ĐIỆN tử VIỄN THÔNG công nghệ mạng không dây khotailieu

Bluetooth là một công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau bằng sóng radio.Bluetooth hoạt động trong phạm vi băng tần từ 2,4 đến 2,485 GHz.. Thiết bị Blu

Công nghệ mạng không dây

Hình : Mô hình phân chia mạng không dây

2:WPAN(wireless personal area network)

2.1 Giới thiệu

Wpan là mạng không dây cá nhân được sử dụng để kết nối trong phạm

vi hẹp nhỏ hơn 100m:

Bluetooth(IEEE 802.15.1),UWB và Zigbee ngoài ra còn có RFID

Nhưng điển hình và được sủ dụng nhiều nhất là Bluetooth.

Bluetooth là một công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau bằng sóng radio.

Bluetooth hoạt động trong phạm vi băng tần từ 2,4 đến 2,485 GHz

Bluetooth sử dụng băng tần cung cấp băng thông lên đến 720 Kbps dữ liệu trong phạm vi từ 10m đến 100m

2.3 Các phiên bản

Phiên bản 1.0 và 1.0B có tốc độ 1Mbps (thực tế chỉ khoảng

700kbps) nhược điểm là khả năng tương thích kém

Bluetooth 1.1 là phiên bản sửa lỗi của 1.0 nhưng tốc độ cũng tương tự 1.1

Bluetooth 1.2, đây là thế hệ bắt đầu có nhiều cải tiến, thời gian

dò tìm và kết nối nhanh hơn

Bluetooth 1.2 tương thích ngược với chuẩn B 1.0 và B 1.1 Tốc

độ truyền thực tế cũng cao hơn: 721kbps so với 700kbps của chuẩn 1.1

Bluetooth 2.0 + ERD Bắt đầu nâng cao tốc độ và giảm thiểu năng lượng tiêu thụ Tốc độ khoảng 2.1 Mbps

Bluetooth 3.0 + HS (High Speed) tốc độ lý thuyết lên đến

24Mbps do thêm tính năng của chuẩn 802.11 (Wi-Fi)

Phiên bản Bluetooth 4.0 mới nhất,là sự kết hợp của “classic

Bluetooth” (Bluetooth 2.1 và 3.0), “Bluetooth high speed”

(Bluetooth 3.0 +HS) và “Bluetooth low energy – Bluetooth

năng lượng thấp” (Bluetooth Smart Ready/Bluetooth Smart). 

“Bluetooth low energy”

Thiết bị Bluetooth có vai trò chính (master) có thể kết nối với hơn 7 thiết bị xung quanh với vai trò phụ (slave)

Vào bất cứ lúc nào, dữ liệu có thể được truyền giữa master và slave, nhưng thiết bị master chuyển rất nhanh từ thiết bị slave này sang thiết bị slave khác theo thứ tự bất kỳ

Mọi thiết bị có 1 địa chỉ 48bit duy nhất.

Về tầm phủ sóng, bluetooth có 3 class: class 1 có công suất

100mW với tầm phủ sóng gần 100m; class 2 có công suất

2,5mW, tầm phủ sóng khoảng 10m; và class 3 là 1mW với tầm phủ sóng khoảng 5m

2.2.1 cơ chế truyền tải và sửa lỗi

nó dung kỹ thuật n nhảy tần số trong các timelost(TS) được

thiết kế để làm việc trong môi trường nhiều tần số radio

Cứ mỗi lần gửi hay nhận một packet xong, Bluetooth lại nhảy sang một tần sổ mới, như thế sẽ tránh được nhiễu từ các tín

hiệu khác

Bluetooth nhảy tần nhanh và dùng packet ngắn hơn

Vì nhảy nhanh và packet ngắn sẽ làm giảm va chạm với sóng

từ lò vi sóng và các phương tiện gây nhiễu khác trong khí

quyển

Có 3 phương pháp được sử dụng trong việc tính đúng đắn dữ liệu truyền đi:

+ Forwad Eror Corection: thêm 1 số bit kiểm tra vào phần

Header hay Payload của packet

+ Cuclic Repeat Request: dữ liệu sẽ được truyền lại cho tới khi bên nhận gửi thông báo là đã nhận đúng

+ Cyclic Redundancy Check: mã CRC thêm vào các packet

để kiểm chứng liệu Payload có đúng không

Bluetooth dùng kỹ thuật sữa lỗi tiến FEC (Forward Erro

Correction)

Giao thức băng tần cơ sở (Baseband) của Bluetooth là sự kết họp giữa chuyển mạch và chuyển đổi packet Các khe thời

gian có thể được dành riêng cho các packet phục vụ đồng bộ Thực hiện bước nhảy tần cho mỗi packet được truyền đi Một packet trên danh nghĩa sẽ chiếm 1 timeslot, nhưng nó có thế

mở rộng chiếm đến 3 hay 5 timeslot

Bluteooth hỗ trợ một kênh dữ liệu bất đồng bộ, hay ba kênh tín hiệu thoại đồng bộ nhau cùng một lúc, hay một kênh hỗ trợ cùng lúc dữ liệu bất đồng bộ và tín hiệu đồng bộ

2.2.2 Quá trình hình thành Piconet

Hình: Mô hình một piconet

Một piconet được tạo bằng 4 cách:

+Có Master rồi, Master thực hiện Paging để kết nối với Slave.+Một Unit (Master hay Slave) lắng nghe tín hiệu (code) mà thiết bị của nó truy cập được

+Khi có sự chuyến đối vai trò giữa Master và Slave.

+Khi có một Unit(Master hay Slave) chuyển sang trạng thái Active

Vai trò của thiết bị trong piconet là:

Stand by : không làm gì cả

Inquiry : Tìm thiết bị trong vùng lân cận

Paging : Kết nối với một thiết bị cụ thể

Connecting : Nhận nhiệm vụ

Tìm thiết bị kết nối=>kết nối=>nhận nhiệm vụ

Hình: truy vấn tạo kết nối giữa các thiết bị trên thực tế

2.2.3 Quá trình hình thành Scatternet

Một Master hay Slave của Piconet này có thể trở thành Slave của Piconet khác nếu bị Master của piconet khác thực hiện tiến trình paging với nó

Hình: Minh họa một Scatternet

2.4 Các chế độ kết nối trong Bluetooth

Active mode: Trong chế độ này, thiết bị bluetooth tham gia

vào hoạt động của mạng Thiết bị master sẽ điều phối lưu lượng và đồng bộ hóa cho các thiết bị slave

Sniff mode: Là một chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị

đang ở trạng thái active Ở Sniff mode thiết bị slave lắng

nghe tín hiệu từ mạng với tần số giảm hay nói cách khác là giảm công suất Đây là chế độ ít tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết kiệm năng lượng

Hold mode: Là một chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị

đang ở trạng thái active Master có thế đặt chế độ Hold mode cho slave của mình, các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu ngay lập tức khi thoát khỏi chế độ Hold mode Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng trung bình trong 3 chế độ tiết kiệm năng

lượng

Pack mode: Là chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị vẫn

còn trong mạng nhưng không tham gia vào quá trình trao đối

dữ liệu, thiết bị ở chế độ Park mode bỏ địa chỉ MAC chỉ lắng nghe tín hiệu đồng bộ hóa và thông điệp broadcast của master Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết

kiệm năng lượng

2.4 Các ứng dụng của Bluetooth

Trao đổi thông tin giữa các thiết bị như điện thoại di động,

máy tính xách tay, máy in…

Giúp máy tính giao tiếp với chuột, bàn phím

Điều khiển thiết bị gia đình,điều khiển các máy thăm dò bằng smartphone

Hình: Ứng dụng của bluetooth

2.5 Bảo mật trong Bluetooth

Những thông tin quan trọng không được mã hóa có thể bị

đánh cắp khi truyền giữa 2 thiết bị không dây

bluetooth có thể bị "hack" và "mobile tặc" có thể dễ dàng đánh cắp sổ địa chỉ, hình ảnh, thông tin lưu trữ trong lịch điện thoại v.v

