CôNG NGHệ WIFI pot

Bên cạnh đó, các hệ thống thông tin di động hiện nay là các hệ thống băng hẹp chỉ cung cấp được chất lượng thông tin hạn chế, nhất là đối với nhu cầu truyền số liệu nhưng giá cước cao..

Lời giới thiệu

Hiện nay các nhu cầu về dịch vụ di động không chỉ dừng lại ở dịch vụ thoại truyền thống mà còn có sự phát triển nhanh và mạnh các nhu cầu về dịch vụ số liệu di động đặc biệt là dịch vụ truy cập Internet di động, khiến cho nhà sản xuất và khai thác mạng phải tìm kiếm các kiến trúc mạng mới trên cơ sở kiến trúc hạ tầng truyền thống để giảm giá thành và đơn giản hoá việc xây dựng các mạng đa dịch vụ, đa phương tiện

Các mạng 2G đã phục vụ khá tốt nhu cầu thoại thông thường và một số ứng dụng thế hệ 2 như SMS hay truy nhập Internet bằng công nghệ WAP Nhưng khi người sử dụng đòi hỏi các dịch vụ như điện thoại video hay truy cập Internet tốc độ cao thì chúng hoàn toàn không thể đáp ứng được Bên cạnh đó, các hệ thống thông tin di động hiện nay là các hệ thống băng hẹp chỉ cung cấp được chất lượng thông tin hạn chế, nhất là đối với nhu cầu truyền số liệu nhưng giá cước cao

Sự phát triển của các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy tính bảng vv…càng thúc đẩy nhu cầu truyền dữ liệu di động trong khi đó mạng điện thoại di động thế hệ thứ ba (3G) vốn được coi là giải pháp của tương lai cho các dịch vụ truyền thông đa phương tiện di động lại chưa sẵn sàng nhập cuộc Bối cảnh này đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi một lớp mạng di động không dây mới Đó là mạng cục bộ

vô tuyến WLAN (Wireless Local Area Network) Mạng WLAN sẽ đáp ứng kịp thời nhu cầu về truyền số liệu không dây tốc độ cao với giá thành

hạ và độ linh hoạt cao, triển khai nhanh chóng Các công nghệ Wi-fi dựa trên chuẩn IEEE 802.11b xây dựng cho WLAN được là chìa khoá giúp các nước đang phát triển đi tắt đón đầu, đuổi kịp các nước phát triển trong lĩnh vực công nghệ thông tin

Trong quá trình làm báo cáo, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, sai lầm Em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy Phan Tử Thụ cùng các Thầy cô trong khoa để em hoàn thành tốt bài báo cáo này

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2012

Sinh viên ; Hà Văn Siến

I TỔNG QUAN VỀ WLAN

Mạng WLAN là một hệ thống truyền thông số liệu linh hoạt được thực hiện trên sự mở rộng của mạng LAN hữu tuyến Mạng WLAN sử dụng sóng vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu, tối thiểu hoá việc kết nối sử dụng dây dẫn, vì vậy WLAN kết hợp được việc kết nối truyền số liệu với tính di động của người sử dụng Sử dụng băng tần ISM 2,4 GHz Vùng phủ sóng của WLAN trong phạm vi khuôn viên trường đại học hoặc toà nhà văn phòng

Sự ra đời của các cầu nối WLAN đã đem lại nhiều lợi ích về khả năng di động và khai thác mạng linh hoạt Với mạng WLAN, người dùng có thể truy cập các thông tin dùng chung mà không cần tìm chỗ cắm thiết bị và các nhà quản lý mạng có thể thiết lập hoặc làm tăng thêm mạng lưới mà không cần lắp đặt hoặc di chuyển hệ thống dây WLAN còn cho năng suất lưu lượng tăng, thuận tiện, lợi thế về chi phí so với các hệ thống mạng hữu tuyến truyền thống Mạng WLAN có các ưu điểm:

- Tính di động làm tăng hiệu quả và dịch vụ

- Nhanh chóng và đơn giản trong lắp đặt

- Giảm giá thành khi vận hành

- Khả năng nâng cấp

I.1.CÂU HÌNH MẠNG WLAN

Mạng WLAN thường có ba loại cấu hình cơ bản sau:

1 Mạng WLAN độc lập hay còn gọi là mạng Ad Hoc (hình 1): các nút di động (máy tính laptop) tập trung lại trong một không gian nhỏ để

hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng Các nút di động trao đổi thông tin trực tiếp với nhau thông qua các bộ biến đổi vô tuyến, không cần phải quản trị mạng Vì các mạng ad-hoc này có thể thực hiện nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không cần một công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào vì vậy nó rất thích hợp để sử dụng trong các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời Tuy nhiên chúng có thể có những nhược

điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều phải nghe được lẫn nhau

Hình 1 - Mạng Ad Hoc

2 Mạng WLAN cơ sở (hình 2): bao gồm các điểm truy nhập AP

(Access Point) gắn với mạng đường trục hữu tuyến và giao tiếp với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell (Phạm vi phủ sóng của một AP được gọi là một cell ) AP đóng vai trò điều khiển cell và điều khiển lưu lượng tới mạng.

Các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các AP.Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15 % cho phép các trạm di động có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất Các trạm di động sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều

khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng, quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng Tuy nhiên giao thức đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nút khác nằm trong cùng vùng với điểm truy nhập như trong cấu hình mạng WLAN độc lập Trong

trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút phát gốc và sau

đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng trễ truyền

phân phối Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point

mà nó xác định đích đến cho một lưu lượng được nhận từ một BSS Hệ thống phân phối được tiếp sóng trở lại một đích trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống phân phối tới một 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 sẽ được nhận bởi trạm đích.

Hình 3 – Mạng mở rộng

Tần số vô tuyến được sử dụng để truyền dẫn là yếu tố rất quang trọng đối với mạng WLAN WLAN được cấp phát băng tần ISM trong 3 dải tần số không cần đăng ký sử dụng sau: 900 MHz, 2.4 GHz, và 5 GHz

1 Băng tần ISM 900 MHz

Băng tần ISM 900 MHz được FCC định nghĩa là một dãy tần số từ 902 MHz đến 928 MHz Băng tần này còn có thể được định nghĩa dưới dạng dãy tần số 915 MHz ± 13 MHz Tuy băng tần ISM 900 MHz đã được sử dụng và triển khai cho wireless LAN nhưng dần dần nó đã bị “từ bỏ” bởi

sự lựa chọn những tần số khác có băng thông và thông lượng truyền dẫn cao hơn Ngày nay, vẫn còn một số thiết bị wireless sử dụng băng tần ISM 900 MHz như là: hệ thống wireless camera, điện thoại trong nhà sử dụng wireless

Các tổ chức sử dụng băng tần ISM 900 MHz trong việc triển khai

wireless LAN nhận thấy rằng họ phải tốn rất nhiều tiền để thay thế những thiết bị wireless sử dụng băng tần ISM 900 MHz cũ hay là bị trục trặc về

kỹ thuật Một card radio sử dụng băng tần ISM 900 MHz có giá lên đến hơn $800 mà chỉ có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa được khoảng 1Mbps Trong khi đó, nếu đem so sánh 1 card wireless sử dụng chuẩn 802.11b có thể hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 11Mbps chỉ có giá khoảng trên dưới $100 Ngoài ra, việc tìm kiếm những phụ kiện thay thế tương thích cho các thiết bị sử dụng băng tần ISM 900MHz cũng rất khó khăn

2 Băng tần ISM 2.4 GHz

Băng tần này được sử dụng bởi tất cả các thiết bị wireless dựa theo chuẩn 802.11, 802.11b và 802.11g và được xem là băng tần được sử dụng khá

phổ biến FCC định nghĩa ra băng tần ISM 2.4 GHz là dãy tần số từ

2.4000GHz đến 2.5000GHz (hay 2.4500 GHz ± 50 MHz) Các thiết bị wireless LAN thực sự chỉ sử dụng dãy tần số từ 2.4000 GHz đến 2.4835 GHz Lý do chính cho sự giới hạn này là do FCC chỉ định nghĩa ra công suất cho phép các thiết bị wireless hoạt động trong dãy trên trong băng tần ISM 2.4GHz mà thôi

