTcl 102

3 Các đặc tính của NS-2 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

DANH MỤC HÌNH VẼ :

Hình 1 1 Cấu hình điển hình của một mạng WLAN 13

Hình 1 2 Điểm truy nhập vô tuyến 16

Hình 1 3 cầu nối vô tuyến giữa 2 địa điểm 16

Hình 1 4 Phạm vi của IEEE 802.11 trong mô hình OSI 17

Hình 1 5 Mạng WLAN độc lập (mạng ad-hoc) 18

Hình 1 6 Mạng WLAN cơ sở 19

Hình 1 7 Mạng WLAN cơ sở được điều khiển tập trung 20

Hình 2 1 Tốc độ truyền tải so với các chuẩn khác 26

Hình 2 2 Các bộ dịch vụ cơ sở trong mạng độc lập 30

Hình 2 3 Các bộ dịch vụ cơ sở trong mạng cơ sở 30

Hình 2 4 Mô hình tham chiếu cơ sở IEEE 802.11 31

Hình 2 5 Khuôn dạng gói PLCP DSSS 33

Hình 2 6 Định nghĩa pha của DBPSK và DQPSK 33

Hình 2 7 Khuôn dạng gói PLCP FHSS 35

Hình 2 8 Khuôn dạng gói dữ liệu của mạng LAN hồng ngoại IEEE 802.11 36

Hình 2 9 Tín hiệu điều chế vị trí xung ở tốc độ 1 Mbps 37

Hình 2 10 Tín hiệu điều chế vị trí xung ở tốc độ 2 Mbps 37

Hình 2 11 Khuôn dạng đơn vị dữ liệu giao thức MAC tổng quát 38

Hình 2 12 Các định nghĩa khoảng trống liên khung 39

Hình 2 13 Truyền dẫn một gói sử dụng CSMA/CA 41

Hình 2 14 Truyền dẫn nhiều gói sử dụng CSMA/CA (một nút) 43

Hình 2 15 Truyền dẫn nhiều gói sử dụng CSMA/CA (nhiều nút) 43

Hình 2 16 Truyền dẫn thành công gói dữ liệu unicast 44

Hình 2 17 Truyền dẫn gói sử dụng cảm biến sóng mang 46

Hình 2 18 Truyền dẫn gói RTS 46

Hình 2 19 Truyền dẫn gói CTS 47

Hình 2 20 PCF và DCF trong một siêu khung 48

Hình 2 21 Quá trình phân mảnh một gói dữ liệu unicast 51

Hình 2 22 Mô hình tham chiếu HIPERLAN Type I 53

Hình 2 23 Khuôn dạng gói dữ liệu HIPERLAN Type I 54

Hình 2 24 Hoạt động của giao thức EY-NPMA 56

Hình 2 25 Loại bỏ nút ẩn trong giao thức EY-NPMA 59

Hình 2 26 Ngăn xếp triển khai Bluetooth 63

Hình 2 27 Ngăn xếp giao thức IrDA 65

Hình 3 1 - Vấn đề nút ẩn trong mạng WLAN độc lập 67

Hình 3 2 Nhiều quá trình truyền dẫn trong trường hợp của một nút ẩn 68

Hình 3 3- Vấn đề nút ẩn trong WLAN cơ sở 69

Hình 3 4 Xung đột trong một vùng chồng lấn của mạng WLAN cơ sở khi điều khiển tập trung 69

Hình 3 5 Theo dõi công suất 70

Hình 3 6 Hoạt động đa kênh 73

Hình 3 7 Chuyển vùng trong WLAN 75

Hình 4 1 Mô hình WLAN VPN 86

Hình 4 2 Mô hình hoạt động xác thực 802.1x 86

Hình 4 3 Tiến trình xác thực MAC 90

Hình 4 4 Lọc giao thức 90

DANH MỤC CÁC BẢNG :

Bảng 2 1 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11b 31

Bảng 2 2 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11a 31

Bảng 2 3 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11g 32

Bảng 2 4 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11n 32

Bảng 2 5 So sánh các chuẩn IEEE 802.11x 33

Bảng 2 6 Thông tin cho bởi các trường dữ liệu khác nhau trong phần tiêu đề MPDU 44

Bảng 2 7 Các đặc tả khoảng trống liên khung 46

Bảng 2 8 Tỷ số giữa thời gian của một khe với các độ dài khác nhau của gói Ethernet (bỏ qua phần mào đầu vô tuyến) 47

Bảng 2 9 Kết hợp các lớp máy phát và máy thu 59

Bảng 2 10 So sánh các đặc tính kỹ thuật giữa IEEE 802.11 và HIPERLAN 61

Bảng 2 11 Độ ưu tiên và thời gian sống còn dư 65

Bảng 2 12 Các tham số chính của hệ thống SWAP 67

Bảng 2 13 Các chức năng của các lớp trong ngăn xếp 69

Bảng 2 14 Tiêu thụ công suất trong Bluetooth 70

Bảng 2 15 Các giao thức dữ liệu IrDA bắt buộc 72

Bảng 2 16 Các giao thức dữ liệu IrDA tuỳ chọn 72

Bảng 3 1 Các vật cản truyền LAN vô tuyến và các ảnh hưởng của chúng 77

Bảng 3 2 ấn định đa kênh đối với các WLAN DSSS 2,4 GHZ 80

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Thuật

ACL Asynchronous connectionless Phi kết nối không đồng bộ

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số không đối

xứngAES Advanced Encryption Standard Chuẩn mã hoá tiên tiến

ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động

BSS Broadcasting Support Service Dịch vụ hỗ trợ quảng bá

BSSID Basis Service Set Identification Nhận dạng BSS

BT Bandwith-Time product Tích số băng thông-thời gian

CCA Clear Channel Assessment Đánh giá kênh rỗi

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mãCRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư chu trình

CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm biến sóng mang

DBPSK Differential Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân vi saiDCF Distributed Coordination Function Chức năng phối hợp phân bốDCLA Direct Current Level Adjustment Điều chỉnh mức dòng một chiềuDECT Digital Enhanced Cordless Telephone Điện thoại vô tuyến số tiên tiếnDES Data Encryption Standard Chuẩn mã hoá dữ liệu

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host độngDIFS Distributed Coordination Function IFS IFS phối hợp phân bố

DQPSK Differential Quadrature Phase Shift

Keying

Khoá dịch pha cầu phương vi sai

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng

ESS Extended Service Set Bộ dịch vụ mở rộng

ETSI European Telecommunication and

Standard Institute Châu ÂuViện các tiêu chuẩn và viễn thông EY-

NPMA Elimination Yield Non Pre – emptive Multiple Access độ lợiĐa truy nhập không ưu tiên loại trừFCC Federal Communication Commission Uỷ ban truyền thông liên bangFEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần

FIPS Federal Information Processing

Standard bangTiêu chuẩn xử lý thông tin liên

GFSK Gaussian Frequency Shift Keying Khoá dịch tần Gauss

GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Khoá dịch Gauss cực tiểu

HIPERL

IBSS Independent Basic Service Set Bộ dịch vụ cơ sở độc lập

IEEE Institute of Electrical and Electronic

IETF Internet Engineering Task Force Uỷ ban chuyên trách về Internet

IKE Internet Key Exchange Trao đổi khoá Internet

IrDA Infrared Data Association Kết hợp dữ liệu hồng ngoại

IrLAP Infrared Link Access Protocol Giao thức truy nhập kết nối hồng

ngoạiIrLMP Infrared Link Management Protocol Giao thức quản lý kết nối hồng

ngoạiISA Industry Standard Architecture Kiến trúc chuẩn trong công nghiệpISM Industrial, Scientific, and Medical Băng tần công nghiệp, khoa học và

y tếISDN Integrated Subcriber Digital Network Mạng tích hợp thuê bao số

ISO International Standards Organization Tổ chức chuẩn hoá quốc tế

ITU-T International Telecommunication

Union - Telecommunications Sector viễn thôngLiên minh viễn thông thế giới-Ban KDC Key Distribution Center Trung tâm phân bổ khoá

L2TP Layer Two Tunneling Protocol Giao thức tạo đường ống lớp 2

LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ mức

thấpLEAP Lightweight Extensible Authentication

LLC Logical Link Control Điều khiển kết nối logic

LMSC LAN/MAN Standards Committee Uỷ ban các tiêu chuẩn mạng LAN/

MANMAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMIB Management Information Base Quản lý thông tin cơ sở

MIC Message Integrity Check Kiểm tra tính toàn vẹn bản tinMPDU MAC Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức MACNAV Network Allocation Vector Vector cấp phát mạng

NIST National Institute of Standards and

Technology quốc giaViện các tiêu chuẩn và công nghệ NRL Normalized Residual Lifetime Thời gian sống còn dư chuẩn hoáOFDM Orthorgonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tàn số trực giao

OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối các hệ thống mở

PCF Point Coordination Function Chức năng phối hợp điểm

PCI Peripheral Component Interconnect Kết nối thành phần ngoại vi

PEAP Protected Extensible Authentication

Protocol bảo vệGiao thức nhận thực mở rộng được

PIFS PCF Interframe Space Khoảng trống liên khung PCFPKI Public Key Infrastructure Hạ tầng khoá công cộng

PLCP Physical Layer Convergence Protocol Giao thức hội tụ lớp vật lý

PPDU PLCP Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PLCPPPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung

PPTP Point – to – Point Tunneling Protocol Giao thức tạo đường ống điểm đến

điểm

RADIUS Remote Authentication Dial – In User

Service

Dịch vụ người sử dụng quay số nhận thực từ xa

RSN Robust Security Network Mạng an ninh tăng cường

SCO Synchoronous Connection Oriented Định hướng kết nối dồng bộ

SFD Start Frame Delimiter Bộ phân định khung khởi đầu

SIG Special Interest Group Nhóm chuyên trách đặc biệt

SNR Signal – to – Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SOHO Small Office Home Office Văn phòng ở nhà văn phòng nhỏSSID Service Set Identifier Bộ nhận dạng tập dịch vụ

SWAP Shared Wireless Access Protocol Giao thức truy nhập vô tuyến dùng

MM Shared Wireless Access Protocol Multimedia vô tuyến dùng chungĐa phương tiện giao thức truy nhậpTCP/IP Transmission Control Protocol/Internet

