Chương 4.1: Mạng không dây và di động

Nội dung  Mạng không dây  Giới thiệu  Liên kết mạng không dây  Mạng cục bộ không dây  Mạng di động Các thành phần của mạng không dây  Cường độ tín hiệu suy giảm  Tín hiệu phân tán khi nó di chuyển khoảng cách lớn.  Tín hiệu suy giảm khi nó truyền qua vật chất. Nhiễu với các nguồn khác  Phổ tần số mạng không dây trùng với các thiết bị khác (ví dụ: điện thoại không dây 2.4Ghz gây nhiễu cho mạng không dây 802.11b)  Nhiễu điện từ (ví dụ: lò vi sóng) Truyền sóng đa đường  Tín hiệu vô tuyến phản xạ qua các đối tượng và mặt đất  Lấy các đường khác nhau về độ dài giữa bên gửi và bên nhận  Điều này dẫn đến việc mờ tín hiệu ở bên nhận

Trang 1

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM

Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

Mạng máy tính 2 Chương 4: Mạng không dây và di động

1

Chương 4.1:

Mạng không dây và di động

ThS NGUYỄN CAO ĐẠT E-mail:dat@hcmut.edu.vn

Trang 2

Trang 3

3

Các thành phần của mạng không dây

network infrastructure

Trang 4

4

t/bị không dây

 laptop, smartphone

 Có thể cố định hoặc di động

 Chạy các ứng dụng

Trang 5

5

trạm cơ sở

 Thường kết nối đến mạng có dây

 Chịu trách nhiệm chuyển tiếp các gói tin giữa mạng có dây và các thiết bị không dây trong khu vực của nó

Trang 6

6

liên kết không dây

 Thường được dùng để kết nối thiết bị không dây đến trạm cơ sở

 Cũng được sử dụng như liên kết trục chính

 Nhiều giao thức đa truy cập

 Tốc độ dữ liệu, khoảng cách truyền dẫn khác nhau

Trang 7

7

chế độ cơ sở hạ tầng

• trạm cơ sở kết nối các thiết bị không dây vào mạng có dây

• Handoff: thay đổi trạm cơ sở đối với các thiết bị không dây

Trang 8

Trang 9

9

Phân loại mạng không dây

Cơ sở hạ tầng

Không cơ

sở hạ tầng

Thiết bị không dây kết nối đến trạm

cơ sở, trạm cơ sở này được kết nối đến mạng hữu

tuyến Không có trạm cơ sở

và không có kết nối đến mạng hữu tuyến (Bluetooth,

ad hoc)

Thiết bị không dây được chuyển tiếp qua nhiều node không dây trung gian để kết nối đến mạng hữu tuyến (mesh)

Không có trạm cơ sở và không có kết nối đến mạng hữu tuyến, được chuyển tiếp qua nhiều node không dây (MANET,

VANET)

Trang 10

Trang 11

11

 Cường độ tín hiệu suy giảm

 Tín hiệu phân tán khi nó di chuyển khoảng cách lớn

 Tín hiệu suy giảm khi nó truyền qua vật chất

Các đặc điểm của liên kết không dây

Trang 12

12

 Nhiễu với các nguồn khác

 Phổ tần số mạng không dây trùng với các thiết bị khác (ví dụ: điện thoại không dây 2.4Ghz gây nhiễu cho mạng không dây 802.11b)

 Nhiễu điện từ (ví dụ: lò vi sóng)

Trang 13

13

 Truyền sóng đa đường

 Tín hiệu vô tuyến phản xạ qua các đối tượng và mặt đất

 Lấy các đường khác nhau về độ dài giữa bên gửi và bên nhận

 Điều này dẫn đến việc mờ tín hiệu ở bên nhận

receiver

transmitter

Trang 14

14

 SNR: signal-to-noise ratio

 SNR lớn hơn – dễ dàng hơn để trích xuất tín hiệu

10 20 30 40

QAM256 (8 Mbps) QAM16 (4 Mbps) BPSK (1 Mbps) SNR(dB)

Trang 15

Hidden terminal problem

 B, A hear each other

 B, C hear each other

 A, C can not hear each other

means A, C unaware of their

interference at B

A’s signal strength

space

C’s signal strength

Signal attenuation:

 B, A hear each other

 B, C hear each other

 A, C can not hear each other interfering at B

Trang 16

Trang 17

200m – 4 Km

Long-range outdoor

5Km – 20 Km

.056

.384

1 4 5-11

54

2G: IS-95, CDMA, GSM 2.5G: UMTS/WCDMA, CDMA2000 802.15

802.11b 802.11a,g

3G: UMTS/WCDMA-HSPDA, CDMA2000-1xEVDO

4G: LTWE WIMAX 802.11a,g point-to-point

Trang 18

Trang 19

 Tất cả dùng CSMA/CA cho đa truy cập

 Tât cả đều có thể hoạt động chế độ cơ sở hạ tầng hoặc không

Trang 20

20

• Thiết bị không dây giao tiếp với trạm cơ

sở (Access Point - AP)

