tìm hiểu wifi tầm xa

tìm hiểu wifi tầm xa

Khoa Viễn thông 1 -o0o -

TIỂU LUẬN MẠNG TRUY NHẬP

LỜI NÓI ĐẦU

FPT Telecom thiết lập các thành phố WiFi Hà Nội và TP HCM

ICTnews - Công ty FPT Telecom ngày 06/06/2007 công bố 5.000 điểm kết nối Internet không dây miễn phí của hệ thống WiFi FPT Telecom tại TP HCM

và Hà Nội

Chương trình có tổng số vốn đầu tư 1,5 triệu USD với mục tiêu biến TP HCM và Hà Nội thành các thành phố WiFi Sóng WiFi sẽ phủ khắp bảo đảm cho người sử dụng có thể kết nối Internet mọi nơi, mọi lúc Đích ngắm của doanh nghiệp làm dự án thành phố Wi-Fi là một cộng đồng sử dụng đủ lớn, tạo nguồn thu cho các dịch vụ giá trị gia tăng trên nền internet và di động

Những người sử dụng thiết bị cầm tay tích hợp WiFi như máy tính xách tay, thiết bị trợ giúp cá nhân (PDA), điện thoại thông minh (smartphone) đều có thể kết nối Internet từ các điểm truy cập của FPT Telecom

Trong thành phố wifi, người dân có thể thoải mái kết nối internet ở bất cứ địa điểm nào, trong nhà hay ngoài phố, với laptop hay điện thoại di động, bởi vì mạng lưới wifi được phủ kín

Các địa điểm công cộng tham gia chương trình này của FPT Telecom sẽ được:

- Lắp đặt miễn phí 1 đường truyền ADSL 4M

- Cung cấp miễn phí modem router WiFi Zyxel 660 H

- Thông tin về địa điểm trong dịch vụ Tìm kiếm Điểm kết nối Các khách hàng kết nối Internet không dây của FPT Telecom tại các địa điểm này sẽ được tận hưởng tất cả các dịch vụ giải trí và tiện ích do FPT cung cấp

Để tìm điểm kết nối gần nhất và xem hướng dẫn sử dụng, xem tại wifi.fpt.net

Hình ảnh minh họa Việc bỏ ra 1,5 triệu USD đầu tư cơ sở hạ tầng cho thành phố wifi sẽ tạo

ra nhiều lợi nhuận khác cho nhà đầu tư về lâu dài Việc tạo ra nhiều điểm kết nối

internet miễn phí sẽ kích thích người tiêu dùng khai thác nguồn lợi miễn phí

này Đây là cơ hội để bán các dòng sản phẩm điện thoại di động có chức năng

lướt web, như điện thoại của Nokia – một đối tác chính của FPT Telecom trong

dự án Thành phố wifi Đương nhiên, điện thoại di động không chỉ đơn giản là

điện thoại di động nữa mà sẽ trở thành thiết bị cầm tay đáp ứng nhu cầu nghe,

gọi, nhắn tin, truy cập internet, đọc báo, xem phim, xem chương trình tivi, nghe

nhạc, Đây là mảnh đất ươm mầm cho ngành công nghiệp nội dung số phát

triển mà những mầm đầu tiên là các dịch vụ giá trị gia tăng trên nền internet và điện thoại di động Đây đích thực là lợi nhuận lâu dài!

Để phủ sóng cả một thành phố với một diện diện rộng và nhiều người dùng, cần phải có giải pháp mạng và thiết bị phù hợp

Vậy, Wi-Fi tầm xa cụ thể là như thế nào?

Hiện tại và tương lai của Wifi tầm xa tại Việt Nam?

Những thông tin trên đã thôi thúc em chọn đề tài tiểu luận lần này là:

"Tìm hiểu về Wifi tầm xa"

Em rất mong nhận được nhiều góp ý, chỉ bảo, nhận xét từ cô giáo và các thành viên trong lớp để chúng em ngày một hoàn thiện kiến thức hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày 10/03/2012 Sinh viên:

Nguyễn Ngọc Tú

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 5

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 8

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ WIFI TẦM XA 9

1.1 Sơ lược về Wifi 9

1.1.1 Lịch sử, nguyên nhân ra đời Wifi 9

1.1.2 Khái niệm 13

1.1.2.1 Mạng không dây - mạng truy nhập vô tuyến 13

1.1.2.2 Khái niệm về mạng WLAN 15

1.1.2.3 WMAN và mạng di động thế hệ 3 18

1.1.2.4 Các chuẩn 802.1X 19

1.1.2.5 Đặc điểm 28

1.2 Một số công nghệ trong Wifi 30

1.2.1 Công nghệ MIMO 30

1.2.2 Tổng quan về OFDM 34

1.2.3 WDS là gì ? 51

1.2.4 Kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS 52

1.2.5 CSMA/CA 54

1.2.6 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ KHÓA MÃ BÙ 56

1.3 Wifi tầm xa 56

CHƯƠNG II : BẢO MẬT TRONG WIFI 72

2.1 Phía cung cấp dịch vụ 72

2.2 Phía người dùng 87

CHƯƠNG III : HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI CỦA WIFI TẦM XA 91

3.2 Hiện tại và tương lai của Wifi tầm xa trên thế giới 91

3.2 Hiện tại và tương lai của Wifi tầm xa tại Việt Nam 99

KẾT LUẬN: 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 105

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AES Advanced Encryption Standard

CCA Chosen ciphertext attack

CPA Chosen- Plaintext attack

CS Service-Specific Convergence Sublayer

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance

DES Data Encryption Standard

DSL Digital Subcriber Line

ETSI European Telecommunications Standards Institute

FDD Frequency Division Duplexing

FDM Frequency Division Multiplexing

FDMA Frequency Division Multiple Access

FEC Forward Error Correction

IEEE Institue of Electrical and Electronic Engineers

IFFT Inverse Fast Fourier Transform

ISI Intersymbol Interference

IV Initialization Vector

LMDS Local Multipoint Distribution Service

NNI Network-to-Network Interface

NIST National Institute of Standards and Technology

NSA National Security Agency

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access

OSI Open Systems Interconnection

QoS Quality of Service

QPSK Quadrature Phase Shift Keying

RSA Rivest, Shamir, and Adleman

SET Secure Electronic Transmission

TDM Time Division Multiplexing

TDMA Time Division Multiple Access

TEK Traffic Encryption Key

UNI User-to-Network Interface

WIMAX Worldwide Interoperability Microwave Access

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ WIFI TẦM XA

Ba dải sóng này, gọi là các “băng tần rác” (900 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz), được phân bổ cho các thiết bị sử dụng vào các mục đích ngoài liên lạc, chẳng hạn như lò nướng vi sóng sử dụng các sóng vô tuyến radio để đun nóng thức ăn FCC đã đưa các băng tần này vào phục vụ mục đích liên lạc dựa trên cơ sở: bất cứ thiết bị nào sử dụng những dải sóng đó đều phải đi vòng để tránh ảnh hưởng của việc truy cập từ các thiết bị khác Điều này được thực hiện bằng công nghệ gọi là phổ rộng (vốn được phát triển cho quân đội Mỹ sử dụng), có khả năng phát tín hiệu radio qua một vùng nhiều tần số, khác với phương pháp