TLS Transport Layer Security An ninh lớp truyền tải

TTLS Tunneled Transport Layer Security An ninh lớp truyền tải đường ốngUNII Unlicensed National Information

Infrastructure

Hạ tầng thông tin quốc gia không cấp phép

WEP Wired Equipvalent Privacy Bảo mật tương ứng hữu tuyếnWi-Fi Wireless - Fidelity Vô tuyến - Tính trung thực

WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội hạt vô tuyến

WLIF Wireless LAN Interoperability Forum Diễn đàn tương thích mạng LAN

vô tuyếnWPA Wi – Fi Protected Access Truy nhập được bảo vệ Wi – FiXML Extended Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

Chương 1 Tổng quan về mạng nội hạt vô tuyến WLAN

1.1 Sự cần thiết của mạng WLAN

Mạng LAN kết nốt các máy tính, các file server, các máy in và các thiết bị mạngkhác sử dụng cáp Các mạng này cho phép người sử dụng trao đổi thông tin với nhauqua thư điện tử và truy nhập các chương trình ứng dụng đa người dùng và các cơ sở dữliệu dùng chung Để liên kết một mạng LAN, thiết bị người sử dụng phải được kết nốivật lý tới một đầu ra hay một khe cắm cố định, vì thế tạo ra một mạng có ít hoặc nhiềunút cố định Việc di chuyển từ một vị trí này đến một vị trí khác cần phải ngắt kết nốikhỏi mạng LAN và thực hiện tái kết nối ở một vị trí mới Việc mở rộng mạng LAN bắtbuộc phải lắp đặt thêm cáp, quá trình này tốn nhiều thời gian, chiếm nhiều không gianhơn và tăng đáng kể chi phí ban đầu Các nhân tố này làm cho mạng LAN hữu tuyến

có chi phí cao và khó khăn khi lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa

Mạng WLAN đem lại lợi ích cho người sử dụng di động và cho quá trình triển khaimạng linh hoạt trong các mạng nội hạt Khi di động, người sử dụng di chuyển giữa các

vị trí khác nhau trong môi trường mạng LAN mà không làm mất kết nối Một điểmthuận lợi của WLAN là khả năng linh hoạt trong việc cấu hình lại hoặc bổ sung nútmới vào mạng mà không phải quy hoạch lại mạng và không mất chi phí cho việc táilắp đặt cáp, vì vậy mà làm cho việc nâng cấp trong tưong lai trở nên đơn giản vàkhông tốn kém Khả năng đối phó với các thành phần của một mạng LAN động đượctạo ra bởi người sử dụng di động và các thiết bị cầm tay là một yếu tố quan trọng kháccần xem xét đến khi lựa chọn một mạng WLAN Vì thế, việc sử dụng rộng rãi các máytính xách tay và các thiết bị kỹ thuật số cá nhân cầm tay đã dẫn tới mức độ phụ thuộccàng tăng lên vào các mạng WLAN trong những năm gần đây Hiện nay có rất nhiềusản phẩm WLAN có mặt trên thị trường Con số ngày càng tăng hơn nữa với sự xuấthiện gần đây của các chuẩn WLAN HIPERLAN và IEEE 802.xx mà điển hình nhất

là IEEE 802.11 được sử dụng hầu hết trong các thiết bị di động – laptop ,smartphone…

Mạng WLAN khác với các mạng vô tuyến diện rộng ở chỗ quá trình truyền thôngtin số bằng vô tuyến tế bào hoặc vô tuyến gói Vì các hệ thống này phủ sóng ở khoảngcách lớn, chúng đòi hỏi cơ sở hạ tầng đắt tiền, chúng cho phép các tốc độ dữ liệu thấp

và yêu cầu người sử dụng trả tiền theo thời gian sử dụng độ rộng băng thông hoặc việc

sử dụng cơ sở Tuy nhiên ở trong nhà hoặc khu vực địa lý bị giới hạn các mạngWLAN không yêu cầu chi phí sử dụng và cho phép tốc độ số liệu cao hơn

Điểm truy nhập

Nút cố định

Server Mạng hữu tuyến

Hình 1 1 Cấu hình điển hình của một mạng WLAN

Các mạng WLAN cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn 1Mbps và thường được sửdụng để truyền dữ liệu giữa các máy tính trong một toà nhà Với khả năng quảng bá,các mạng WLAN cũng cho phép thực hiện các dịch vụ phát quảng bá và dịch vụtruyền từ điểm tới đa điểm mặc dù các dịch vụ này phải được bảo vệ tránh khỏi cáctruy nhập trái phép Trong cấu hình của một mạng WLAN điển hình (Hình 1.1), mộtthiết bị phát/ thu (bộ thu phát) gọi là điểm truy nhập kết nối tới một mạng hữu tuyến từmột vị trí cố định Điểm truy cập thực hiện thu, lưu đệm và phát các gói số liệu giữamạng WLAN và cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến Một điểm truy cập riêng lẻ có thể hỗtrợ một nhóm các nút di động và có thể thực hiện chức năng trong phạm vi vài trămmét Anten gắn với điểm truy nhập thường được đặt cao nhưng cũng có thể được đặtbất cứ chỗ nào có thể được miễn là đảm bảo được vùng phủ sóng theo yêu cầu Cácthiết bị đầu cuối người sử dụng trao đổi thông tin với điểm truy nhập qua các bộ thíchứng WLAN, các bộ thích ứng này được thực hiện như là các card PC trong các máytính xách tay, các card PCI hoặc các card ISA trong các máy tính để bàn hoặc các thiết

bị tích hợp toàn bộ trong các máy tính cầm tay (các thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số,smartphone) và các máy in Các bộ thích ứng WLAN cung cấp một giao diện giữa hệđiều hành mạng khách và đường kết nối vô tuyến thông qua một anten Các mạngWLAN sử dụng các thiết bị máy tính di động được gọi là các mạng LAN không dây.Thuật ngữ ‘không dây’ nhấn mạnh thực tế rằng các mạng LAN này bỏ đi dây nguồncũng như cáp mạng

1.2 Quá trình phát triển của mạng WLAN

Lịch sử phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua 3 thế hệ:

 Thế hệ đầu: Hoạt động tại các băng tần 900-928 MHz (băng tần ISM), với tốc độthấp hơn 860Kbps Do hạn chế về băng tần (nhiều ứng dụng vô tuyến khác từng chạytrên băng tần này) nên các công nghệ ở giai đoạn này không phát triển mạnh

 Thế hệ thứ hai: Hoạt động tại băng tần 2,4-2,483 GHz, tốc độ đạt 2 Mbps, sửdụng kỹ thuật trải phổ và ghép kênh nhưng cũng bị hạn chế về băng tần

 Thế hệ thứ ba: Hoạt động tại các băng tần 2,4 GHz (sử dụng các phương phápđiều chế phức tạp hơn) đạt tốc độ 11 Mbps, 5 GHz và 17 GHz, tốc độ lên tới 54 Mbps.Các tổ chức tiêu chuẩn lớn như IEEE và ETSI liên tục đưa ra và cập nhật các tiêuchuẩn cho WLAN 802.11, và HIPERLAN của mình

Ưu

điểm

Vùng phủ sóngrộng hơn, sử dụngcho các mạngLAN trong nhà

- Được sử dụng rộng rãihiện nay

- Theo chuẩn IEEE802.11

- Tốc độ dữ liệu cao hơn(khoảng 10 Mbps)

- Đã có trên thịtrường

- Theo chuẩn IEEE802.11

- Tốc độ dữ liệu cao(khoảng 20 Mbps)Nhược

điểm

- Tốc độ dữ liệutối đa là 1 Mbps

- Chi phí cho cácthiết bị vô tuyến caohơn

1.3 Các thành phần của mạng WLAN

Các thành phần của mạng WLAN bao gồm các card giao diện mạng vô tuyến, cácđiểm truy nhập vô tuyến, và các cầu nối vô tuyến từ xa

1.3.1 Các card giao diện mạng vô tuyến

Các card giao diện mạng vô tuyến không khác nhiều so với các card sử dụng chomạng LAN hữu tuyến Giống như các card thích ứng mạng hữu tuyến, card giao diệnmạng vô tuyến trao đổi thông tin với hệ điều hành mạng thông qua một trình điềukhiển dành riêng, vì thế mà cho phép các ứng dụng sử dụng mạng vô tuyến cho quátrình truyền dữ liệu Tuy nhiên, không giống như các card thích ứng của mạng hữutuyến, các card này không cần bất kỳ dây cáp nào kết nối chúng tới mạng và điều nàycho phép tái lắp đặt các nút mạng mà không cần chuyển đổi cáp mạng hoặc thay đổicác kết nối tới các bảng mạch hoặc các bộ tập trung (hub)

1.3.2 Các điểm truy nhập vô tuyến

Các điểm truy nhập tạo ra các vùng phủ vô tuyến, các vùng này kết nối các nút diđộng tới các cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến hiện có Điều này cho phép một mạngWLAN trở thành một phần mở rộng của mạng hữu tuyến Bởi vì các điểm truy nhập

cho phép khả năng mở rộng một vùng phủ sóng vô tuyến, các mạng WLAN là rất ổnđịnh và các điểm truy nhập bổ sung có thể được triển khai trong một toà nhà haykhuôn viên trường đại học nhằm tạo ra các vùng truy nhập vô tuyến rộng lớn Cácđiểm truy nhập không những cho phép quá trình truyền thông với mạng hữu tuyến màcòn thực hiện lọc lưu lượng và thực hiện các chức năng cầu nối tiêu chuẩn Chức nănglọc giúp cho việc đảo trên kết nối vô tuyến bằng việc xoá bỏ lưu lượng dư thừa Doghép đôi không đối xứng giữa phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến, nênđiều quan trọng đối với điểm truy nhập là cần có một bộ đệm thích hợp và các tàinguyên bộ nhớ Các bộ đệm là cần thiết cho việc lưu trữ các gói dữ liệu tại điểm truynhập khi một nút di động tạm thời di chuyển ra khỏi một vùng phủ vô tuyến hoặc khimột nút di động hoạt động ở chế độ công suất thấp.

