VOIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân luận văn ths công nghệ thông tin 1 01 10

Nó cho phép người sử dụng cóthể di động mà vẫn thực hiện nối mạng thông qua các thiết bị hỗ trợ kết nốimạng không dây.. Điểm nổi bật để lựa chọn hệ thống không dây chính là khả năng lưu

Mục lục

Mục lục 1

Thuật ngữ 3

Danh sách các bảng biểu 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 6

Mở đầu 8

Chương 1: Nền tảng kỹ thuật phần cứng và phần mềm 10

1.1 Mạng không dây - Wireless Network 10

1.1.1 Lịch sử phát triển 10

1.1.2 Một số chuẩn của mạng không dây 12

1.1.3 Tại sao lại chọn mạng không dây 13

1.1.4 Các thành phần mạng không dây 15

1.1.5 Các kiểu mạng 18

1.1.6 Các dịch vụ mạng 22

1.1.7 Một số vấn đề khi thiết lập mạng không dây 25

1.2 Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân - PDA 26

1.2.1 Lịch sử phát triển 26

1.2.2 Đặc điểm của thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân 31

1.3 Một số hệ điều hành cho máy PDA 33

1.3.1 Palm OS 33

1.3.2 Symbian 44

1.3.3 Windows CE 53

Chương 2: Truyền âm thanh qua mạng IP - VoIP 61

2.1 Giới thiệu về VoIP 61

2.2 Tại sao VoIP lại đóng vai trò quan trọng? 61

2.3 VoIP làm việc như thế nào? 62

2.4 Các thành phần trong giao thức H.323 67

2.4.1 Tín hiệu âm thanh 68

2.4.2 Tín hiệu Video 69

2.4.3 Các giao thức RTCP, RTP, RAS. 71

2.4.4 Các dịch vụ bổ sung 76

2.4.5 Các giao thức điều khiển. 76

2.4.6 H.235 – An ninh cho giao thức H.323. 77

2.5 Một số dịch vụ sử dụng VoIP 77

Chương 3: Triển khai VoIP cho các thiết bị cầm tay. 79

3.1 Kiến trúc mạng theo mô hình client/server cho VoIP trong mạng không dây. 79

3.2 Kiến trúc chương trình thực nghiệm. 80

3.2.1 Thư viện OpenH323. 82

3.2.2 Thư viện PWLib 85

3.2.3 Chương trình PocketBody 89

Chương 4: Đánh giá kết quả 91

4.1 Một số phương pháp đánh giá VoIP 91

4.1.1 PSQM (ITU-T: P.861) 92

4.1.2 PESQ (ITU-T: P.862). 93

4.1.3 PAMS (ITU-T: P.800) 94

4.1.4 PSNR. 95

4.2 Kết quả thực nghiệm 97

4.2.1 Theo công thức PSNR. 99

4.2.2 Theo phương pháp chuẩn PAMS (ITU-T: P.800) 101

Kết luận 103

Những kết quả thu được 103

Hướng phát triển tiếp theo. 103

Tài liệu tham khảo 104

Phụ lục 105

A - Các đường dẫn Internet tham khảo 105

B - Các chương trình phụ trợ. 105

C - Các kết quả đánh giá đường kết nối 106

máy chủ động.

chức năng chuyển đổi tín hiệu từ phương tiện truyềnthông này sang dạng phương tiện truyền thông khác,

ví dụ chuyển đổi âm thanh từ chuẩn G.711 sangchuẩn G.723

nhiều Gateway trong một vùng nào đó

tắc chuyển đổi gói tin dữ liệu từ các hệ thống này sang hệ thống khác

các vấn đề liên quan đến Internet

Quốc tế International Telecommunications Union

hợp dịch vụ kỹ thuật số

trong hệ thống VoIP sử dụng chuẩn H.323.

thống phân tích và đánh giá theo trực quan

số cá nhân

theo tri giác chất lượng tiếng nói

với tín hiệu tạp (còn gọi là “tỷ lệ tín trên tạp”).

chất lượng tiếng nói mô phỏng tri giác

thoại chuyển mạch chung

(Real-time Transport Control Protocol).