truyền thống là truyền trên một tần số đơn lẻ được xác định rõ

Hợp nhất tiêu chí

Dấu mốc quan trọng cho Wi-Fi diễn ra vào năm 1985 khi tiến trình

đi đến một chuẩn chung được khởi động Trước đó, các nhà cung cấp thiết bị không dây dùng cho mạng LAN như Proxim và Symbol ở Mỹ đều phát triển những thiết sản phẩm độc quyền, tức là thiết bị của hãng này không thể liên lạc được với của hãng khác Nhờ sự thành công của mạng hữu tuyến Ethernet, một

số công ty bắt đầu nhận ra rằng việc xác lập một chuẩn không dây chung là rất

quan trọng Vì người tiêu dùng khi đó sẽ dễ dàng chấp nhận công nghệ mới nếu

họ không còn bị bó hẹp trong sản phẩm và dịch vụ của một hãng cụ thể

Năm 1988, công ty NCR, vì muốn sử dụng dải tần “rác” để liên thông các máy rút tiền qua kết nối không dây, đã yêu cầu một kỹ sư của họ có tên Victor Hayes tìm hiểu việc thiết lập chuẩn chung Ông này cùng với chuyên gia Bruce Tuch của Trung tâm nghiên cứu Bell Labs đã tiếp cận với Tổ chức kỹ

sư điện và điện tử IEEE, nơi mà một tiểu ban có tên 802.3 đã xác lập ra chuẩn mạng cục bộ Ethernet phổ biến hiện nay Một tiểu ban mới có tên 802.11 đã ra đời và quá trình thương lượng hợp nhất các chuẩn bắt đầu

Thị trường phân tán ở thời điểm đó đồng nghĩa với việc phải mất khá nhiều thời gian để các nhà cung cấp sản phẩm khác nhau đồng ý với những định nghĩa chuẩn và đề ra một tiêu chí mới với sự chấp thuận của ít nhất 75% thành viên tiểu ban Cuối cùng, năm 1997, tiểu ban này đã phê chuẩn một bộ tiêu chí cơ bản, cho phép mức truyền dữ liệu 2 Mb/giây, sử dụng một trong 2 công nghệ dải tần rộng là frequency hopping (tránh nhiễu bằng cách chuyển đổi liên tục giữa các tần số radio, còn gọi là truyền chéo) hoặc direct-sequence

transmission (phát tín hiệu trên một dài gồm nhiều tần số, còn gọi là truyền thẳng)

Chuẩn mới chính thức được ban hành năm 1997 và các kỹ sư ngay lập tức bắt đầu nghiên cứu một thiết bị mẫu tương thích với nó Sau đó có 2 phiên bản chuẩn, 802.11a (hoạt động trên băng tần 5,8 GHz) và 802.11b (hoạt động trên băng tần 2,4 GHz), lần lượt được phê duyệt tháng 12 năm 1999 và tháng 1 năm 2000 Sau khi có chuẩn 802.11b, các công ty bắt đầu phát triển những thiết bị tương thích với nó Tuy nhiên, bộ tiêu chí này quá dài và phức tạp với 400 trang tài liệu và vấn đề tương thích vẫn nổi cộm Vì thế, vào tháng

8/1999, có 6 công ty bao gồm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet (về sau được Cisco sáp nhập), Symbol và Lucent liên kết với nhau để tạo ra Liên minh tương thích Ethernet không dây WECA

Tìm một tên gọi phù hợp

Mục tiêu hoạt động của tổ chức WECA là xác nhận sản phẩm của những nhà cung cấp phải tương thích thực sự với nhau Tuy nhiên, các thuật ngữ như “tương thích WECA” hay “tuân thủ IEEE 802.11b” vẫn gây bối rối đối với

cả cộng đồng Công nghệ mới cần một cách gọi thuận tiện đối với người tiêu

dùng Các chuyên gia tư vấn đề xuất một số cái tên như “FlankSpeed” hay

“DragonFly” Nhưng cuối cùng được chấp nhận lại là cách gọi “Wi-Fi” vì nghe vừa có vẻ công nghệ chất lượng cao (hi-fi) và hơn nữa người tiêu dùng vốn quen với kiểu khái niệm như đầu đĩa CD của công ty nào thì cũng đều tương thích với

bộ khuếch đại amplifier của hãng khác Thế là cái tên Wi-Fi ra đời Cách giải thích “Wi-Fi có nghĩa là wireless fidelity” về sau này người ta mới nghĩ ra Gần đây, nhiều chuyên gia cũng đã viết bài khẳng định lại Wi-Fi thực ra chỉ là một cái tên đặt ra cho dễ gọi ban đầu

Đi vào cuộc sống

Như vậy là công nghệ kết nối cục bộ không dây đã được chuẩn hóa,

có tên thống nhất và đã đến lúc cần một nhà vô địch để thúc đẩy nó trên thị

trường Wi-Fi đã tìm được Apple, nhà sản xuất máy tính nối tiếng với những phát minh cấp tiến “Quả táo” tuyên bố nếu hãng Lucent có thể sản xuất một bộ điều hợp adapter với giá chưa đầy 100 USD thì họ có thể tích hợp một khe cắm Wi-Fi vào mọi chiếc máy tính xách tay Lucent đáp ứng được điều này và vào tháng 7/1999, Apple công bố sự xuất hiện của Wi-Fi như một sự lựa chọn trên dòng máy iBook mới của họ, sử dụng thương hiệu AirPort Điều này đã hoàn toàn làm thay đổi thị trường mạng không dây Các nhà sản xuất máy tính khác lập tức ồ ạt làm theo Wi-Fi nhanh chóng tiếp cận với người tiêu dùng gia đình trong bối cảnh chi tiêu cho công nghệ ở các doanh nghiệp đang bị hạn chế năm

Hiện tại

Ở thời điểm này, Wi-Fi là công nghệ mạng thống lĩnh trong các gia đình ở những nước phát triển TV, đầu đĩa, đầu ghi và nhiều thiết bị điện tử gia dụng có khả năng dùng Wi-Fi đang xuất hiện ngày một nhiều Điều đó cho phép người sử dụng truyền nội dung khắp các thiết bị trong nhà mà không cần dây dẫn

Khó dự báo tương lai của Wi-Fi nhưng chắc chắn nó đã tạo nên một hướng đi cho nhiều công nghệ khác

Quá trình phát triển của công nghệ Wi-Fi cũng đã cho thấy việc thống nhất cho ra một chuẩn chung có thể tạo nên một thị trường mới