Các điểm truy nhập truyền thông với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý các nút

di động Một điểm truy nhập không cần phải điều khiển truy nhập từ các nút di động

đa thành phần khác Tuy nhiên, một giao thức đa truy nhập tập trung hoá được điềukhiển bởi một điểm truy nhập có được một số thuận lợi Các tuỳ chọn giao diện mạnghữu tuyến nói chung tới một điểm truy nhập bao gồm 10Base2, 10BaseT, modem cáp,modem ADSL và ISDN Một số card giao diện mạng vô tuyến có thể sử dụng kết hợpvới các điểm truy nhập vô tuyến

Điểm truy nhập

Hình 1 2 Điểm truy nhập vô tuyến

1.3.3 Các cầu nối vô tuyến từ xa

Các cầu nối vô tuyến từ xa tương tự như các điểm truy nhập ngoại trừ việc chúngđược sử dụng chủ yếu cho các kết nối bên ngoài Tuỳ thuộc vào khoảng cách và vùngphủ, có thể có thêm các anten ngoài Các cầu như vậy được thiết kế để liên kết cácmạng với nhau, đặc biệt là trong các toà nhà và ở khoảng cách xa khoảng 32 km.Chúng cho phép khả năng lựa chọn nhanh chóng và kinh tế so với việc lắp đặt cáphoặc triển khai các đường điện thoại dùng riêng và thường được sử dụng khi các kếtnối hữu tuyến truyền thống là không khả thi (chẳnh hạn khi triển khai qua sông suối,qua địa hình gồ ghề, qua các khu vực riêng, qua đường cao tốc) Không giống như cáckết nối bằng cáp và các mạch điện thoại dành riêng, các cầu nối vô tuyến có khả nănglọc lưu lượng và đảm bảo rằng các mạng được kết nối không bị chồng lấn bởi các lưulượng không cần thiết Các cầu nối này cũng có thể làm việc như là các thiết bị an ninhnội bộ bởi vì chúng chỉ đọc các địa chỉ đã được mã hoá vào trong các bộ thích ứngLAN (tức là các địa chỉ MAC), vì vậy mà ngăn chặn thành công các quá trình truyềnthông giả mạo.

Hình 1 3 cầu nối vô tuyến giữa 2 địa điểm

Các mạng WLAN khác với các mạng hữu tuyến truyền thống cơ bản ở lớp vật lý và

ở phân lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) của mô hình tham khảo các hệthống mở OSI Những khác biệt này tạo ra hai phương pháp cung cấp điểm giao diệnvật lý cho các mạng WLAN Nếu điểm giao diện vật lý ở lớp điều khiển liên kết logicLLC, phương pháp này thường yêu cầu một trình điều khiển người dùng để hỗ trợ cácphần mềm mức cao hơn như là hệ điều hành mạng chẳng hạn Một giao diện như vậycho phép các nút di động truyền thông trực tiếp với một nút khác sử dụng các card

Hình 1 4 Phạm vi của IEEE 802.11 trong mô hình OSI

giao diện mạng vô tuyến Một điểm giao diện logic khác ở phân lớp MAC và được sửdụng bởi các kết nối vô tuyến Vì lý do này, các điểm truy nhập vô tuyến thực hiện cácchức năng cầu nối và các chức năng không định tuyến Mặc dù một giao diện MACđòi hỏi một kết nối hữu tuyến, nó vẫn cho phép bất cứ một hệ điều hành mạng nàohoặc một trình điều khiển nào làm việc với mạng WLAN Một giao diện như vậy chophép một mạng LAN hữu tuyến hiện có có thể được mở rộng dễ dàng bằng việc cungcấp khả năng truy nhập cho các thiết bị mạng vô tuyến mới Kiến trúc giao thức củamột giao diện mạng WLAN điển hình được cho trên Hình 1.4 Các lớp thấp hơn củamột card giao diện vô tuyến thường được thực hiện bằng phần mềm chạy trên các bộ

xử lý nhúng Các lớp cao hơn của nhăn xếp giao thức mạng được cung cấp bởi hệ điềuhành và các chương trình ứng dụng Một trình điều khiển mạng cho phép hệ điều hànhgiao tiếp với phần mềm lớp thấp hơn được nhúng trong các card giao diện mạng vôtuyến Ngoài ra, nó còn thực thi các chức năng LLC chuẩn Đối với hệ điều hànhWindow, trình điều khiển nói chung chỉ tương thích với một số phiên bản của đặc tínhcủa giao diện trình điều khiển mạng Các trình điều khiển dựa trên Unix Linux vàApple cũng đã có mặt

Phạm vi của WLAN trong mô hình OSI

Trong Hình 1.4, các lớp gồm: lớp ứng dụng lớp vận hành mạng/ hệ thống truyền tải(TCP/IP), lớp điều khiển liên kết logic thuộc về hệ điều hành và trình điều khiển; cáclớp điều khiển truy nhập môi trường, lớp vật lý logic thuộc về phần mềm máy tính

1.5 Cấu hình WLAN

Các mạng WLAN thường có hai kiểu cấu hình mạng hay còn gọi là topo mạng,chúng bao gồm cấu hình độc lập và cấu hình cơ sở như được miêu tả tương ứng trênHình 1.5 và Hình 1.6 Cấu hình độc lập hỗ trợ kết nối điểm tới điểm (peer-to-peer) nơi

mà các nút di động truyền thông trực tiếp với nhau sử dụng các bộ thích ứng vô tuyến.Bởi vì các mạng độc lập có thể được thực hiện một cách nhanh chóng và đơn giản,chúng thường được tạo ra mà không cần các công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào Chúngcũng không cần thực hiện việc quản trị mạng Những cấu hình mạng kiểu như vậy là lýtưởng để đáp ứng các yêu cầu trong kinh doanh hoặc trong việc thiết lập các nhóm làmviệc tạm thời Tuy nhiên, chúng cũng gặp phải nhiều bất lợi khi vùng phủ sóng bị giớihạn Một điểm truy nhập có thể mở rộng phạm vi của hai mạng WLAN độc lập bằngcách hoạt động như một bộ lặp, nhân đôi một cách hiệu quả khoảng cách giữa các nút

Hình 1 6 Mạng WLAN cơ sở

Các mạng WLAN có cấu hình cơ sở cho phép các nút di động có thể được tích hợpvào trong một mạng hữu tuyến (xem Hình 1.6) Quá trình chuyển đổi từ các phươngtiện vô tuyến sang các phương tiện hữu tuyến phải thông qua một điểm truy nhập.Việc thiết kế một mạng WLAN có thể được đơn giản hoá một cách đáng kể nếu cácthông tin về mạng và các hiểu biết cần thiết để quản lý mạng được thu thập tại cùngmột vị trí Một điểm truy nhập được định vị ở chính giữa có thể điều khiển và phânquyền truy nhập giữa các nút đang có tranh chấp, cho phép truy nhập dễ dàng tới mạngđường trục, dễ dàng thhực hiện gán địa chỉ và các mức ưu tiên, thuận lợi trong việcquản lý quá trình chuyển đi các gói dữ liệu, và theo dõi được đường đi của cấu hìnhmạng hiện thời Tuy nhiên, một giao thức đa truy nhập tập trung hoá không cho phépmột nút truyền thông tin trực tiếp tới một nút khác mà nút này đang được định vị trongvùng phủ sóng của cùng điểm truy nhập ấy (xem Hình 1.7) Trong trường hợp này,một gói dữ liệu sẽ phải được truyền đi hai lần (lần đầu từ nút nguồn và lần sau là từđiểm truy nhập) trước khi nó đi tới nút đích, quá trình này làm giảm hiệu quả truyềndẫn và làm tăng trễ truyền sóng Tuy nhiên, các hệ thống như vậy nói chung thườngcho phép năng suất truyền dữ liệu lớn hơn, các vùng phủ sóng lớn hơn, và có khả năngcung cấp lưu lượng theo thời gian bao gồm video và thoại Ngoài ra, một điểm truynhập được định vị có kế hoạch cũng có thể tối thiểu hoá công suất truyền dẫn và giảiquyết các vấn đề về nút ẩn một cách hiệu quả Lưu ý rằng hầu hết các mạng WLAN sửdụng giao thức phân bố như CSMA dùng cho đa truy nhập, các nút trong mạng cơ sở

có thể truyền thông trực tiếp với các nút khác Tuy nhiên, một vài mạng WLAN cơ sởyêu cầu quá trình truyền dẫn gói phải được đánh địa chỉ duy nhất tới điểm truy nhậpngay cả khi CSMA được chấp nhận Điểm truy nhập sau đó sẽ chuyển tiếp gói tớiđúng nút đích

Điểm truy nhập

Hình 1 7 Mạng WLAN cơ sở được điều khiển tập trung

1.6 Phân loại mạng WLAN

Các mạng WLAN có thể được phân loại thành mạng LAN vô tuyến và LAN hồngngoại Các LAN vô tuyến có thể được dựa trên quá trình truyền dẫn băng hẹp haytruyền dẫn trải phổ trong khi đó các LAN hồng ngoại có thể là khuyếch tán hay đượcđịnh hướng Dưới đây đề cập đến các loại cơ bản của các mạng LAN vô tuyến và hồngngoại có đấnh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của mỗi loại

1.6.1 Các LAN vô tuyến

Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ Khái niệm về trải phổ

đã xuất hiện hơn 50 năm và được khởi xướng từ trong quốc phòng để đảm bảo chotruyền thông tin cậy và an toàn Trải phổ đề cập đến các sơ đồ tín hiệu dựa trên một sốdạng mã hoá (điều này độc lập thông tin được phát đi) và chúng sử dụng rộng hơnnhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu Rộng hơn có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứngfading đa đường chỉ ảnh hưởng đến một phần nhỏ của một quá trình truyền dẫn truyềnphổ Vì vậy mà năng lượng tín hiệu thu hầu như không đổi theo thời gian Điều nàylần lượt tạo ra tín hiệu mà nó dễ dàng hơn cho việc tách sóng để cho các máy thu đượcđồng bộ với các tham số của tín hiệu trải phổ Các tín hiệu trải phổ có thể hạn chếđược nhiễu và gây khó khăn cho quá trình tách sóng và thu xen Có hai kỹ thuật trảiphổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy tần (FHSS)