3 Băng tần ISM 5.8 GHz

Băng tần này còn được gọi là băng tần ISM 5 GHz Băng tần ISM 5.8 GHz có dãy tần số từ 5.725 GHz đến 5.875 GHz và tạo ra băng thông 150 MHz

Băng tần ISM 5.8 GHz không được chỉ định để sử dụng cho các thiết bị wireless LAN Nó chồng chập lên một tần số “license-free” khác đó là tần

số Upper UNII 5 GHz được sử dụng cho wireless LAN

là 802.11 sau khi tên của nhóm được thiết lập nhằm giám sát sự phát triển

của nó Tuy nhiên, 802.11chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps – quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng Với lý do đó, các sản phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không được sản xuất

Chuẩn 802.11b

IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào năm 1999, đó chính là

chuẩn 802.11b Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương

quan với Ethernet truyền thống

802.11b sử dụng tần số vô tuyến (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.11 Các hãng thích sử dụng các tần số này để chi phí trong sản xuất của họ được giảm Các thiết bị 802.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết

bị điện thoại không dây (kéo dài), lò vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.4 GHz Mặc dù vậy, bằng cách cài đặt các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng xuyên nhiễu này

- Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt và

không dễ bị cản trở

- Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất; các ứng dụng gia

đình có thể xuyên nhiễu

Bảng 1.1 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11b

(Trong nhà)

Chuẩn 802.11a

Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng

thứ cấp cho chuẩn 802.11 có tên gọi802.11a Vì 802.11b được sử dụng

rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a

được tạo sau 802.11b Tuy nhiên trong thực tế, 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời Do giá thành cao hơn nên 802.11a chỉ được sử

dụng trong các mạng doanh nghiệp còn 802.11b thích hợp hơn với thị

trường mạng gia đình

802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps và sử dụng tần số vô tuyến 5GHz Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.11b Với tần

số này, các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác hơn

Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công nghệ này không thể tương thích với nhau Chính vì vậy một số hãng đã cung

cấp các thiết bị mạng hybrid cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ

đơn thuần là bổ sung thêm hai chuẩn này

-Ưu điểm của 802.11a – tốc độ cao; tần số 5Ghz tránh được sự xuyên

nhiễu từ các thiết bị khác

-Nhược điểm của 802.11a – giá thành đắt; phạm vi hẹp và dễ bị che

khuất

Bảng 1.2 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11a

Ngày phát hành Tần số Tốc độ truyền Tốc độ truyền (Max) Phạm vi

(Trong nhà)

Chuẩn 802.11g

Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn

đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường 802.11g thực hiện sự

kết hợp tốt nhất giữa 802.11a và 802.11b Nó hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng 802.11g có khả

năng tương thích với các chuẩn 802.11b, điều đó có nghĩa là các điểm

truy cập 802.11g sẽ làm việc với các adapter mạng không dây 802.11b và ngược lại

- Ưu điểm của 802.11g – tốc độ cao; phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che

khuất

- Nhược điểm của 802.11g – giá thành đắt hơn 802.11b; các thiết bị có

thể bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần

Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11g

6/2003 2.4 GHz 23 Mbit/s 54 Mbit/s ~35 m

Chuẩn 802.11n

Chuẩn mới nhất trong danh mục Wi-Fi chính là 802.11n Đây là chuẩn

được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và các anten (công

nghệMIMO).