Thiết bị đầu cuối được coi là một mắt xích quan trọng nhất để làm nên thành công của wifi.Wifi nơi công sở, wifi trong quán cafe, thậm chí wifi tại mỗi gia đình những không gian kết nối không dây hiện diện mọi nơi khiến người ta quên một điều rằng, công nghệ này cũng từng được đón nhận khá "lạnh nhạt" trong thời kỳ đầu Chuỗi ngày ảm đạm của công nghệ này chỉ thực sự kết thúc khi những nhà cung cấp mang công nghệ kết nối đến từng máy tính xuất xưởng, thậm chí trong các thiết bị di động cầm tay Laptop, máy tính bảng, điện thoại không dây sử dụng mạng Wi-Fi cũng đã có mặt ở khắp nơi

Theo ông Thân Trọng Phúc - Trưởng đại diện Intel VN và Đông Dương: "Đối với wifi chúng ta không cần phải chờ tần số; trong phạm vi hẹp, tần số hay thiết bị phát sóng với wifi không phải là vấn đề quá lớn, nên khi có nhiều thiết bị đầu cuối, wifi trở thành công nghệ phổ biến và mọi người sử dụng rất nhiều"

Bài toán thiết bị đầu cuối được giải thành công, đã tháo bỏ rào cản

và đưa wifi trở nên ngày càng phổ biến như hiện nay

1.1.2 Khái niệm

1.1.2.1 Mạng không dây - mạng truy nhập vô tuyến

Mạng không dây là hệ thống mạng cho phép các thiết bị không dây truy cập đến hệ thống mạng cục bộ cũng như mạng internet thông qua môi trường truyền sóng radio

Hình 1: Mạng không dây

Với anten tích hợp mở rộng vùng phủ sóng và cơ chế chuyển vùng linh hoạt đảm bảo kết nối ổn định khi di chuyển trong công ty mà không cần đi dây mạng

Các điểm truy cập không dây ngoài trời được thiết kế giảm thiểu tối đa ảnh hưởng của thời tiết, với khả năng kết nối các Anten định hướng và vô hướng giúp kết nối không dây giữa trụ sở và các chi nhánh lân cận trở nên đơn giản

Phân loại mạng không dây :

Hai chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản để phân loại mạng không dây là phạm

vi phủ sóng và giao thức báo hiệu

Trên cơ sở phạm vi phủ sóng , chúng ta có 4 loại mạng sau:

Mạng cá nhân không dây WPAN (Wireless Personal Area Network) : Nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến có vùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa Các công nghệ này phục vụ mục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, khóa USB, đồng hồ, với điện thoại di động, máy tính Các công nghệ trong nhóm này bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean, Đa phần các công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE, cụ thể là nhóm làm việc (Working Group) 802.15 Do vậy các chuẩn còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4 hay IEEE 802.15.3

Mạng cục bộ không dây WLAN (Wireless Local Area Network) : Nhóm này bao gồm các công nghệ có vùng phủ tầm vài trăm mét Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khác nhau thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/ Công nghệ Wifi đã gặt hái được những thành công to lớn trong những năm qua Bên cạnh WiFi thì còn một cái tên ít nghe đến là HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởi ETSI

Mạng đô thị không dây WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) : Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính là WiMAX Ngoài ra còn có công nghệ băng rộng BWMA 802.20 Vùng phủ sóng của nó tới vài km (tầm 4-5km tối đa)

Mạng khu vực WWAN (Wireless Wide Area Network): Nhóm này đại diện là công nghệ 802.22 đang được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE Vùng phủ có nó sẽ lên tầm 40-100km Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai các công nghệ khác Nó sẽ

sử dụng băng tần mà TV analog không dùng để đạt được vùng phủ rộng

Hình 2: Phân loại mạng vô tuyến

Dựa trên giao thức mạng ta có hai loại mạng sau:

Mạng có sử dụng giao thức báo hiệu được cung cấp bởi người quản lý viễn thông cho hệ thống di động.Ví dụ mạng 3G

Mạng không sử dụng giao thức báo hiệu như là Ethernet Internet là ví dụ điển hình cho loại mạng này

Mạng sử dụng giao thức báo hiệu có thể đảm bảo băng tần cố định

và chất lượng gói dữ liệu với cơ chế chuyển mạch Khi một kết nối được thiết lập chuyển mạch sẽ thực hiện sự trao đổi giữa nguồn và đích Trong mạng chuyển mạch gói kết nối được thực hiện thông qua chuyển mạch ảo

Trong mạng không sử dụng giao thức báo hiệu, các gói trao đổi thông qua băng thông như nhau và có sự chia sẻ Ưu điểm của loại mạng này là đơn giản và dễ thực hiện cũng như phát triển mạng

1.1.2.2 Khái niệm về mạng WLAN

WLAN là gì ?

WLAN là một mạng không dây gia đình “điển hình” Sở dĩ như vậy

là do WLAN là một mạng LAN không dây, tức một nhóm các máy tính nối mạng liên quan đến nhau, được đặt gần nhau về mặt vật lý Mạng LAN có thể tìm thấy trong nhiều gia đình, trường học, doanh nghiệp Về mặt kỹ thuật có thể

sử dụng nhiều mạng LAN cho một gia đình Nhưng thực tế, điều này rất ít xảy

Tổng quan về cấu hình mạng cục bộ không dây (WLAN)

Cấu hình truy nhập cơ bản của một mạng WLAN theo chuẩn IEEE 802.11 bao gồm một nhóm các trạm phát sóng (Acccess Point - AP) được kết nối với nhau trong vùng dịch vụ cơ bản BSS (Basic Service Set), được xác định bởi các tính truyền dẫn của môi trường vô tuyến Một trạm AP trong miền dịch

vụ cơ bản có thể kết nối với các AP khác trong cùng BSS hoặc BSS khác Cấu hình mạng WLAN có thể chia thành 3 loại:

Cấu hình mạng WLAN độc lập (Independent basic service set (IBSS)) Cấu hình mạng WLAN phụ thuộc : Infrastructure Basic service sets (BSS)

Cấu hình mạng WLAN mở rộng: Extended service sets (ESSs)

1 Cấu hình mạng WLAN độc lập

Các trạm trong IBSS kết nối trực tiếp với nhau và do đó cần phải nằm trong phạm vi kết nối trực tiếp (xem hình 3) Một IBSS còn được xem như

là một kiểu cấu hình "ad hoc" vì nó không cần thông qua một hạ tầng mạng nào

cả mà chỉ là kết nối peer-to-peer (từng đôi một) Hai máy tính có lắp đặt card mạng wifi (Network Interface Card NIC), sẽ có thể tạo thành một mạng WLAN (giống như kết nối 2 máy tính bằng cáp)