1.6.2 Giới thiệu về trải phổ

Trải phổ là một kỹ thuật truyền thông được đặc trưng bởi băng thông rộng và côngsuất thấp Truyền thông trải phổ sử dụng các kỹ thuật điều chế (modulation) khác nhaucho mạng WLAN và nó cũng có nhiều thuận lợi so với người tiền nhiệm của nó làtruyền thông băng hẹp Tín hiệu trải phổ trông giống như nhiễu, khó phát hiện và thậmchí khó để chặn đứng hay giải điều chế (demodulation) nếu không có các thiết bị thíchhợp Jamming và nhiễu (interference) thường có ảnh hưởng với truyền thông trải phổ íthơn so với truyền thông băng hẹp Vì những lý do này mà trải phổ đã được sử dụngtrong quân sự trong một thời gian dài Để có thể hiểu được trải phổ là gì, trước hếtchúng ta phải thảo luận các khái niệm của truyền thông băng hẹp

1.6.2.1 Truyền thông băng hẹp

Truyền thông băng hẹp là công nghệ truyền thông chỉ sử dụng đủ phổ tần số đểmang tín hiệu dữ liệu không hơn Nhiệm vụ của FCC (Federal CommunicationCommission) là hạn chế việc sử dụng tần số càng nhiều càng tốt, chỉ cho phép sử dụngtần số ở một mức đủ để hoàn thành công việc Trải phổ hoàn toàn ngược lại với nhiệm

vụ mà FCC đang thực hiện vì nó sử dụng băng tần rộng hơn mức cần thiết để truyềnthông tin Điều này cho chúng ta biết được một ít khái niệm về tín hiệu như thế nàođược gọi là trải phổ Một tín hiệu được gọi là một tín hiệu trải phổ khi băng thông của

nó rộng hơn nhiều so với mức cần thiết để truyền thông tin

1.6.2.2 Công nghệ trải phổ

Công nghệ trải phổ cho phép chúng ta lấy cùng một lượng thông tin như trong ví dụtruyền băng hẹp trước và trải chúng ra trên một vùng tần số lớn hơn nhiều Ví dụ,chúng ta có thể sử dụng 1 MHz và 10 Watt đối với băng hẹp nhưng 20 MHz và 100

mW đối với trải phổ Bằng việc sử dụng phổ tần số rộng hơn, chúng ta sẽ giảm đượckhả năng dữ liệu sẽ bị hư hỏng hay jammed Một tín hiệu băng hẹp cố gắng jammingtín hiệu trải phổ sẽ giống như là việc ngăn chặn một phần nhỏ thông tin nằm trong dãytần số băng hẹp Nên hầu hết thông tin sẽ được nhận mà không thấy lỗi Ngày nay thìcác bộ phát tần số (RF radios) trải phổ có thể truyền lại bất kỳ một lượng thông tin nhỏnào đã bị mất do nhiễu băng hẹp

Trong khi băng tần trải phổ là tương đối rộng, thì công suất đỉnh của tín hiệu lại rấtthấp Đây chính là yêu cầu thứ 2 đối với một tín hiệu được xem như là trải phổ Mộttín hiệu được xem là trải phổ khi nó có công suất thấp Hai đặc điểm này của trải phổ(sử dụng băng tần số rộng và công suất rất thấp) làm cho bên nhận (receiver) nhìnchúng giống như là một tín hiệu nhiễu Noise (nhiễu) cũng là tín hiệu băng rộng côngsuất thấp nhưng sự khác biệt là nhiễu thường là không mong muốn Hơn nữa, vì bộnhận tín hiệu xem các tín hiệu trải phổ như là nhiễu, nên các receiver sẽ không cố gắngdemodulate (giải điều chế) hay diễn giải nó làm cho việc truyền thông có thêm một ít

sự bảo mật

1.6.2.3 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

Trải phổ nhảy tần (FHSS) là một công nghệ sử dụng sự nhanh nhẹn của tần số đểtrải dữ liệu ra hơn 83 MHz Sự nhanh nhẹn của tần số chính là khả năng của bộ pháttần số (Radio) có thể thay đổi tần số truyền một cách đột ngột trong dãy băng tần số cóthể sử dụng Trong trường hợp nhảy tần đối với mạng WLAN thì dãy tần số có thể sửdụng được (trong băng tần 2.4 GHz ISM) là 83.5 MHz

Nguyên lý làm việc của FHSS

Trong hệ thống nhảy tần, sóng mang sẽ thay đổi tần số (hay nhảy) tùy thuộc vàochuỗi Pseudorandom Chuỗi Pseudorandom là một danh sách của nhiều tần số mà sóngmang có thể nhảy trong một khoảng thời gian xác định trước khi lặp lại danh sách này.Máy phát sử dụng chuỗi nhảy này để chọn tần số truyền cho nó Sóng mang sẽ vẫn ởmột mức tần số nào đó trong một khoảng thời gian xác định (khoảng thời gian này cònđược gọi là Dwell time) và sau đó sử dụng một khoảng thời gian ngắn để nhảy sangtần số tiếp theo (khoảng thời gian ngắn này được gọi là Hop time) Khi danh sách tần

số đã được nhảy hết, máy phát sẽ lặp lại từ đầu danh sách này

Hình dưới minh họa một hệ thống nhảy tần sử dụng một chuỗi nhảy gồm 5 tần sốqua dãy tần số 5 MHz Trong ví dụ này thì chuỗi nhảy là :

Radio của bên nhận sẽ đồng bộ hóa chuỗi nhảy với radio của bên truyền để có thểnhận được thông tin trên những tần số thích hợp vào những thời điểm thích hợp Tínhiệu sau đó được giải điều chế và sử dụng bởi máy tính nhận.

1.6.2.4 Tác dụng của nhiễu băng hẹp

Nhảy tần là một phương pháp truyền dữ liệu trong đó hệ thống truyền và nhận nhảytheo một dạng chấp nhận được của tần số Cũng giống như các công nghệ trải phổkhác, hệ thống nhảy tần là kháng cự (nhưng không miễn nhiễm) đối với nhiễu bănghẹp Trong ví dụ của chúng ta ở trên, nếu tín hiệu bị nhiễu trên tần số 2.451 GHz thìchỉ phần đó của tín hiệu trải phổ sẽ bị mất, phần còn lại của tín hiệu trải phổ sẽ vẫnđược giữ nguyên và dữ liệu bị mất sẽ được truyền lại (có thể ở tần số khác)

Trong thực tế, nhiễu tín hiệu băng hẹp có thể xuất hiện trong nhiều Megahertz củabăng thông Vì băng nhảy tần trải rộng 83.5 MHz nên nhiễu băng hẹp chỉ gây sự giảmcấp nhỏ đối với tín hiệu trải phổ

Vì WLIF(Wireless LAN Interoperability Forum) không còn hỗ trợ OpenAir nữanên chúng ta chỉ tập trung vào IEEE 802.11 khi khảo sát về FHSS.

Channels

Một hệ thống nhảy tần sẽ hoạt động sử dụng một dạng nhảy (hop pattern) xác địnhđược gọi là channel (kênh) Hệ thống nhảy tần thường sử dụng hop pattern chuẩn củaFCC hay chỉ là một tập con của nó Một số hệ thống nhảy tần cho phép hop patternđược tạo ra tùy ý và thậm chí còn cho phép đồng bộ hóa giữa hệ thống để loại bỏ xungđột trong môi trường dùng chung (co-located)

Mặc dù trong nhiều hệ thống có thể có đến 79 Access Point (AP) đồng bộ located, nhưng mỗi radio nhảy tần phải được đồng bộ hóa với nhau một cách chính xác

co-để không gây nhiễu (truyền trên cùng một tần số) đến radio nhảy tần khác trong cùng

một vùng Chi phí của một hệ thống như vậy là rất lớn và thường không được xem như

là một tùy chọn (option) Nếu sử dụng radio đã đồng bộ thì thường chỉ xét đến 12 hệthống co-located là tối đa

Nếu sử dụng radio không đồng bộ thì 26 hệ thống có thể co-located trong WLAN,con số này được xem như là số tối đa trong môi trường WLAN Việc tăng traffic (lưulượng) một cách đáng kể hay truyền những file lớn một cách thường xuyên sẽ gây ramột sự hạn chế thực tế về số lượng hệ thống co-located tối đa vào khoảng 15 Nếunhiều hơn 15 hệ thống nhảy tần co-located trong môi trường như thế sẽ gây ra nhiễu vàxung đột bắt đầu làm giảm băng thông tổng cộng của WLAN

Các quy tắc của FCC liên quan đến FHSS

Vào 31 tháng 8 năm 2000 FCC đã thay đổi các quy tắc liên quan đến việc cài đặt FHSS Các quy tắc thay đổi cho phép các hệ thống nhảy tần linh động và mạnh mẽ

hơn Các nguyên tắc được chia ra thành 2 loại: trước 31/8/2000 và sau 31/8/2000 và

FCC cho phép nhà sản xuất tùy chọn nguyên tắc để cài đặt vào thiết bị của mình tùy thuộc vào nhu cầu Nếu nhà sản xuất quyết định chọn quy tắc trước 31/8/2000 thì họ sẽ

bị giới hạn bởi quy tắc ấy Ngược lại nếu họ chọn quy tắc sau 31/8/2000 thì họ bị giới hạn bởi cả 2 quy tắc trên Một nhà sản xuất không thể sử dụng hỗn hợp một phần từ quy tắc này với một phần của quy tắc khác

Trước 31/8/2000, hệ thống FHSS được quy định bởi FCC và IEEE sử dụng ít nhất

75 trong số 79 tần số sóng mang có thể trong một tập các tần số nhảy với công suấtphát tối đa là 1 Watt ở bộ phát định hướng (intentional radiator) Mỗi tần số mang làmột một hệ số nhân của 1 MHz giữa 2.402 GHz đến 2.480 GHz Quy tắc này phát biểurằng hệ thống phải nhảy trên ít nhất 75 trong số 79 tần số trước khi lặp lại hop pattern.Quy tắc này đã được chỉnh sửa vào 31/8/2000 phát biểu lại rằng chỉ cần 15 hoptrong một pattern là đủ, nhưng nhiều thay đổi khác cũng phát sinh từ đó Ví dụ, côngsuất phát tối đa của một hệ thống tuân theo quy tắc mới này là 125 mW và có thể cótối đa 5 MHz băng thông sóng mang Hãy lưu ý rằng việc tăng băng thông cho cùngmột lượng thông tin sẽ yêu công suất đỉnh thấp hơn Chúng ta có thể thấy rằng số hopnhân với băng thông sóng mang sẽ bằng ít nhất là 75 MHz Ví dụ, nếu chúng ta sửdụng 25 hop thì chỉ cần một sóng mang rộng 3 MHz là đủ Hoặc nếu ta sử dụng 15hop thì cần sóng mang rộng 5 MHz (mức tối đa)

Các tần số không trùng lặp nhau đều được cho phép trong cả 2 quy tắc Nếu như ítnhất 75 MHz của băng thông được sử dụng trong phổ tần số được cắt ra nhiều phầnnhỏ có độ rộng bằng với tần số sóng mang được sử dụng thì chúng sẽ nằm sát cạnhnhau trong toàn bộ phổ tần số mà không bị trùng lặp lên nhau Nguyên tắc này đượcchuyển dịch thành 75 tần số sóng mang không trùng lặp đối với quy tắc trước31/8/2000 và 15-74 tần số sóng mang không trùng lặp đối với quy tắc sau 31/8/2000

IEEE phát biểu trong chuẩn 802.11 rằng hệ thống FHSS sẽ có ít nhất 6 MHz của tần sốsóng mang tách biệt giữa các hop Vì thế, một hệ thống FHSS truyền trên tần số 2.410GHz phải nhảy đến cách ít nhất là 2.404 GHz (nếu giảm tần số) hoặc 2.416 GHz (nếutăng tần số) Yêu cầu này vẫn được giữ nguyên không thay đổi bởi IEEE và FCC vào31/8/2000.