Khi chuẩn này được đưa ra, các kết nối 802.11n sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 100 Mbps 802.11n cũng cung cấp phạm vi bao phủ tốt hơn so

với các chuẩn Wi-Fi trước nó nhờ cường độ tín hiệu mạnh của nó Thiết

bị 802.11n sẽ tương thích với các thiết bị 802.11g

- Ưu điểm của 802.11n – tốc độ nhanh và phạm vi tín hiệu tốt nhất; khả

năng chịu đựng tốt hơn từ việc xuyên nhiễu từ các nguồn bên ngoài

- Nhược điểm của 802.11n – chuẩn vẫn chưa được ban bố, giá thành đắt

hơn 802.11g; sử dụng nhiều tín hiệu có thể gây nhiễu với các mạng

802.11b/g ở gần

Bảng 1.4 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11n

Ngày phát

Tốc độ truyền

Tốc độ truyền (Max)

Phạm vi (Trong nhà)

Hình 4 - Mô hình tham chiếu OSI và WLAN

Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình được tổ chức ISO đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng như thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi lớp Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập Sự tách lớp của mô hình này mang lại những lợi ích sau:

- Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo

các lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các qui tắc cho các nội dung sau:

- Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông được với nhau

- Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu, khi nào thì không được

- Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng dữ liệu và đúng bên nhận

- Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau

- Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp

- Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

Mô hình tham chiếu OSI được chia thành bảy lớp với các chức năng sau:

- Application Layer (lớp ứng dụng): giao diện giữa ứng dụng và mạng

- Presentation Layer (lớp trình bày): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu

- Session Layer (lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết nối

- Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống

- Network Layer (lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên mạng

- Data link Layer (lớp liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị

- Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền điChức năng của các lớp trong mô hình OSI

_Lớp ứng dụng (Application Layer): là giao diện giữa các chương trình ứng dụng của người dùng và mạng Lớp Application xử lý truy nhập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi Lớp này không cung cấp các dịch vụ cho lớp nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyền file, gởi nhận E-mail, Telnet, HTTP, FTP, SMTP…

_Lớp trình bày (Presentation Layer): lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu được trao đổi Nó đảm bảo thông tin

mà lớp ứng dụng của một hệ thống đầu cuối gởi đi, lớp ứng dụng của hệ thống khác có thể đọc được Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữ liệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời nó cũng nén và giải nén dữ liệu Thứ tự byte, bit bên gởi và bên nhận qui ước qui tắc gởi nhận một chuỗi byte, bit từ trái qua phải hay từ phải qua trái Nếu hai bên

không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổi thứ tự các byte bit vào trước hoặc sau khi truyền Lớp presentation cũng quản lý các cấp độ nén dữ liệu nhằm giảm số bit cần truyền Ví dụ: JPEG, ASCCI, EBCDIC

_Lớp phiên (Session Layer): lớp này có chức năng thiết lập, quản lý, và kết thúc các phiên thông tin giữa hai thiết bị truyền nhận Lớp phiên cung cấp các dịch vụ cho lớp trình bày Lớp Session cung cấp sự đồng bộ hóa giữa các tác vụ người dùng bằng cách đặt những điểm kiểm tra vào luồng

dữ liệu Bằng cách này, nếu mạng không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối cùng mới phải truyền lại Lớp này cũng thi hành kiểm soát hội thoại giữa các quá trình giao tiếp, điều chỉnh bên nào truyền, khi nào, trong bao lâu Ví dụ như: RPC, NFS, Lớp này kết nối theo ba cách: Haft-duplex,

Simplex, Full-duplex

_Lớp vận chuyển (Transport Layer): lớp vận chuyển phân đoạn dữ liệu từ

hệ thống máy truyền và tái thiết lập dữ liệu vào một luồng dữ liệu tại hệ thống máy nhận đảm bảo rằng việc bàn giao các thông điệp giữa các thiết

bị đáng tin cậy Dữ liệu tại lớp này gọi là segment Lớp này thiết lập, duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo cung cấp các dịch vụ sau:

- Xếp thứ tự các phân đoạn: khi một thông điệp lớn được tách thành nhiều phân đoạn nhỏ để bàn giao, lớp vận chuyển sẽ sắp xếp thứ tự các phân đoạn trước khi ráp nối các phân đoạn thành thông điệp ban đầu

- Kiểm soát lỗi: khi có phân đoạn bị thất bại, sai hoặc trùng lắp, lớp vận