Hình 3: Cấu hình mạng WLAN độc lập

2 Cấu hình mạng WLAN phụ thuộc

Một BSS là một nhóm các thiết bị 802.11 (station) kết nối với nhau Khác với cấu hình ad hoc, cấu hình phụ thuộc đòi hỏi phải có một thiết bị đặc biệt làm tâm điểm, gọi là trạm truy nhập AP (Access Point) AP là điểm trung tâm liên lạc cho mọi thiết bị trong cùng một vùng dịch vụ cơ bản Các thiết bị sẽ không liên lạc trực tiếp nhau, mà liên lạc thông qua AP Thông tin sẽ chuyển đến AP, tiếp đó AP sẽ chuyển tiếp thông tin đến thiết bị đến AP có thể kết nối với một mạng có dây Do phải có một AP nên cấu hình này còn gọi là cấu hình "infrastructure" BSS Xem hình minh họa 4 dưới đây

Hình 4: Cấu hình mạng WLAN phụ thuộc

3 Cấu hình mạng WLAN mở rộng

Nhiều mạng BSS phụ thuộc có thể kết nối với nhau thông qua giao diện uplink Trong thế giới 802.11, giao diện uplink kết nối với một hệ thống phân bố DS (distribution system) Tập hợp các BSS mà kết giao với nhau qua DS được gọi

là Extended Service Sets (ESSs), hay cấu hình mở rộng Hình 3 thể hiện một cấu hình mạng WLAN mở rộng thông dụng Giao diện uplink để kết nối với DS không nhất thiết phải bằng dây dẫn mà có thể sử dụng không dây

và âm thanh với tốc độ cao.Chuẩn 3G được kết hợp trong chuẩn

IMT-2000

Mạng di động băng rộng MBWA: Dựa trên chuẩn IEEE 802.20, MBWA cho phép thiết lập mạng di động với tốc độ 250 km/h Tần số sử dụng của mạng MBWA thấp hơn 3,5GHz, tốc độ tối đa 1Mbit/s cho đường xuống và 300 Kbit/s cho đường lên với phạm vi mỗi ô tối đa 2,5

km Một phiên bản khác sử dụng tần số 5 MHz có thể cho phép đạt tốc độ

4 Mbit/s đường xuống và 1,2 Mbit/s cho đường lên với mỗi người sử dụng Mạng MBWA có khả năng tương thích tốt với âm thanh và dữ liệu tương đương với mạng 3G Nó được sử dụng tốt trong kỹ thuật điều khiển như dịch tần, OFDM, anten thích nghi

Hình 6: Sự phát triển của các mạng tế bào

1.1.2.4 Các chuẩn 802.1X

Tên gọi 802.1X bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, và nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng

Chuẩn IEEE 802.16 là chuẩn dùng cho mạng Wimax còn chuẩn IEEE 802.11 là chuẩn dùng cho mạng Wi-Fi

Hình 7 Vị trí 802.16 và 802.11 trong mạng

802.16 về cơ bản là khác 802.11 và hệ thống di động không dây như GSM, CDMA và UMTS 802.16 là hệ thống truy cập không dây cung cấp cho việc truy cập băng thông rộng với nhiều thuê bao Nó sử dụng phương tiện truyền dẫn cơ bản là sóng vi ba Ngoài ra nó còn có khả năng thích nghi và

chuẩn hoá với các kỹ thuật hiện tại cho các dịch vụ băng rộng

Chuẩn 802.16

Dựa trên kỹ thuật RF gọi là phân chia đa tần số trực giao (OFDM)

có hiệu quả cao trong việc truyền dữ liệu 802.16 bao gồm các chuẩn 802.16, 802.16a, 802.16c, 802.16d, 802.16e, 802.16f, 802.16g

Hình 8 : Chuẩn 802.16

Chuẩn 802.16 được đưa ra năm 2001 với băng tần 10-66 GHz và chỉ ứng dụng trong phạm vi nhìn thẳng (LOS) điểm-điểm Năm 2002 có thêm chuẩn 802.16, 802.16c Năm 2003, được bổ sung chuẩn 802.16a chủ yếu cho truy cập không dây băng rộng trong dải tần 2-11GHz ứng dụng được cả trong tầm nhìn hạn chế (NLOS) điểm đa điểm 802.16d được đưa ra năm 2004 cho các ứng dụng di động và cố định trong dải tần từ 2-66GHz và cuối cùng chuẩn 802.16e cung cấp cho khả năng di động tốc độ cao với băng tần từ 2-66GHz có khả năng chuyển vùng (roaming)

Diễn đàn WiMax đã thừa nhận các tính chất ưu việt này và cho phép chuẩn 802.16 hoạt động với tần số 2.5GHz, 3.5GHz và 5.8GHz

Chuẩn 802.11

Hình 9: Các chuẩn thông dụng trong chuẩn 802.11

Năm 1997, Viện kỹ sư điện và điện tử (IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers) đưa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu tiên – được gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này Lúc này, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp (Direct-Sequence Spread Spectrum-DSSS) nhưng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps – tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩn không dây này không còn được sản xuất nữa

Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa tầng vật lý và tầng MAC cho một

là BSS (basic service set - bộ dịch vụ cơ bản) Mỗi BSS thường gồm một vài máy trạm không dây và một trạm cơ sở trung tâm được gọi là AP (access point - điểm truy cập) Các máy trạm (có thể di động hoặc cố định) và trạm trung tâm liên lạc với nhau bằng giao thức MAC IEEE 802.11 không dây Có thể kết nối nhiều trạm AP với nhau bằng mạng hữu tuyến Ethernet hoặc một kênh không dây khác để tạo một hệ thống phân tán (DS - distributed system)

Các máy trạm dùng chuẩn IEEE 802.11 có thể nhóm lại với nhau

để tạo thành một mạng ad hoc - mạng không có điều khiển trung tâm Trong trường hợp này, mạng được hình thành tức thời khi một số thiết bị di động tình

cờ thấy mình đang ở gần nhau trong khi đang có nhu cầu liên lạc mà không tìm thấy một cơ sở hạ tầng mạng sẵn có tại chỗ (chẳng hạn một BBS 802.11 với một trạm AP) Một ví dụ về mạng ad hoc được hình thành là khi một vài người mang máy tính xách tay gặp nhau tại một bến tầu và muốn trao đổi dữ liệu mà không

có một trạm AP ở gần đó

802.11b

Từ tháng 6 năm 1999, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802.11 ban đầu

và tạo ra các đặc tả kỹ thuật cho 802.11b Chuẩn 802.11b hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, ngang với tốc độ Ethernet thời bấy giờ Đây là chuẩn WLAN đầu tiên được chấp nhận trên thị trường, sử dụng tần số 2,4 GHz Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù (Complementary Code Keying - CCK) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống như chuẩn 802.11 nguyên bản Với lợi thế

về tần số (băng tần nghiệp dư ISM 2,4GHz), các hãng sản xuất sử dụng tần số này để giảm chi phí sản xuất

Nhưng khi đấy, tình trạng "lộn xộn" lại xảy ra, 802.11b có thể bị nhiễu do lò vi sóng, điện thoại “mẹ bồng con” và các dụng cụ khác cùng sử dụng tần số 2,4GHz Tuy nhiên, bằng cách lắp đặt 802.11b ở khoảng cách hợp

lý sẽ dễ dàng tránh được nhiễu Ưu điểm của 802.11b là giá thấp, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất Nhược điểm của 802.11b là tốc độ thấp; có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng

802.11a

Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng dựa vào 802.11 đầu tiên - 802.11a Chuẩn 802.11a sử dụng tần số

5GHz, tốc độ 54Mbps tránh được can nhiễu từ các thiết bị dân dụng Đồng thời, chuẩn 802.11a cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802.11b - kỹ thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM) Đây được coi là kỹ thuật trội hơn so với trải phổ trực tiếp (DSSS) Do chi phí cao hơn, 802.11a thường chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp, ngược lại, 802.11b thích hợp hơn cho nhu cầu gia đình Tuy nhiên, do tần số cao hơn tần số của chuẩn 802.11b nên tín hiện của 802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tường và các vật cản khác

Do 802.11a và 802.11b sử dụng tần số khác nhau, hai công nghệ này không tương thích với nhau Một vài hãng sản xuất bắt đầu cho ra đời sản phẩm "lai" 802.11a/b, nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là cung cấp 2 chuẩn sóng Wi-Fi cùng lúc (máy trạm dùng chuẩn nào thì kết nối theo chuẩn đó)

Ưu điểm của 802.11a là tốc độ nhanh; tránh xuyên nhiễu bởi các thiết bị khác Nhược điểm của 802.11a là giá thành cao; tầm phủ sóng ngắn hơn

và dễ bị che khuất

802.11g

Năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơn được gọi là 802.11g nổi lên trên thị trường; chuẩn này cố gắng kết hợp tốt nhất 802.11a và 802.11b 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụng tần số

2,4GHz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn 802.11g tương thích ngược với 802.11b, nghĩa là các điểm truy cập (access point –AP) 802.11g sẽ làm việc với card

mạng Wi-Fi chuẩn 802.11b

Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802.11g Chuẩn này cũng sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802.11a nhưng lại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802.11b Điều thú vị là chuẩn này vẫn đạt tốc độ 54Mbps và có khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b đang phổ biến

Ưu điểm của 802.11g là tốc độ nhanh, tầm phủ sóng tốt và không

dễ bị che khuất Nhược điểm của 802.11g là giá cao hơn 802.11b; có thể bị

nhiễu bởi các thiết bị gia dụng

802.11n

Wi-Fi 802.11n (được công nhận tháng 12-2009) đã có sự thay đổi

để đạt được tốc độ truyền cao (thường là gấp 4 lần so với 802.11g) theo 2 cách Trước hết, nó sử dụng công nghệ MIMO (multiple input, multiple output) áp dụng cho anten để có thể truyền nhiều dữ liệu tại cùng một thời điểm Các anten thông minh sẽ kết hợp các luồng dữ liệu đến từ nhiều đường khác nhau thông qua tường, cửa, trần nhà Router thông thường gồm 2 anten cho việc nhận và truyền tín hiệu; các thiết bị ở tầm trung và cao cấp sẽ có 3 anten.Khi chuẩn này hoàn thành, 802.11n sẽ hỗ trợ tốc độ lên đến 100Mbps 802.11n cũng cho tầm phủ sóng tốt hơn các chuẩn Wi-Fi trước đó nhờ tăng cường độ tín hiệu.

Thứ hai, Wi-Fi 802.11n dùng kênh ghép (dual-bands): thay vì dùng kênh có băng tần 20MHz như các chuẩn Wi-Fi trước đây, 802.11n thêm kênh có băng tần 40MHz, về mặt lý thuyết nó có khả năng tăng gấp đôi lượng

dữ liệu

Tuy nhiên, do giới hạn băng thông trong tần số 2,4 GHz, nghĩa là chỉ một router 802.11n dùng kênh ghép xem như đã chiếm hết cả tần số 2,4 GHz, và sẽ không còn chỗ cho các router khác và đây cũng là nguyên nhân tạo

ra nhiễu Vì lý do này, đặc tả của draft-n 2.0 quy định một chính sách có tên

“thân thiện với láng giềng”, ràng buộc nếu router có hỗ trợ băng tần kép thì khi họat động ở băng tần 40MHz nếu phát hiện có thiết bị 2,4GHz khác ở gần thì sẽ phải chuyển xuống băng tần 20MHz Một điểm cần lưu ý là tốc độ truyền dữ liệu ở băng tần 20MHz chỉ là 150Mbps

Hình 10: Chuẩn 802.11g và chuẩn 802.11n

Access Point 802.11n sẽ tương thích ngược với các thiết bị chuẩn 802.11a tần số 5GHz cũng như chuẩn 802.11b và 802.11g tần số 2,4GHz

Ưu điểm của 802.11n là tốc độ nhanh nhất, vùng phủ sóng tốt nhất; trở kháng lớn hơn để chống nhiễu từ các tác động của môi trường Nhược điểm của 802.11n là chưa được phê chuẩn cuối cùng; giá cao hơn 802.11g; sử dụng nhiều luồng tín hiệu có thể gây nhiễu với các thiết bị 802.11b/g kế cận

Hai vấn đề cần được cân nhắc là điện năng tiêu thụ và kiến trúc mạng WLAN (Wireless Local Area Network) Phần cứng 802.11n của nhiều hãng yêu cầu điện năng phải cao hơn mức 12,95w theo chuẩn PoE (Power over Ethernet) 802.3af và họ chọn giải pháp giảm khả năng tiết kiệm điện của Access Point (AP) Vì thế vấn đề khá quan trọng khi chọn giải pháp 802.11n - có 3x3 anten MIMO hoạt động đồng thời - là vẫn hoạt động ở mức cao nhất trên hạ tầng mạng theo chuẩn PoE 802.3af hiện có Giải pháp HiPath Wireless của

Siemens là một trong những giải pháp đáp ứng yêu cầu trên

Mặt khác giải pháp này cũng có thể giải quyết vấn đề thứ 2 là tăng lưu lượng mạng vì thiết bị WLAN 802.11n tốc độ cao và phân đoạn mạng

(segmentation) nhờ kiến trúc HiPath Wireless VNS (Virtual Network Services) Lưu lượng có thể được chuyển đến mạng cục bộ bằng chế độ cầu nối (bridge mode) hay được quản lý tại trạm điều khiển bằng cách dùng chế độ đường hầm (tunnel) HiPath Wireless giúp chuyển sang hệ thống 802.11n dễ dàng mà khách hàng không phải nâng cấp hạ tầng mạng

Hiện tại, 802.11n cung cấp đến 4 chuỗi dữ liệu, cho dù phần cứng không yêu cầu hỗ trợ nhiều như thế (xem hình 11)