Quy tắc trước 31/8/2000 liên quan đến hệ thống FHSS cho phép tốc độ tối đa 2 Mbps Bằng việc tăng băng thông sóng mang từ 1 MHz lên 5 MHz thì tốc độ tối đa của dữ liệu đã tăng lên 10 Mbps

1.6.2.6 Direct Sequence Spread Spectrum

DSSS rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trong số các công nghệ trải phổ vì

nó dễ dàng cài đặt và có tốc độ cao Hầu hết các thiết bị WLAN trên thị trường đều sửdụng công nghệ trải phổ DSSS (nhưng sẽ bị thay thế bằng OFDM có tốc độ cao hơn).DSSS là một phương pháp truyền dữ liệu trong đó hệ thống truyền và hệ thống nhậnđều sử dụng một tập các tần số có độ rộng 22 MHz Các kênh rộng này cho phép cácthiết bị truyền thông tin với tốc độ cao hơn hệ thống FHSS nhiều

Nguyên lý làm việc của DSSS

DSSS kết hợp tín hiệu dữ liệu tại trạm truyền với một chuỗi bit dữ liệu tốc độ cao

(quá trình này được gọi là Chipping code hay Processing gain) Processing gain cao sẽ

làm tăng tính kháng cự của tín hiệu đối với nhiễu Processing gain tối thiểu mà FCCcho phép là 10 và hầu hết các sản phẩm thương mại đều hoạt động dưới 20 Nhóm làmviệc IEEE 802.11 đã thiết lập yêu cầu processing gain tối thiểu là 11

Tiến trình của DSSS bắt đầu với một sóng mang được modulate với một chuỗi mã

(code sequence) Số lượng chip trong code sẽ xác định trải rộng bao nhiêu, và số lượngchip trên một bit (chip per bit) và tốc độ của code (tính bằng chip per second) sẽ xácđịnh tốc độ dữ liệu

Direct Sequence System

Trong băng tần 2.4 GHz ISM, chuẩn IEEE 802.11xác định việc sử dụng DSSS ở tốc

độ dữ liệu 1 và 2 Mbps Đối với chuẩn 802.11b thì tốc độ lên đến 5.5 và 11 Mbps

Các thiết bị 802.11b hoạt động ở tốc độ 5.5 và 11 Mbps đều có thể giao tiếp với cácthiết bị 802.11 hoạt động ở 1 và 2 Mbps bởi vì chuẩn 802.11b cho phép tương thíchngược Vì thế người dùng không cần nâng cấp thiết bị 802.11 trên toàn bộ mạngWLAN của họ sang thiết bị 802.11b Hiện nay thì các thiết bị theo chuẩn 802.11a chophép tốc độ lên đến 54 Mbps nhưng không may là các thiết của chuẩn 802.11a khôngthể giao tiếp được với các thiết bị của chuẩn 802.11 và 802.11b (và chuẩn mới

802.11g) bởi vì 802.11a sử dụng băng tần 5 GHz UNII trong khi 802.11 và 802.11b

sử dụng 2.4 GHz ISM

Điều này có thể gây ra nhiều vấn đề bởi vì nhiều người sử dụng muốn tận dụngnhững lợi thế của công nghệ DSSS để truyền dữ liệu với tốc độ 54 Mbp nhưng lạikhông muốn tốn thêm chi phí cho việc nâng cấp lên một mạng mới Vì thế, một chuẩnmới là chuẩn 802.11g đã ra đời cho phép hệ thống DSSS hoạt động trong băng tần 2.4GHz ISM có thể truyền dữ liệu lên đến 54 Mbps Công nghệ 802.11g là công nghệ 54Mbps đầu tiên có thể tương thích ngược với các thiết bị 802.11 và 802.11b

Channels

Không giống như hệ thống nhảy tần sử dụng chuỗi nhảy để xác định kênh, hệ thốngDSSS sử dụng một quy ước để định nghĩa kênh Mỗi kênh là một băng tần số liên tụcrộng 22 MHz có tần số sóng mang là 1 MHz (giống với FHSS) Ví dụ, kênh 1 hoạtđộng từ 2.401 GHz đến 2.423 GHz (2.412 GHz +/- 11 MHz); kênh 2 hoạt động từ2.406 GHz đến 2.429 GHz (2.417 GHz +/- 11 MHz) … Hình dưới minh họa điều này

Bảng dưới đây liệt kê đầy đủ các kênh được sử dụng ở Mỹ và Châu Âu FCC xácđịnh chỉ 11 kênh đối với tần số không được cấp phép được sử dụng tại Mỹ Chúng ta

có thể thấy rằng kênh 1 và 2 trùng lặp với nhau một lượng đáng kể Mỗi tần số liệt kêtrong bảng được xem như là tần số trung tâm Từ tần số trung tâm này, 11 MHz đượccộng thêm hay trừ đi để có được một kênh rộng 22 MHz Chúng ta cũng có thể dễdàng nhận thấy rằng các kênh nằm cạnh nhau sẽ trùng lặp với nhau một lượng đángkể

Việc sử dụng hệ thống DSSS với các kênh trùng lặp trong cùng một vị trí vật lý sẽgây nên nhiễu giữa các hệ thống Hệ thống DSSS với các kênh trùng lặp không nên co-located bởi vì gần như chúng luôn luôn gây nên một sự giảm cấp đáng kể đối với băngthông Bởi vì sóng mang được cách nhau 5 MHz và kênh rộng 22 MHz, nên các kênhchỉ nên co-located nếu như số kênh cách nhau ít nhất là 5 kênh Ví dụ, kênh 1 và 6không trùng lặp nhau, kênh 2 và 7 không trùng lặp nhau … Có tối đa 3 hệ thống DSSS

có thể co-located đó là các kênh 1, 6 và 11 và các kênh không trùng lặp chỉ trên lýthuyết Các kênh chỉ không trùng lặp trên lý thuyết là bởi vì trong thực tế kênh 1 và 6(hay 6 và 11) có trùng nhau một phần nhỏ (tùy thuộc vào thiết bị sử dụng và khoảngcách giữa các hệ thống) Các kênh không trùng lặp này được minh họa trong hìnhdưới

Ảnh hưởng của nhiễu băng hẹp

Cũng giống như hệ thống nhảy tần, hệ thống DSSS cũng có tính kháng cự đối vớinhiễu băng hẹp bởi vì đặc tính trải phổ của nó Một tín hiệu DSSS là dễ bị nhiễu bănghẹp hơn so với tín hiệu FHSS bởi vì băng tần DSSS sử dụng nhỏ hơn so với FHSS(rộng 22 MHz so với rộng 79 MHz như trong FHSS) và thông tin được truyền trêntoàn bộ băng tần một cách đồng thời thay vì chỉ một tần số tại một thời điểm như trongFHSS Với FHSS, sự nhanh nhạy của tần số và độ rộng băng tần số bảo đảm rằngnhiễu chỉ ảnh hưởng chỉ trong một thời gian ngắn làm hỏng chỉ một phần nhỏ dữ liệu

Các quy tắc của FCC liên quan đến DSSS

Cũng giống như hệ thống FHSS, FCC quy định rằng hệ thống DSSS sử dụng tối đa

1 Watt công suất phát trong cấu hình điểm-đa điểm Công suất phát tối đa không phụthuộc vào sự lựa chọn kênh, có nghĩa là cho dù kênh nào được sử dụng đi nữa thì côngsuất phát tối đa cũng như nhau Quy tắc này áp dụng cho cả công nghệ trải phổ 2.4GHz ISM lẫn 5 GHz UNII

1.6.2.7 So sánh FHSS và DSSS

Cả công nghệ FHSS và DSSS đều có điểm thuận lợi và bất lợi Và nhiệm vụ củaWLAN administrator là phải quyết định chọn lựa sử dụng công nghệ nào khi cài đặtmạng WLAN mới Phần này sẽ mô tả một số yếu tố nên xem xét để xác định xemcông nghệ nào là thích hợp với bạn nhất Các yếu tố này bao gồm :

+ Nhiễu băng hẹp

+ Co-location

+ Chi phí

+ Tính tương thích và tính sẵn có của thiết bị

+ Tốc độ và băng thông dữ liệu

+ Bảo mật

+ Hỗ trợ chuẩn.