Kiểu tấn công xâm nhập (snarf attack): Xâm nhập dữ liệu

ĐTDĐ của người khác, như danh bạ cuộc gọi, lịch công tác, danh thiếp và mã nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI). 

kiểu tấn công xâm nhập ngầm (bluejacking - tạm chiếm quyền điện thoại bluetooth của người khác bằng cách gửi một tin

nhắn nặc danh) lợi dụng hệ thống mà các thiết bị Bluetooth

Kiểu tấn công lỗ hổng (bluebug attack - Bluebug là một lỗi bảo mật của các thiết bị Bluetooth) chiếm đoạt bộ mệnh lệnh điều khiển ĐTDĐ của nạn nhân, cho phép kẻ tấn công thực hiện các cuộc gọi tới các số phải trả tiền, gửi tin nhắn ngắn (SMS).

Virus hoặc những đoạn code nguy hiểm có thể làm hỏng dử liệu trên thiết

2.5.2 Phần mô tả bảo vệ

Vô hiệu hóa Bluetooth khi không sử dụng chúng

Sử dụng Bluetooth trong chế độ ẩn - Khi kích hoạt Bluetooth, hãy đặt nó trong trang thái ẩn “không thể phát hiện”

3 WLAN(Wireless Local Area Network)

WLAN là mạng không dây sử dụng sóng điện từ (thường là sóng radio) để liên lạc giữa các thiết bị trong phạm vi trung bình.phạm vi hoạt động trong khoảng 100m đến 500m,tốc độ truyền tải dữ liệu:11Mbps-300Mbps.Wlan là một tập hợp gồm rất nhiều chuẩn

3.1 Các chuẩn của Wlan

Dùng kỹ thuật điều chế khóa mã bù và trải phổ trực tiếp

Ưu điểm: Gía thành thấp,tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất

Nhược điểm: Dễ bị nhiễu bởi thiết bị gia dụng, tốc độ còn

thấp

Sử dụng kỹ thuật trải phổ đa phân chia tần số trực giao

Ưu điểm: Không bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng,tốc độ khá nhanh

Nhược điểm: Tầm phủ sóng ngắn và dễ bị che khuất do sử

dụng tần số cao 5GHz

3.1.4 Chuẩn 802.11g

Được ra đời vào năm 2003

Sử dụng tần số 2.4GHz giống của chuẩn 802.11b,nhưng lại

được dùng kỹ thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao trên chuẩn 802.11a

3.1.5 Chuẩn 802.11n

Được ra đời vào cuối năm 2009

Hoạt động trên tần số 2.4GHz hay 5GHz,để làm được điều này thì chuẩn 802.11n sử dụng công nghệ MIMO(multiple-input and multiple-output)

Hỗ trợ tốc độ theo lý thuyết lên đến 300Mbps

Vùng phủ sóng tốt hơn các chuẩn trước,vào khoảng 250m

Ưu điểm: Tốc độ cao,vùng phủ sóng rộng,ít bị nhiễu và đặc

biệt là có thể tương thích ngược với các chuẩn trước đó

Nhược điểm: Gía thành cao hơn so với 802.11g, có thể gây

nhiễu với các thiết bị sử dụng 802.11b/g lân cận

3.2 CÁC MÔ HÌNH WLAN

Các chuẩn 802.11 có ưu điểm là linh hoạt về thiết kế,gồm 3

mô hình cơ bản sau:

Mô hình mạng độc lập(IBSSs) hay còn gọi là mạng Ad hoc

không cần phải quản trị mạng

Ưu điểm: Dễ dàng thiết lập và không cần công cụ hỗ trợ đặc biệt nào

Nhược điểm: Vùng phủ sóng bị giới hạn,moi người đều phải tìm được nhau

Hình: Mô hình mạng Ad-Hoc

3.2.2 MÔ HÌNH MẠNG CƠ SỞ

Bao gồm các điểm truy nhập AP (Access Point) gắn với mạng

đường trục ,các máy trạm thì liên kết với AP thông qua không dây

AP điều khiển máy trạm và lưu lượng tới mạng

Các máy trạm không thể trao đổi trực tiếp với nhau mà phải thông qua AP

Hình: Mô hình mạng cơ sở

3.2.3 MÔ HÌNH MẠNG MỞ RỘNG

Mô hình này cho phép mạng 802.11 mở rộng đến một phạm vi bất kì thông qua ESS

Hình: Mô hình mạng mở rộng

Mô hình này cung cấp sự chuyển vùng liên tục cho các máy trạm,thông thường thì các BSS chồng lên nhau khoảng 10-

20% để đảm bảo chuyển vùng tốt nhất

3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG Wlan

Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ (vô tuyến) để truyền thông tin.Người dùng đầu cuối truy cập mạng wlan thông qua card giao tiếp wlan

Sử dụng sóng mang vô tuyến bởi vì chúng phân phát năng

lượng đơn giản tới máy thu ở xa

Dữ liệu cần truyền được truyền lên sóng mang để nó được

nhận tại đúng máy thu,các sóng mang sẽ truyền trên những tần

số khác nhau nên chúng sẽ không gây nhiễu tới nhau

Để nhận dữ liệu máy thu vô tuyến sẽ bắt sóng ở một tần số

xác định và loại bỏ tín hiệu có tần số khác

Các card giao tiếp wlan cung cấp giao diện giữa một hdh

mạng NOS với sóng

3.3 Bảo mật trong mạng Wlan

Bảo mật trong mạng không dây nói chung và wlan nói riêng đều rất quan trọng

3.3.1 Một số hình thức tấn công

+ Tấn công không qua chứng thực

Là khai thác lỗi nhận dạng trong 802.11

+ Tấn công truyền lại

Tin tặc chắn ngang việc truyền thông hợp lệ,bản tin không bị thay đổi nhưng sau đó sẽ bị truyền lại

Kiểu tấn công này tạo ra kiểu tấn công từ chối dịch vụ

+ Gỉa mạo AP

Tin tặc sẽ đứng giữa và trộm lưu lượng giữa 2 nút

3.3.2 Một số phương pháp bảo mật

Gồm 3 nhóm sau:

3.3.2.1 Firewall, phương pháp lọc

Lọc gói tin,khóa port,lọc địa chỉ Mac là cơ chế bảo mật bổ

sung cho các bảo mật khác

Hoạt động như là một danh sách truy nhập trên router,nó kiểm tra xem các tham số của máy trạm đã đúng chuẩn chưa

3.3.2.2 Xác thực

Phương thức 802.1x

Quản lý các thông tin:tên đăng nhập,mật khẩu,mã số thẻ,dấu vân tay…

3.3.2.1 Mã hóa dữ liệu truyền

Mọi dữ liệu trước khi dược truyền qua mạng đều được mã hóa theo một chuẩn chung,cho dù tin tặc có lấy được dữ liệu thì cũng không thể giải mà

3.4 Ưu khuyết điểm của mạng không dây Wlan

3.4.1 Ưu điểm:

Dễ cấu hình và cài đặt mạng

Tiết kiệm chi phí khi mở rộng mạng

Khả năng cơ động cao

4.1 Giới thiệu chung về Wman

WMAN hay còn gọi là WiMAX là công nghệ không dây băng rộng,có chuẩn là 802.16

Có khả năng triển khai trên phạm vi rộng

Cung cấp tốc đọ dữ liệu lên đến 75Mbps

Tầm phủ sóng: 2-5 km.