• Basic Service Set (BSS) (“cell”) :

 Thiết bị không dây

Trang 21

21

802.11: Kênh truyền và sự liên kết

 802.11b: 2.4GHz-2.485GHz được chia thành 11

kênh ở các tần số khác nhau

 Quản trị chọn kênh cho các AP

 Nhiễu xảy ra khi kênh được chọn là giống/cận kênh của

AP láng giềng

 Thiết bị không dây phải “liên kết” với một AP

 Quét các kênh, lắng nghe các frame beacon chứa SSID

Trang 22

(1) beacon frames sent from APs

(2) association Request frame sent: H1 to

802.11: Quét thụ động/chủ động

Trang 23

 Mục tiêu: tránh các đụng độ(avoid collisions )

 CSMA/CA (Collision Avoidance)

C’s signal strength

802.11: Đa truy cập

Trang 24

24

802.11 sender

1 if sense channel idle for DIFS then

transmit entire frame (no CD)

2 if sense channel busy then

start random backoff time timer counts down while channel idle transmit when timer expires

if no ACK, increase random backoff interval, repeat 2

802.11 receiver

- if frame received OK

return ACK after SIFS (ACK needed due to

hidden terminal problem)

Trang 25

25

Ý tưởng: cho phép bên gửi “đặt chỗ" kênh, không truy

cập ngẫu nhiên kênh

 Bên gửi đầu tiên gởi các gói “request-to-send”(RTS)

 Bên gửi gửi frame dữ liệu

 Các trạm khác trì hoãn việc truyền

Tránh đụng độ hoàn toàn

sử dụng các gói đặt chỗ nhỏ!

802.11: CSMA/CA

Trang 26

Trang 27

Address 2: MAC address

of wireless host or AP

transmitting this frame

Address 1: MAC address

Trang 28

28

Internet router

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

802 11 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

802 3 frame

802.11 frame: địa chỉ

Trang 29

Power mgt

frame seq # (for RDT)

frame type (RTS, CTS, ACK, data)

802.11 frame: các trường khác

Trang 30

Trang 31

QAM256 (8 Mbps) QAM16 (4 Mbps) BPSK (1 Mbps)

Trang 32

32

Quản lý năng lượng

 Node đến AP: “I am going to sleep until next

beacon frame”

 AP biết và không gửi các frame đến node này

 node thức dậy trước khi frame beacon kế tiếp

 beacon frame: chứa danh sách các node với các

khung AP đến node chờ đợi để gửi

 node sẽ thức dậy nếu các frame AP đến node được gửi; nếu không ngủ lại cho đến frame beacon kế tiếp

802.11: các khả năng nâng cao

Trang 33

Trang 34

34

Mobile Switching Center

Public telephone network

Mobile Switching Center

Các thành phần của kiến trúc mạng di động

 connects cells to wired tel net

 manages call setup (more later!)

 handles mobility (more later!) MSC

and link layer protocol

between mobile and BS

cell

wired network

Trang 35

35

 Kết hợp FDMA/TDMA:

phổ phân chia phổ thành các kênh tần số, phân chia mỗi kênh

thành các khe thời gian

 CDMA: Code Division

Multiple Access frequency bands

time slots

Kỹ thuật chia sẻ phổ tần vô tuyến

Trang 36

36

Code Division Multiple Access (CDMA)

 Code duy nhất được gán cho mỗi người

dùng

 Tất cả mọi người dùng đều chia xẻ chung một tần số nhưng mỗi người có một code (“chipping” sequence) để mã hóa dữ liệu

 Cho phép nhiều người dùng "cùng tồn tại"

và truyền tải đồng thời với nhiễu là tối thiểu (nếu mã là "trực giao")

Trang 37

slot 1 channel output

channel output Z i,m

sender

code

data bits

slot 1 channel output

receiver

code

received input

D i = S Z i,m . c m

m=1

M

Trang 38

38

using same code as sender 1, receiver recovers sender 1’s original data from summed channel data!

Sender 1

Sender 2

channel sums together transmissions by sender 1 and 2

CDMA encode/decode

Trang 39

Base station system (BSS)

Kiến trúc mạng 2G(thoại)

MSC

Gateway MSC

G

Trang 40

40

Kiến trúc mạng 3G (thoại + dữ liệu)

radio network controller

MSC

SGSN

Gateway MSC

G

Serving GPRS Support Node (SGSN) Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Public Internet

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	1,25 MB