Nhiễu băng hẹp

Điểm thuận lợi của FHSS là khả năng kháng nhiễu băng hẹp cao hơn so với DSSS

Hệ thống DSSS có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu băng hẹp nhiều hơn FHSS bởi vì chúng

sử dụng băng tần rộng 22 MHz thay vì 79 MHz Yếu tố này có thể được xem như là

yếu tố quyết định khi bạn dự định triển khai mạng WLAN trong môi trường có nhiềunhiễu

Chi phí

Khi cài đặt mạng WLAN, những điểm thuận lợi của DSSS đôi khi hấp dẫn hơn FHSS đặc biệt là khi có ngân sách hạn chế Chi phí của việc cài đặt một hệ thống DSSS thường thấp hơn rất nhiều so với FHSS Thiết bị DSSS rất phổ biến trên thị trường và ngày càng giảm giá Chỉ một vài năm gần đây, giá của thiết bị đã có thể chấp nhận được đối với khách hàng doanh nghiệp

Co-location

Một điểm thuận lợi của FHSS so với DSSS là khả năng có nhiều hệ thống FHSS cùng hoạt động với nhau (co-located) Vì hệ thống nhảy tần sử dụng sự nhanh nhẹn của tần số và sử dụng 79 kênh riêng biệt nên số lượng co-located nhiều hơn so với DSSS (chỉ 3 co-locate system hay 3 AP)

Tuy nhiên, khi tính toán chi phí phần cứng của hệ thống FHSS để đạt được cùngbăng thông như DSSS thì lợi thế này không còn nữa Bởi vì DSSS có 3 co-located APnên băng thông tối đa cho cấu hình này là: 3 AP * 11 Mbps = 33 Mbps.Với khoảng50% băng thông dành cho chi phí do các giao thức được sử dụng nên băng thông cònlại khoảng : 33 Mbps / 2 = 16.5 Mbps Trong khi đó, để đạt được cùng mức băngthông tương tự thì FHSS yêu cầu: 16 AP * 2 Mbps = 32 Mbps Và cũng vơi 50% chiphí thì băng thông thật sự là: 32 Mbps / 2 = 16 Mbps

Trong cấu hình này, hệ thống FHSS yêu cầu phải mua thêm 13 AP nữa để có đượcbăng thông tương tự DSSS Thêm vào đó là chi phí cho dịch vụ cài đặt, cable, đầu nối

và anten

Bạn có thể thấy rằng có nhiều thuận lợi khác nhau đối với mỗi loại công nghệ Nếunhư mục tiêu là chi phí thấp và băng thông cao thì hiển nhiên công nghệ DSSS sẽthắng Nếu như mục tiêu là phân chia người dùng sử dụng các AP khác nhau trong mộtmôi trường co-located dày đặc thì FHSS sẽ thích hợp hơn

Tính tương thích và tính sẵn có của thiết bị

WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) cung cấp kiểm tra tính tương

thích DSSS của các thiết bị 802.11b để đảm bảo rằng những thiết bị như vậy sẽ hoạtđộng được với nhau và hoạt động được với các thiết bị 802.11b DSSS khác Chuẩn

tương thích mà WECA tạo ra được biết với tên gọi là Wi-Fi (Wireless Fidelity) và các

thiết đã qua kiểm tra tương thích được gọi là các thiết bị tuân theo Wi-Fi (Wi-Ficompliant) Các thiết bị này được thêm vào logo Wi-Fi lúc xuất hiện trên thị trường.Logo này nói lên rằng thiết bị đó có thể giao tiếp được với các thiết bị khác có logo

Wi-Fi.

Không có một sự kiểm tra tương tự nào dành cho FHSS Có các chuẩn sử dụngFHSS như 802.11 và OpenAir, nhưng không có tổ chức nào làm công việc kiểm tratính tương thích FHSS tương tự như WECA cho DSSS

Bởi vì tính phổ biến của các thiết bị 802.11b nên rất dễ dàng mua được chúng Nhucầu ngày càng phát triển cho các thiết bị tương thích Wi-Fi trong khi nhu cầu choFHSS gần như đã bảo hòa và đi xuống

Tốc độ và băng thông dữ liệu

Như chúng ta đã biết là tốc độ của FHSS (2 Mbps) thấp hơn nhiều so với DSSS (11Mbps) Mặc dù một số hệ thống FHSS có thể hoạt động ở tốc độ 3 Mbps hay lớn hơnnhưng các hệ thống này là không tương thích với chuẩn 802.11 và có thể không giao

tiếp được với hệ thống FHSS khác Hệ thống FHSS và DSSS có thông lượng (dữ liệu

thật sự được truyền) chỉ khoảng một nửa tốc độ dữ liệu Khi kiểm tra thông lượng lúccài đặt một mạng WLAN mới thường chỉ đạt được 5 – 6 Mbps đối với DSSS và 1Mbps đối với FHSS cho dù đã thiết lập tốc độ tối đa

HomeRF sử dụng công nghệ nhảy tần băng rộng để đạt được tốc độ dữ liệu 10

Mbps (khoảng 5 Mbps thông lượng) HomeRF sử dụng công suất phát giới hạn là 125mW

Khi các frame wireless được truyền thì sẽ có khoảng thời gian tạm ngừng giữa cácframe cho các tín hiệu điều khiển và các tác vụ khác Với hệ thống nhảy tần thì khoảngchèn giữa các frame (interframe space) này là lớn hơn so với DSSS gây ra giảm tốc độtruyền dữ liệu Hơn nữa, hệ thống nhảy tần còn có thêm quá trình thay đổi tốc độtruyền, trong khoảng thời gian này thì không có dữ liệu nào được truyền Một số hệthống WLAN sử dụng các giao thức lớp vật lý riêng để làm tăng băng thông Cácphương pháp này làm tăng thông lượng lên đến 80% so với tốc độ dữ liệu nhưng cóthể sẽ không tương thích được với thiết bị chuẩn

Security

Theo các quảng cáo (thường là không đúng sự thật) thì hệ thống nhảy tần là an toàn

hơn hệ thống DSSS Chứng cứ đầu tiên bác bỏ điều này chính là FHSS radio chỉ đượcsản xuất bởi một số ít các nhà sản xuất nên chúng phải tuân theo chuẩn để có thể bánthiết bị được dễ dàng Thứ 2 là các nhà sản xuất sử dụng một tập các chuổi nhảy chuẩnthường là theo một danh sách xác định trước do các tổ chức như IEEE hay WLIF đưa

ra Hai điều này làm cho việc phát hiện được chuỗi nhảy khá là đơn giản

Một lý do khác làm cho việc tìm được chuỗi nhảy của FHSS đơn giản chính là việc

số kênh luôn được quảng bá (không mã hóa) trong mỗi Beacon phát ra Địa chỉ MACcủa AP truyền cũng bao gồm trong Beacon vì thế chúng ta có thể biết được nhà sảnxuất thiết bị Một số nhà sản xuất cho phép administrator định nghĩa linh động hoppattern tùy ý Tuy nhiên, nó cũng chẳng tạo thêm được mức bảo mật nào cả vì một sốthiết bị đơn giản như bộ phân tích phổ (Spectrum Analyzer), máy laptop có thể được

sử dụng để theo dõi hopping pattern của FHSS radio trong vòng vài giây

Hỗ trợ chuẩn

Như đã thảo luận ở phần trước, DSSS đã giành được sự chấp nhận rộng rãi do chiphí thấp, tốc độ cao, chuẩn tương thích Wi-Fi và nhiều yếu tố khác Sự chấp nhận nàylàm thúc đẩy nghành công nghiệp chuyển sang công nghệ mới hơn và nhanh hơn

DSSS như 802.11g hay 802.11a Chuẩn tương thích mới của WECA là Wi-Fi5 dành

cho hệ thống DSSS hoạt động ở 5 GHz UNII sẽ giúp đẩy nhanh ngành công nghiệpphát triển hơn nữa như Wi-Fi đã từng làm Các chuẩn mới cho hệ thống FHSS nhưHomeRF 2.0 và 802.15 (hỗ trợ cho WPAN như Bluetooth) nhưng đều không nâng cấp

hệ thống FHSS trong doanh nghiệp

1.6.2 Các mạng LAN hồng ngoại

Mạng WLAN đầu tiên được phát triển sử dụng truyền dẫn hồng ngoại cách đâykhoảng chừng 25 năm Kể từ đó, một số lượng lớn các mạng LAN hồng ngoại đã xuấthiện Các hệ thống này khai thác các điểm thuận lợi do sử dụng vô tuyến hồng ngoạinhư là một môi trường cho truyền dẫn vô tuyến Chẳng hạn, tia hồng ngoại có băngthông không cấp phép rất dồi dào, nó loại bỏ được nhiễu vô tuyến, và các thiết bị hồngngoại nhỏ và tiêu thụ ít công suất

Các mạng LAN hồng ngoại sử dụng phần phổ điện từ tần số ngay dưới ánh sángnhìn thấy làm môi trường truyền dẫn vô tuyến Vì gần giống nhau về chiều dài bướcsóng, ánh sáng hồng ngoại có tất cả các đặc tính vật lý của ánh sáng nhìn thấy Giốngnhư ánh sáng nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại hoạt động ở các tần số rất cao Điều này

có nghĩa là nó truyền theo đường thẳng và không thể bị hấp thụ bởi các vật tối hay cácchướng ngại vật lý (có thể là bức tường, các vật cản, trần nhà) và sẽ suy hao đáng kểkhi đi qua cửa sổ Các đặc tính này giúp cho việc giữ cho năng lượng sóng quang hồngngoại tập trung trong một không gian nhất định có thể là một căn phòng, và hầu nhưloại bỏ được các vấn đề về nhiễu và nghe trộm trái phép Tuy nhiên, ánh sáng hồng

ngoại sẽ vượt qua các ô cửa, phản xạ trở lại khi đập vào các bức tường, và phản xạxung quanh các góc giống như là ánh sáng mặt trời và ánh sáng của đèn điện trongphòng Bởi vì ánh sáng hồng ngoại có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy, và khôngthể quan sát được bằng mắt thường.