4.2.2 Chuẩn IEEE 802.16a

công bố vào tháng 4/2003

Hoạt động trên băng tần 2-11 GHz

Điều chế OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16 QAM, 64 QAM

Dải thông kênh có thể thay đổi giữa 1,25MHz và 20MHzTốc độ bit: tới 75Mbps với kênh 20 MHz

4.2.3 Chuẩn IEEE 802.16e

Hoạt động ở băng tần nhỏ hơn 6 GHz

tốc độ lên tới 15 Mbps với kênh 5 MHz

Tầm phủ sóng từ 2-5 km

Ngoài ra còn có các chuẩn: 802.16g, 802.16f, 802.16h

4.3 Mô hình ứng dụng WiMAX

Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng

Mô hình ứng dụng cố định

Mô hình ứng dụng di động

4.3.1 Mô hình ứng dụng cổ định (Fixed WiMAX)

Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn

IEEE.802.16 - 2004

Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các anten đặt cố định tại nhà các thuê bao Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tương tự như chảo thông tin vệ tinh

Hình: Mô hình ứng dụng của Wimax

Băng tần công tác 2,5 GHz hoặc 3,5 GHz

Độ rộng băng tầng là 3,5 MHz

WiMAX thực hiện cách tiếp nói không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạng Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch)

4.3.2 Mô hình ứng dụng WiMAX di động

Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn 802.16e

Làm việc trong băng tần thấp hơn 6GHz

Mạng lưới này phối hợp cùng MLAN, mạng di động cellular 3G có thề tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng khắp

5 WWAN(Wireless Wide Area Network)

5.1 Giới thiệu

Wwan là hệ thống mạng diện rộng không dây, đại diện cho

công nghệ mạng diện rộng như là mạng điện thoại 2G,

GSM,CDMA,GPRS,3G…

Khoảng cách: triển khai trên diện rộng lên đến hàng chục

hoặc hàng trăm km

Tốc độ truyền: từ 5 kbps đến 20 Kbps

5.2 Một số khái niệm cơ bản

2G hay thế hệ thứ 2: Sử dụng sóng tuần tự hay số trên tần số 800MHz hoặc 1900 Mhz Nó bao gồm Advanced mobile

phone service(AMPS),Division multiple access(CDMA)

3G hay thế hệ thứ 3: Chuẩn của thế hệ thứ ba chú trọng vào các dịch vụ mở rộng như vùng phủ sóng lớn, tốc độ truyền dữ liệu cao

tốc độ dữ liệu từ 384 kbps đến 2Mbps

Hệ thống số- Là các chuẩn sử dụng lien lạc dạng số như

TDMA,CDMA,IS,GSM

Băng tần PSC (personal communication services ) là bang

tần 1900MHz và truyền nhận dữ liệu dưới dạng số(các chuẩn

sử dụng bang tần TDMA,CDMA,GSM Wap- Là các đặc điểm cho việc truyền nhận, thể hiện các dữ liệu dưới dạng web trên thiết bị di động

5.3 Ưu nhược điểm của Wwan

Do truyền bằng sóng Radio nên Wwan dễ bị gián đoạn mạng hoặc phát sinh những nguy cơ tiềm ẩn do sự ảnh hưởng của

thời tiết,địa hình, và những điều kiện tự nhiên khác.dưới đây

là ưu và nhược điểm của Wwan so với các mạng hữu tuyến

thông thường

Dễ bị ảnh hưởng bởi những tác động của môi trường.

Không an toàn, thông tin dễ bị thất lạc hoặc mất Chất lượng mạng chưa được cao

Chi phí cao trong việc thiết lập cơ sở hạ tầng

5.4 Ứng dụng của mạng diện rộng Wwan

Do nó sử dụng công nghệ di động như

wimax,UMTS,GPRS,EDGE,3G… để truyền thông tin,nên

vùng phủ song của công nghệ này rất rộng vì thế nó được ứng dụng khi :

-Doanh nghiệp muốn liên kết cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin của mình với một vài tòa nhà ở xa trung tâm

-Một trường dại học muốn phủ internet toàn bộ khuôn viên

của trường

-Một bệnh viện muốn phủ internet cả một thì trấn để có thể

trao đổi thông tin với bệnh nhân một cách nhanh nhất

WWAN là một giải pháp rất thích hợp cho nhiều ngành công nghiệp và các ngành dịch vụ vì nó cung cấp băng thông lớn,độ

an toàn lớn,độ tin cậy cao…