Hình 11: Mỗi màu tương ứng với một chuỗi dữ liệu

802.11n sẽ hỗ trợ tốt hơn với chế độ "mixed" của 802.11g Thực tế, hiệu suất mạng phụ thuộc vào tỉ lệ băng thông được sử dụng để phát dữ liệu chứ không phải gói tin đầu tiên (Overhead) hay các giao thức được sử dụng để quản

lý việc truyền thông mạng Một trong các tính năng quan trọng nhất trong đặc tả

kỹ thuật 802.11n draft để cải tiến hiệu năng ở chế độ hợp nhất (mixed mode) là

sự tập hợp Thay vì gửi từng frame dữ liệu, máy trạm phát một gói gồm nhiều frame chung với nhau Do đó, việc tập hợp dữ liệu sẽ hiệu quả hơn

Hình 12: Sự tập hợp cải thiện hiệu quả trong chế độ Mixed

Điều này dễ dàng cho các thiết bị 802.11n cùng tồn tại với 802.11g

và 802.11a vì tất cả đều dùng phương thức điều chế OFDM Vì thế, có nhiều tính năng trong đặc tả kỹ thuật của thiết bị như tăng hiệu năng cho các mạng chỉ

sử dụng OFDM Chẳng hạn như tính năng giảm khoảng không giữa frame

(Reduced Inter-Frame Spacing, hay RIFS), chi tiết này có thời gian trì hoãn giữa

2 lần phát ngắn

Để đạt hiệu năng tốt, đặc tả kỹ thuật của 802.11n cung cấp một chế

độ gọi là "cánh đồng xanh" (Greenfield) - chỉ các thiết bị 802.11n hoạt động trong mạng

Bảng 1: Các đặc tả kĩ thuật chủ yếu của 802.11n

802.11ac

Ngày 6/1/2012, nhà sản xuất chip Wi-Fi Broadcom giới thiệu chip đầu tiên theo chuẩn 802.11ac, cung cấp vùng phủ sóng và tốc độ nhanh hơn gấp đôi so với chip Wi-Fi chuẩn 802.11n

Broadcom đề nghị gọi tên các sản phẩm dùng chip Wi-Fi tiêu chuẩn 802.11ac là Wi-Fi 5G, vì 802.11ac là tiêu chuẩn IEEE thế hệ thứ 5 cho công nghệ mạng không dây phổ dụng Các thế hệ trước gồm: 802.11, 802.11b, 802.11a/g, 802.11n

Chip theo tiêu chuẩn 802.11ac cũng sẽ cung cấp nhiều lựa chọn cho các nhà sản xuất thiết bị, tuy nhiên thời điểm hiện tại, chip 802.11ac sẽ dùng băng tần 5GHz, với độ phủ sóng rộng hơn, ít can nhiễu tín hiệu hơn so với tần

số 2,4Ghz; và hỗ trợ kênh 80Mhz (chuẩn 802.11n hỗ trợ kênh 40Mhz) Một điểm mà các nhà phân tích quan tâm là chuẩn 802.11ac sẽ tiêu thụ ít điện năng hơn so với các chuẩn Wi-Fi trước đó, điều này rất hữu ích cho các thiết bị di động

Broadcom cho biết các thiết bị dùng chip 802.11ac của hãng sẽ tương thích với các tiết bị dùng chip 802.11n (tần số 2GHz, 5Ghz) Broadcom sẽ cung cấp các mẫu chip Wi-Fi 5G: BCM4360 hỗ trợ 3 luồng dùng giao tiếp PCI; mẫu BCM4352, BCM43526 hỗ trợ 2 luồng dùng giao tiếp PCI, USB có tốc độ truy cập Wi-Fi đến 867Mbps; mẫu BCM43516 hỗ trợ 1 luồng dùng giao tiếp USB có tốc độ truy cập Wi-Fi đến 433Mbps Chip dùng giao tiếp PCI thường dùng trên các bộ định tuyến, điểm truy cập không dây (access point) và máy tính Chip dùng giao tiếp USB thường dùng trên các thiết bị điện tử gia dụng như TV, đầu Blu-ray, hộp giải mã (set-top box)

Các nhà phân tích cho rằng sản phẩm sử dụng chip 802.11ac sẽ xuất hiện trên thị trường vào cuối năm 2012

Bảng 2 : Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11

1.1.2.5 Đặc điểm

WiFi thường có 2 mô hình: WiFi dân dụng và WiFi chuyên dụng

WiFi dân dụng:

Những thiết bị này nhỏ gọn, dễ dàng cài đặt và sử dụng.Mô hình lắp đặt này thường sử dụng cho hộ gia đình với nhu cầu phủ sóng nhỏ lẻ, gọn nhẹ, diện tích tương đối nhỏ

Thiết bị phát WiFi có thể là bộ định tuyến(Wireless Router) hoặc Access Point ( Điểm truy cập không dây) Các thiết bị này kết nối với modem ADSL, đã có sẵn khi hòa mạng thuê bao Internet, bằng cổng RJ45, để phát sóng WiFi Sóng này giống hình cầu, tùy vào anten của thiết bị mà cự ly sóng xa hay gần

Sau khi kết nối thiết bị phát WiFi với modem ADSL, bạn thực hiện cấu hình hoặc nhờ người bán cấu hình sẵn Xong bước cấu hình này, bạn đã có thể lướt web vi vu rồi đó

Các chủng loại và giá cả thiết bị trên thị trường hiện nay bạn có thể search google Có thể kể đến đó là Linksys, LinkPro, Dlink, Netis, JCG…

WiFi chuyên dụng:

Những thiết bị này có công suất hoạt động cao, phủ sóng diện rộng Thường được dùng để phủ sóng WiFi cho quán cà phê, nhà hàng, khách sạn, khu du lịch hoặc các trường đại học hay trường học nhờ vào ưu điểm đặc biệt của nó

Thiết bị WiFi chuyên dụng có thể phủ sóng cho cả một khu vực rộng lớn , ví dụ như khu du lịch Văn Thánh chỉ với 2 thiết bị phát sóng và 2 anten chuyên dụng, hoặc Làng cà phê Trung Nguyên chỉ với 3 thiết bị, trong khi

đó nếu dùng những sản phẩm WiFi dân dụng thì con số thiết bị sẽ nhiều và hệ thống sẽ phức tạp hơn nhiều Cấu tạo và hình dáng thiết bị thường có thiết kế phù hợp với môi trường trong nhà và ngoài trời, như là chống thấm, chống bám bụi, chống sét, nên dễ bảo trì và sử dụng

Cự ly phát sóng có thể lên đến 10km - 30km Sóng ổn định, chống nhiễu giúp đáp ứng những ai có nhu cầu cung cấp WiFi cho khách

Bên cạnh đó, để kiểm soát lượng người dùng lớn ( trên 50 người) cũng cần có thiết bị kiểm soát truy cập WiFi để giữ cho mạng WiFi được an toàn và ổn định

Các thiết bị WiFi chuyên dụng có thể kể tên đó là SINOCA, Browan, Ubiquiti…muốn biết thêm có thể search google để tìm thêm thông tin