Không giống với các sóng vô tuyến, các tần số hồng ngoại là quá cao để thực hiệnđiều chế giống như đối với các tần số vô tuyến Vì vậy, các đường truyền hồng ngoạithường dựa trên cơ sở điều chế xung bật-tắt và tách sóng tín hiệu quang Quá trìnhtruyền dẫn xung bật-tắt được thực hiện bằng cách biến đổi cường độ (biên độ) dòngđiện rong 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 Tách sóng trực tiếp được thực hiện bởi bộ tách quang dùngphotodiode để tạo ra dòng điện tỷ lệ với công suất sóng quang tới Bề mặt của bộ táchsóng xác định độ nhạy của máy thu và vì thế xác định phạm vi thu Bộ tách sóng có bềmặt lớn có điện dung lớn mà điện dung này giới hạn độ rộng băng thông khả dụng.Giống như nhiều bộ phát sử dụng trong các mạng sợi quang, các bộ phát hồng ngoại

sử dụng trong các mạng LAN hồng ngoại hoạt động xung quanh bước sóng 850 nm(khoảng 350 THz) Tuy nhiên, các mạng sợi quang có hiệu năng lớn chủ yếu là do cácthuộc tính của sợi quang Bỏ qua sự có mặt của sợi quang (như ở trong các hệ thống vôtuyến), và các đường truyền sóng tổn hao thấp cũng mất đi Quá trình truyền ánh sángtryền đi giữa hai nút một cách tin cậy và có thể điều khiển được trở nên khó rất khókhăn 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 hệthống vô tuyến vì ở đó sử dụng một anten chung để phát và thu tín hiệu Vì thế, miễn

là cùng một kênh tần số được sử dụng, các đặc tính truyền sóng ở giữa anten phát vàanten thu là đối xứng nhưng điều này không thể áp dụng cho các hệ thống hồng ngoạiquang

1.6.3 Các mạng LAN trực tiếp và khuyếch tán

Quá trình truyền dẫn hồng ngoại trong các mạng WLAN có thể là trực tiếp (tầmnhìn thẳng) hoặc khuyếch tán (phản xạ) Trong các LAN hồng ngoại trực tiếp, các máyphát và máy thu phải hướng vào nhau để truyền thông tầm nhìn thẳng Các máy phát

sử dụng các chùm tia tập trung băng hẹp trong khi các máy thu hoạt động với các gócnhìn tương đối nhỏ Do đó một LAN hồng ngoại trực tiếp dễ bị che khuất bởi các đồvật hay con người ở giữa máy phát và máy thu Hầu hết các mạng LAN hồng ngoạitrực tiếp cung cấp các kết nối Ethernet hoặc vòng thẻ bài Các mạng khác sử dụng cácchùm laser công suất cao được định hướng để truyền số liệu, thoại và video tốc độ caogiữa các toà nhà Tốc độ số liệu thay đổi từ 1 đến 155 Mbps ở cự ly khoảng 1 đến 5

km Các mạng LAN hồng ngoại trực tiếp hiệu năng cao chủ yếu được sử dụng chỉ đểtriển khai các mạng cố định Các mạng này không thực tế khi áp dụng cho các nút di

động vì việc liên kết chính xác giữa máy phát và thu là khá khó khăn và là không thểđối với thông tin di động.

Các hệ thống LAN hồng ngoại khuyếch tán không yêu cầu tầm nhìn thẳng trực tiếpnhưng chỉ có thể được sử dụng trong nhà vì chúng phụ thuộc nhiều vào năng lượnghồng ngoại phản xạ để truyền thông Các tín hiệu hồng ngoại lấp đầy vùng phủ sónggiống như quá trình chiếu sáng trên cao sử dụng các bề mặt phản xạ (các bức tường,các vật cản, trần nhà) để phản xạ tín hiệu giữa máy phát và máy thu Điều này ngụ ýrằng có thể có được một tầm nhìn rộng bằng việc sử dụng các máy phát bao gồm nhiềunhiều bộ phát hướng đến các hướng khác nhau và sử dụng các máy thu gồm nhiều lớpphotodiode Các tín hiệu hồng ngoại phát đi chiếu sáng trần nhà trong khi các máy thuđược hướng về phía trần nhà để tách sóng ra năng lượng sóng hồng ngoại Ngoài ra, vìcác tín hiệu phát đi theo nhiều đường, nên cho phép truyền thông đẳng hướng độc lập

về vị trí và sự định hướng anten nút di động Thuận lợi của phương pháp này là ở chỗmáy phát có thể truyền thông với nhiều máy thu Hiện tượng che khuất không phải làvấn đề lớn vì ánh sáng chỉ đi đến máy thu nhờ quá trình phản xạ bởi môi truờng xungquanh Điểm bất lợi là ở chỗ khoảng cách và tốc độ số liệu bị giảm do tổn thất nănglượng hồng ngoại Các hệ thống khuyếch tán thường là tán sắc theo thời gian gây rabởi truyền sóng đa đường hơn các hệ thống trực tiếp vì tầm nhìn rộng hơn có nghĩa là

có nhiều hơn ánh sáng đập vào các bề mặt phản xạ và có nhiều hơn các ánh sáng phản

xạ được thực hiện tách sóng Trong cùng một vùng, nhiễu chồng lấn giữa các ký tựgây ra bởi các đường là như nhau, bất chấp tín hiệu vô tuyến hay hồng ngoại Tuynhiên, fading phẳng (hay fading Rayleigh) nói chung không làm suy yếu nhiều đối vớitia hồng ngoại độ dài bước sóng rất ngắn tạo ra một vùng không gian nhỏ chỉ tác độngđến một phần nhỏ của các bộ tách sóng dùng photodiode Hiện nay tốc độ dữ liệu caonhất mà các mạng LAN hồng ngoại khuyếch tán cho phép bị giới hạn ở 4 Mbps và cácmạng LAN này hoạt động trong vùng từ 10 đến 20 m

1.6.4 Các đặc tính của các mạng LAN hồng ngoại

Các mạng LAN hồng ngoại khác với các mạng LAN vô tuyến ở nhiều điểm Nóichung, các hệ thống vô tuyến luôn tạo ra vùng phủ rộng hơn các hệ thống thông tinquang vô tuyến bởi vì công suất các máy phát yêu cầu cao hơn và các máy thu cónhiều thuận lợi khi sử dụng các kỹ thuật tạo phách cảm biến Mặt khác, tín hiệu vôtuyến luôn có độ rộng băng thông hẹp hơn các tín hiệu quang mặc dù các hệ thốngthương mại vẫn chưa khai thác được hết băng thông tín hiệu quang

Sự tiêu thụ công suất

Bởi vì các mạng LAN hồng ngoại phát tín hiệu sử dụng các xung bật-tắt, các bộphát hồng ngoại được điều chỉnh để hoạt động trong một khoảng thời gian nhỏ, vì thếchúng tiêu thụ công suất thấp Nếu yêu cầu cường độ bức xạ lớn để mở rộng phạm vitín hiệu, công suất trung bình có thể giữ không đổi bằng việc giảm độ rộng xung phát

Các nguồn nhiễu

Truyền thông hồng ngoại loại bỏ được các nguồn nhiễu sóng điện từ và các nguồnnhiễu tần số vô tuyến Trái lại, ánh sáng hồng ngoại không gây nhiễu với bất cứ mộtphương tiện truyền thông nào khác Mặc dù các thiết bị sử dụng phổ biến như là bộđiều khiển từ xa dùng hông ngoại cũng hoạt động ở cùng băng tần quang giống nhưcác mạng LAN hồng ngoại, các thiết bị này thường phát tín hiệu ngắt quãng và do đókhông gây nhiễu đối với hoạt động của các mạng WLAN một cách đáng kể Nói chungđối với các tốc độ số liệu từ thấp đến trung bình, các nguồn nhiễu nền phát xạ ở cùngmột bước sóng như ánh sáng hồng ngoại (như ánh sáng mặt trời và ánh sáng nhân tạotạo bởi các bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang) là những nhân tố chính làmgiảm hiệu năng của các đường truyền hồng ngoại

Chương 2 Các tiêu chuẩn của mạng WLAN

2.1 Giới thiệu về các tiêu chuẩn

Năm 1990, Viện các kỹ sư điện và điện tử IEEE đã thành lập một uỷ ban để pháttriển tiêu chuẩn cho các mạng WLAN hoạt động ở tốc độ từ 1 đến 2 Mbps Năm 1992,Viện các tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu thành lập một hiệp hội để xây dựng tiêuchuẩn WLAN dùng cho các mạng LAN vô tuyến (HIPERLAN) hoạt động trong phạm

vi tốc độ khoảng 20 Mbps Gần đây các chuẩn xây dựng cho mạng WLAN phục vụcho các ứng dụng đặc biệt trong phạm vi một toà nhà đã và đang được phát triển Khácvới các chuẩn này, quá trình phát triển chuẩn IEEE 802.11 đã bị ảnh hưởng mạnh bởicác sản phẩm của mạng WLAN có mặt trên thị trường Vì vậy, mặc dù cần khá nhiềuthời gian để hoàn thiện các tiêu chuẩn (do có khá nhiều các đề xuất mang nặng tínhcạnh tranh từ phía các nhà cung cấp thiết bị), nó vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhất chođến nay Phần này trình bày về các chuẩn của mạng WLAN trong đó tập trung vàochuẩn 802.11

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 Các tiêu chuẩn IEEE802.11 cung cấp tốc độ truyền dẫn 2 Mbps Họ tiêu chuẩn 802.11 có nhiều phần mởrộng Một số chuẩn thông dụng như: 802.11b (cải tiến từ 802.11), 802.11a, 802.11g,802.11n

2.1.1.Chuẩn IEEE 802.11b

Chuẩn này được đưa ra vào năm 1999, nó cải tiến từ chuẩn 802.11

 Cũng hoạt động ở dải tần 2,4 Ghz nhưng chỉ sử dụng trải phổ trực tiếp DSSS

 Tốc độ tại Access Point có thể lên tới 11Mbps (802.11b), 22Mbps (802.11b+)

 Các sản phẩm theo chuẩn 802.11b được kiểm tra và thử nghiệm bởi hiệp hội cáccông ty Ethernet không dây (WECA) và được biết đến như là hiệp hội Wi-Fi, nhữngsản phẩm Wireless được WiFi kiểm tra nếu đạt thì sẽ mang nhãn hiệu này

 Hiện nay IEEE 802.11b là một chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất cho WirelessLAN Vì dải tần số 2,4Ghz là dải tần số ISM (Industrial, Scientific and Medical: dảitần vô tuyến dành cho công nghiệp, khoa học và y học, không cần xin phép) cũngđược sử dụng cho các chuẩn mạng không dây khác như là: Bluetooth và HomeRF, haichuẩn này không được phổ biến như là 801.11 Bluetooth được thiết kế sử dụng chothiết bị không dây mà không phải là Wireless LAN, nó được dùng cho mạng cá nhânPAN(Personal Area Network) Như vậy Wireless LAN sử dụng chuẩn 802.11b và cácthiết bị Bluetooth hoạt động trong cùng một dải băng tần

Bảng 2 1 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11b

Phát Hành Tần số Tốc Độ Dữ Liệu (Typ) Tốc Độ Dữ Liệu (Max) PhạmVi

2.1.2 Chuẩn IEEE 802.11a

Đây là một chuẩn được cấp phép ở dải băng tần mới Nó hoạt động ở dải tần số 5Ghz sử dụng phương thức điều chế ghép kênh theo vùng tần số vuông góc (OFDM).Phương thức điều chế này làm tăng tốc độ trên mỗi kênh (từ 11Mbps/1kênh lên 54Mbps/1 kênh)

Có thể sử dụng đến 8 Access Point (truyền trên 8 kênh Non-overlapping,kênhkhông chồng lấn phổ), đặc điểm này ở dải tần 2,4Ghz chỉ có thể sử dụng 3 AccessPoint (truyền trên 3 kênh Non – overlapping)

Hỗ trợ đồng thời nhiều người sử dụng với tốc độ cao mà ít bị xung đột

Các sản phẩm của theo chuẩn IEEE 802.11a không tương thích với các sản phẩmtheo chuẩn IEEE 802.11 và 802.11b vì chúng hoạt động ở các dải tần số khác nhau.Tuy nhiên các nhà sản xuất chipset đang cố gắng đưa loại chipset hoạt động ở cả 2 chế

độ theo hai chuẩn 802.11a và 802.11b Sự phối hợp này được biết đến với tên WiFi5( WiFi cho công nghệ 5Gbps)

Bảng 2 2 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11a

Phát Hành Tần số Tốc Độ Dữ Liệu (Typ) Tốc Độ Dữ Liệu (Max) Phạm Vi (trong nhà)

2.1.3 IEEE 802.11g

Bản dự thảo của tiêu chuẩn này được đưa ra vào tháng 10 – 2002

Sử dụng dải tần 2,4 Ghz, tốc độ truyền lên đến 54Mbps

Phương thức điều chế: Có thể dùng một trong 2 phương thức

 Dùng OFDM (giống với 802.11a) tốc độ truyền lên tới 54Mbps

 Dùng trải phổ trực tiếp DSSS tốc độ bị giới hạn ở 11 Mbps

Tương thích ngược với chuẩn 802.11b

Bị hạn chế về số kênh truyền

Bảng 2 3 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11g

Phát Hành Tần số Tốc Độ Dữ Liệu (Typ) Tốc Độ Dữ Liệu (Max) Phạm Vi (trong nhà)

2.1.4 Chuẩn IEEE 802.11n

Chuẩn 802.11n đang được xúc tiến để đạt tốc độ 100 Mb/giây, nhanh gấp 5 lầnchuẩn 802.11g và cho phép thiết bị kết nối hoạt động với khoảng cách xa hơn cácmạng Wi-Fi hiện hành

Winston Sun, giám đốc công nghệ của công ty không dây AtherosCommunications, nhận xét, một thiết bị tương thích 802.11n có thể truy cập các điểmhotspot với tốc độ 150 MB/giây với khoảng cách lý tưởng dưới 6m, khả năng liên kếtcàng giảm khi người dùng ở cách xa điểm truy cập đó

Theo Winston Sun, các chuẩn Wi-Fi mới được ra mắt có thể tự động dò tần sóngthích hợp để kết nối Internet Chính vì thế, thiết bị hỗ trợ 802.11n không thể “độcchiếm” phổ Wi-Fi và phải “nhường” sóng cho các mạng kết nối khác

Ông Sun cho biết, tốc độ truy cập Wi-Fi giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ thiết

bị tới hotspot vẫn cho phép các máy cầm tay, như iTV của Apple stream được cácđoạn video clip nhưng không thể stream video nén có độ nét cao

Bảng 2 4 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11n

Phát Hành Tần số Tốc Độ Dữ Liệu (Typ)Tốc Độ Dữ Liệu (Max) Phạm Vi

6 - 2009 5GHz and/or 2.4GHz 74 Mbit/s 300 Mbit/s (2 streams) ~70 m

Hình 2 1 Tốc độ truyền tải so với các chuẩn khác

2.1.5 So sánh các chuẩn IEEE 802.11x

Wi-Fi còn có tên gọi khác là IEEE 802.11 (hay ngắn gọn là 802.11) cũng chính lànhóm các tiêu chuẩn kỹ thuật của công nghệ kết nối này do liên minh Wi-Fi (Wi-FiAlliance: www.wi-fi.org) quy định Hiện tồn tại các xác thực sau được đưa ra bởi Wi-

Xem thêm 802.11d

và 802.11h

IEEE 801.11b Kết nối Tần số: 2,4 GHz

Tốc độ tối đa: 11 mbps Tầm hoạt động: 35-100 m

Tương thích với 802.11g

IEEE 802.11g Kết nối Tần số: 2,4 GHz

Tốc độ tối đa: 54 mbps Tầm hoạt động: 25-75 m

Tương thích ngược với 802.11b, xem thêm 802.11d và 802.11h

IEEE 8021.11n Kết nối Tần số: 2,4 GHz

Tốc độ tối đa: 540 mbps Tầm hoạt động: 50-125 m

Tương thích ngược với 802.11b/g

IEEE 802.11d Tính năng

bổ sung Bật tính năng thay đổi tầng

MAC để phù hợp với các yêu cầu ở những quốc gia khác nhau

Hỗ trợ bởi một số thiết bị 802.11a và 802.11a/g

năng bổsung

Chọn tần số động (dynamic frequency selection: DFS) và điều khiển truyền năng lượng (transmit power control: TPC)

để hạn chế việc xung đột với các thiết bị dùng tần số 5 GHz

Hỗ trợ bởi một số thiết bị 802.11a và 802.11a/g

WPA Enterprise Bảo mật Sử dụng xác thực 802.1x với

chế độ mã hóa TKIP và một máy chủ xác thực

Xem thêm WPA2 Enterprise

WPA Personal Bảo mật Sử dụng khóa chia sẻ với mã

hóa TKIP

Xem thêm WPA2 Personal

WPA2 Enterprise Bảo mật Nâng cấp của WPA Enterprise

với việc dùng mã hóa AES Dựa trên 802.11i

WPA2 Personal Bảo mật Nâng cấp của WPA Personal

với việc dùng mã hóa AES Dựa trên 802.11i

Protocol Transport Layer Security

Sử dụng cho WPA Enterprise

EAP-TTLS/

MSCHAPv2

Bảo mật EAP-Tunneled TLS/Microsoft

Challenge Authentication Handshake Protocol

Sử dụng cho WPA/WPA2 Enterprise

các dịch vụ điện thoại di động nền GSM

Sử dụng cho WPA/WPA2 Enterprise

định cách thức ưu tiên băng thông cho giọng nói hoặc video

Một thành phần của bản thảo 802.11e WLAN Quality of Service

IEEE 802.11 chưa từng được ứng dụng thực tế và chỉ được xem là bước đệm đểhình thành nên kỷ nguyên Wi-Fi Trên thực tế, cả 24 kí tự theo sau 802.11 đều đượclên kế hoạch sử dụng bởi Wi-Fi Alliance Như ở bảng trên, các IEEE 802.11 đượcphân loại thành nhiều nhóm, trong đó hầu như người dùng chỉ biết và quan tâm đếntiêu chuẩn phân loại theo tính chất kết nối (IEEE 802.11a/b/g/n…)

Một số IEEE 802.11 ít phổ biến khác:

 IEEE 802.11c: các thủ tục quy định cách thức bắt cầu giữa các mạng Wi-Fi Tiêuchuẩn này thường đi cặp với 802.11d

 IEEE 802.11e: đưa QoS (Quality of Service) vào Wi-Fi, qua đó sắp đặt thứ tự ưutiên cho các gói tin, đặc biệt quan trọng trong trường hợp băng thông bị giới hạn hoặcquá tải.

 IEEE 802.11F: giao thức truy cập nội ở Access Point, là một mở rộng cho IEEE802.11 Tiêu chuẩn này cho phép các Access Point có thể “nói chuyện” với nhau, từ đóđưa vào các tính năng hữu ích như cân bằng tải, mở rộng vùng phủ sóng Wi-Fi…

 IEEE 802.11h: những bổ sung cho 802.11a để quản lý dải tần 5 GHz nhằm tươngthích với các yêu cầu kỹ thuật ở châu Âu

 IEEE 802.11i: những bổ sung về bảo mật Chỉ những thiết bị IEEE 802.11g mớinhất mới bổ sung khả năng bảo mật này Chuẩn này trên thực tế được tách ra từ IEEE802.11e WPA là một trong những thành phần được mô tả trong 802.11i ở dạng bảnthảo, và khi 802.11i được thông qua thì chuyển thành WPA2 (với các tính chất được

mô tả ở bảng trên)

 IEEE 802.11j: những bổ sung để tương thích điều kiện kỹ thuật ở Nhật Bản

 IEEE 802.11k: những tiêu chuẩn trong việc quản lí tài nguyên sóng radio Chuẩnnày dự kiến sẽ hoàn tất và được đệ trình thành chuẩn chính thức trong năm nay

 IEEE 802.11p: hình thức kết nối mở rộng sử dụng trên các phương tiện giaothông (vd: sử dụng Wi-Fi trên xe buýt, xe cứu thương…) Dự kiến sẽ được phổ biếnvào năm 2009

 IEEE 802.11r: mở rộng của IEEE 802.11d, cho phép nâng cấp khả năng chuyểnvùng

 IEEE 802.11T: đây chính là tiêu chuẩn WMM như mô tả ở bảng trên

 IEE 802.11u: quy định cách thức tương tác với các thiết bị không tương thích

Trong khi đó 802.11x sẽ không được dùng như một tiêu chuẩn độc lập mà sẽ bỏtrống để trỏ đến các chuẩn kết nối IEEE 802.11 bất kì Nói cách khác, 802.11 có ýnghĩa là “mạng cục bộ không dây”, và 802.11x mang ý nghĩa “mạng cục bộ không dâytheo hình thức kết nối nào đấy (a/b/g/n)”

Hình thức bảo mật cơ bản nhất ở mạng Wi-Fi là WEP là một phần của bản IEEE802.11 “gốc”