1.2 Một số công nghệ trong Wifi

1.2.1 Công nghệ MIMO

MIMO - Một cách tiếp cận để tăng tốc độ truyền vật lý của hệ thống không dây sử dụng nhiều hệ thống ăng-ten để truyền và nhận Công nghệ này được gọi là multiple-input multiple-output (MIMO), hoặc các hệ thống ăng-ten thông minh

Hình 13 :Hệ thống cơ bản với hai ăng-ten MIMO có 2 luồng SDM ví dụ

MIMO cải thiện hiệu năng: MIMO tận dụng hiện tượng tự nhiên của sóng trung tần được gọi là đa đường: thông tin được phát xuyên qua tường, cửa

sổ và các vật chắn khác, anten thu tín hiệu nhiều lần qua các bộ định tuyến khác nhau ở các thời điểm khác nhau Do đó, tín hiệu đa đường nguyên gốc có thể bị "bóp méo" dẫn đến khó giải mã và kéo theo hiệu năng Wi-Fi kém MIMO khai thác hiện tượng đa đường với kỹ thuật đa phân chia theo không gian (space-division multiplexing) Thiết bị phát WLAN chia gói dữ liệu ra thành nhiều phần, mỗi phần được gọi là chuỗi

dữ liệu (Spatial Stream) và phát từng chuỗi dữ liệu qua các anten riêng rẽ đến các anten thu

Các đặc điểm nổi bật của MIMO : Có 2 tính năng trong đặc tả kỹ thuật draft-n nhằm tập trung cải thiện hiệu năng MIMO: cực tạo búp sóng (Beam-forming) và sự phân tập (Diversity) Beam-forming là kỹ thuật điều chỉnh tín hiệu trực tiếp trên anten, giúp tăng vùng phủ sóng và hiệu suất bằng cách hạn chế nhiễu Diversity khai thác trên nhiều anten bằng cách tổng hợp các tín hiệu đầu ra hoặc chọn tín hiệu tốt nhất trong số các anten Đây là đặc tả kỹ thuật quan trọng do 802.11n draft có 4 anten, vì thế sẽ gặp phải trường hợp thiết bị có số lượng anten khác với nó Ví vụ, máy tính xách tay dùng 2 anten có thể kết nối đến access point (AP) có 3 anten Trường hợp này, chỉ 2 chuỗi dữ liệu được dùng dù AP hỗ trợ đến 3 chuỗi dữ liệu Với Diversity, thêm càng nhiều anten càng tốt Thiết bị nhiều anten sẽ có phạm vi phủ sóng xa hơn Ví dụ, tín hiệu phát ra của 2 anten có thể kết hợp lại để thu một chuỗi dữ liệu ở khoảng cách xa Ý tưởng này có thể được mở rộng để kết hợp các tín hiệu đầu ra của 3 anten

để thu về 2 chuỗi dữ liệu có tốc độ cao, vùng phủ sóng rộng Diversity không bị giới hạn trong 802.11n và cả WLAN Thực tế, nó đã được cài đặt cho các sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g có 2 anten

Hình 14: Hệ thống MIMO NxM có

N kênh phát và M kênh thu Các tín hiệu từ mỗi kênh phát có thể đến kênh thu thông qua một đường duy nhất, cho phép ghép kênh không gian – kỹ thuật gửi nhiều luồng dữ liệu trong cùng một kênh, nhờ vậy tốc độ truyền dữ liệu sẽ tăng theo cấp số nhân

Hình 15: Sự phát triển của công nghệ MIMO

Hình 16: Dual - bands

Draft-n dùng kênh ghép (dual-bands): Một tùy chọn khác trong 802.11n dự thảo là nhân đôi tốc độ bằng cách tăng băng thông kênh truyền

WLAN từ 20MHz lên 40MHz Điều này làm giảm số lượng kênh gây bất lợi cho các thiết bị khác Tần số 2,4GHz có đủ không gian cho 3 kênh 20MHz

không chồng lấn nhau (non-overlapping), còn kênh 40MHz không có nhiều không gian cho các thiết bị khác tham gia vào mạng hay truyền dữ liệu trên cùng khu vực với chúng Do đó, việc chọn kênh 40MHz sẽ cải thiện hiệu năng cho toàn WLAN

Hình 17: Các kênh 20MHz và 40MHz Lưu ý:

* Draft-n 2.0 quy định một chính sách có tên “thân thiện với láng giềng”, tức là ,khi họat động ở băng tần 40MHz nếu phát hiện có thiết bị 2,4GHz khác ở gần thì sẽ phải chuyển xuống băng tần 20MHz

* Tốc độ truyền dữ liệu ở băng tần 20MHz chỉ là 150Mbps

Ngoài công nghệ MIMO, các thiết bị còn có thể được tích hợp thêm một số kỹ thuật khác để tăng tốc độ:

Đầu tiên là kỹ thuật SGI (Short Guard Interval) cũng có thể góp phần cải thiện tốc độ bằng cách giảm kích thước của khoảng cách giữa các symbol (ký hiệu) Bên cạnh đó là một số kỹ thuật trên lớp vật lý với các cải tiến nhằm giảm overhead (gói tin mào đầu) - trực tiếp góp phần cải thiện tốc

độ Để giảm overhead, 802.11n dùng kỹ thuật tập hợp khung (frame aggregation - FA) - ghép hai hay nhiều khung (frame) thành một frame đơn để truyền đi Chuẩn 802.11n sử dụng 2 kỹ thuật ghép frame: A-

MSDU (Aggregation - MAC Service Data Units) hay viết gọn là MSDU - làm tăng kích thước khung dùng để phát các frame qua giao thức MAC (Media Access Control) và A-MPDU (Aggregation - MAC Protocol Data Unit) - làm tăng kích thước tối đa của các frame 802.11n được phát đi lên đến 64K byte (chuẩn trước chỉ có 2304byte)

Một cách cải thiện thông lượng bổ sung khác là giảm kích thước frame ACK xuống còn 8byte (chuẩn cũ là 128byte) Ngoài ra, một kỹ thuật được gọi là SGI (Short Guard Interval) cũng có thể góp phần cải thiện 10% tốc

độ bằng cách giảm khoảng cách giữa các symbol (ký hiệu) từ 4 nano giây xuống còn 3,6 nano giây Cuối cùng là kỹ thuật GreenField Preamble được sử dụng để rút ngắn gói tin đầu tiên của frame (preamble) nhằm cải thiện hiệu năng và công suất tiêu thụ cho thiết bị

Một trong những xu hướng lớn nhất trong vấn đề kết nối mạng ngày nay

là việc truyền cả tín hiệu thoại và video trên các mạng dữ liệu truyền thống, các gói thoại và video cần phải phân phối đến người nhận một cách nhanh chóng và có độ tin cậy cao, không có độ jitter và độ trễ vượt quá giới hạn.Một giải pháp để giải quyết vấn đề này là sử dụng QoS QoS, hoặc Quality of Service, là một công nghệ xử lý gói ưu tiên Về bản chất, QoS cho phép bạn xử lý các gói thông tin nhạy cảm với mức ưu tiên cao hơn các gói khác

Đây là một chuẩn công nghiệp chứ không phải chuẩn thuộc quyền

sở hữu của Microsoft Microsoft đã lần đầu tiên giới thiệu QoS trong Windows

2000 Phiên bản QoS của Microsoft đã được phát triển dần lên từ thời điểm đó nhưng vẫn thích nghi với các chuẩn công nghiệp

OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang (MCM) trong thông tin vô tuyến Còn trong các hệ thống thông tin hữu tuyến các kỹ thuật này thường được nhắc đến dưới cái tên: đa tần (DMT) Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu trong bài báo của R.W.Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín hiệu có dải tần hạn chế khi thực hiện truyền tín hiệu qua nhiều kênh con Tuy nhiên, cho tới gần đây, kỹ thuật OFDM mới được quan tâm nhờ có những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xử lý tín hiệu và vi điện tử

Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia luồng dữ liệu

trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát

mỗi luồng dữ liệu trên một sóng mang con khác nhau Các sóng mang này là trực giao nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ giãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý

1.2.2.2 Các khái niệm liên quan đến OFDM

a Hệ thống đa sóng mang

Hệ thống đa sóng mang là hệ thống có dữ liệu được điều chế và truyền đi trên nhiều sóng mang khác nhau Nói cách khác, hệ thống đa sóng mang thực hiện chia một tín hiệu thành một số tín hiệu, điều chế mỗi tín hiệu mới này trên các sóng mang và truyền trên các kênh tần số khác nhau, ghép những kênh tần số này lại với nhau theo kiểu FDM

b Ghép kênh phân chia theo tần số FDM

Ghép kênh phân chia theo tần số là phương pháp phân chia nhiều

Hình 18: Cấu trúc hệ thống đa sóng mang

liên tiếp nhau Mỗi kênh thông tin được xác định bởi tần số trung tâm mà nó truyền dẫn Tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số có dải phổ khác nhau nhưng xảy ra đồng thời trong không gian, thời gian

Để đảm bảo tín hiệu của một kênh không bị chồng lên tín hiệu của các kênh lân cận, tránh nhiễu kênh, đòi hỏi phải có các khoảng trống hay các băng bảo vệ xen giữa các kênh Điều này dẫn đến sự không hiệu quả về phổ

c Biểu diễn toán học của tín hiệu OFDM

c 1 Trực giao

Các tín hiệu là trực giao nếu chúng độc lập với nhau Trong OFDM, các sóng mang con được chồng lấp với nhau nhưng tín hiệu vẫn có thể được khôi phục mà không có xuyên nhiễu giữa các sóng mang kế cận bởi vì

giữa các sóng mang con có tính trực giao Xét một tập các sóng mang con: f n (t), n=0, 1, …, N-1, t1 t t2 Tập sóng mang con này sẽ trực giao khi:

Trong đó: K là hằng số không phụ thuộc t, n hoặc m Và trong

OFDM, tập các sóng mang con được truyền có thể được viết là:

f n(t) exp(j2 f n t) [7] (1.2) với j 1 và f n f0 n f f0 n/T [7] (1.3) với f 0 là tần số offset ban đầu

Hình 19: Ghép kênh phân chia theo tần số

…

Tín hiệu OFDM được hình thành bằng cách tổng hợp các sóng sine Tần số băng gốc của mỗi sóng mang con được chọn là bội số của nghịch đảo khoảng thời ký tự, vì vậy tất cả sóng mang con có một số nguyên lần chu kỳ trong mỗi ký tự Điều này phù hợp với kết quả tính trực giao vừa được chứng minh ở trên Hình 20 minh hoạ cấu trúc của một tín hiệu OFDM có bốn sóng mang con

Trong minh hoạ này, mỗi sóng mang có số nguyên chu kỳ trong

khoảng thời gian T và số chu kỳ của các sóng mang kế cận nhau hơn kém nhau

đúng một chu kỳ Tính chất này giải thích cho sự trực giao giữa các sóng mang

Một cách khác để xem xét tính chất trực giao của tín hiệu OFDM là quan sát phổ của nó Trong miền tần số, mỗi sóng mang con OFDM có đáp ứng

tần số là sinc hay sin(x)/x Hình 21 mô tả phổ của ký tự OFDM có 4 sóng mang

con là tổng hợp phổ của 4 hàm sinc

t

Hình 20 : Tín hiệu OFDM có 4 sóng mang con

Hình 21: Phổ tín hiệu OFDM với 4 sóng mang

con

c.2 Tạo sóng mang con sử dụng IFFT

Nếu gọi d i là chuỗi dữ liệu QAM phức, N là số lượng sóng mang con, T là khoảng thời ký tự và f c là tần số sóng mang, thì ký tự OFDM bắt đầu

tại t=t s có thể được viết như sau:

1 2

2

2 /

5 , 0 2

exp Re

)

(

N

N i

s c

N

T

i f j d

2

2

) (

N

N i

s N

i t t

T

i j d

j ( 2 ) sexp

T t t N

j s

exp

Serial

to parallel

Hình 22: Bộ điều chế OFDM

Khi tín hiệu OFDM s(t) ở (1.5) được truyền đi tới phía thu, sau khi loại bỏ thành phần tần số cao f c , tín hiệu sẽ được giải điều chế bằng cách nhân

với các liên hiệp phức của các sóng mang con Nếu liên hiệp phức của sóng

mang con thứ j được nhân với s(t), thì sẽ thu được ký tự QAM d j N/2 (được

nhân với hệ số T), còn đối với các sóng mang con khác, giá trị sẽ nhân bằng

không bởi vì sự sai biệt tần số (i-j)/T tạo ra một số nguyên chu kỳ trong khoảng

thời ký tự T, cho nên kết quả nhân sẽ bằng không.

T t

t

N

N i

s N

i s

s

s

dt t t T

i j d

t t T

j j

1 2

2

2 exp 2 2

exp

t t dt d T

T

j i j

N

N i

T t t

s N

2

Tín hiệu OFDM được mô tả trong (1.5) thực tế không khác gì hơn

so với biến đổi Fourier ngược của N ký tự QAM ngõ vào Lượng thời gian rời

rạc cũng chính là biến đổi ngược Fourier rời rạc, công thức được cho ở (1.7), với

thời gian t được thay thế bởi số mẫu n

1

0

2exp)

(

N

i i

N

in j d

n

1.2.2.3 Khoảng thời gian bảo vệ và mở rộng chu kỳ

Với một băng thông cho trước, tốc độ ký tự của OFDM thấp hơn nhiều so với phương thức truyền dẫn đơn sóng mang Ví dụ, đối với kiểu điều

chế BPSK đơn sóng mang, tốc độ ký tự tương đương với tốc độ bit truyền dẫn

Còn đối với hệ thống OFDM, băng thông được chia nhỏ cho N sóng mang con

làm cho tốc độ ký tự thấp hơn N lần so với truyền dẫn đơn sóng mang Tốc độ