Protocol).

phép phát tán gói tin tin cậy từ người gửi đến người nhận

phép thực hiện truyền thông không tin cậy giữa người gửi và người nhận

Danh sách các bảng biểu.

Bảng 1: Một số chuẩn 802.11 13

Bảng 2: Các dịch vụ mạng 22

Bảng 3: Bảng tiến trình lịch sử phát triển của PDA 31

Bảng 4: Một số giao thức mã hoá âm thanh 69

Bảng 5: Các bước thực hiện đánh giá chất lượng âm thanh 91

Bảng 6: Bảng tính điểm độ đo theo chuẩn ITU-T 92

Bảng 7: Các thiết bị sử dụng trong thực nghiệm 97

Bảng 8: Các bước thực hiện kiểm thử 99

Bảng 9: Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn 99

Bảng 10: Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn 99

Bảng 11: Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn 100

Bảng 12: Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn 100

Bảng 13: Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn 100

Bảng 14: Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn 101

Bảng 15: Bảng thống kê kết quả thử nghiệm thực tế 101

Danh mục các hình vẽ, đồ thị.

Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM 12

Hình 2: Các thành phần của mạng không dây 15

Hình 3: Hệ thống phân phối 17

Hình 4: BSS độc lập và BSS phụ thuộc 18

Hình 5: Bộ dịch vụ mở rộng – mạng mở rộng 21

Hình 6: Máy tính LK-3000 27

Hình 7: LC-836MN 27

Hình 8: Mobile NoteTaker 28

Hình 9: Máy tính Sharp giai đoạn 1979-1980 28

Hình 10: Máy PDA Casio PF-8000 29

Hình 11: Máy PDA Tandy Z (đồ hoạ và màn hình lớn hơn) 30

Hình 12: Một trong những palm pilot sử dụng PalmOS 33

Hình 13: Thiết kế của màn hình cảm ứng 35

Hình 14: Bảng ký tự Graffiti 36

Hình 15: Các phím nóng trên Palm 37

Hình 16: Mô hình sử dụng bộ nhớ trong Palm OS 38

Hình 17: Một số giao diện trong hệ điều hành Palm 40

Hình 18: Menu trong hệ điều hành Palm OS 42

Hình 19: Giao diện nút nhấn trong hệ điều hành Plam OS 43

Hình 20: Mô hình tổng quan kiến trúc hệ điều hành Symbian 45

Hình 21: Kiến trúc file server 51

Hình 22: Phân tầng nhân của Symbian 52

Hình 23: Thanh lệnh trong một trình ứng dụng Windows CE 57

Hình 24: Kiến trúc hệ điều hành Windows CE 58

Hình 25: Tổ chức bộ nhớ Windows CE 60

Hình 26: Mô hình sự rời rạc hoá tín hiệu âm thanh 63

Hình 27: Giao thức H.323 theo mô hình OSI 67

Hình 28: RAS không có và có Gatekeeper 74

Hình 29: Tiến trình tự động phát hiện Gatekeeper 75

Hình 30: Mô hình kết nối dạng IBSS 79

Hình 31: Mô hình mạng phụ thuộc qua một Access point 79

Hình 32: Mô hình mạng có sử dụng server cung cấp DHCP 80

Hình 33: Mô hình mạng qua môi trường Internet 80

Hình 34: Mô hình kiến trúc chương trình pocketbody 81

Hình 35: Mô hình cây kế thừa của lớp H323 83

Hình 36: Cây kế thừa của lớp H323Channel 84

Hình 37: Cây kế thừa của lớp H323Codec 84

Hình 38: Cây kế thừa lớp H323SignalPDU 84

Hình 39: Cây kế thừa lớp PSocket 87

Hình 40: Giao diện chương trình PocketBody 89

Hình 41: Giao diện thay đổi tham số điều khiển 90

Hình 42: Giao diện chấp nhận cuộc gọi 90

Hình 43: Mô hình đánh giá chất lượng âm thanh một chiều 91

Hình 44: Mô hình tổng quát của phương pháp PSQM 93

Hình 45: Mô hình tổng quát của phương pháp PESQ 94

Hình 46: Mô hình thực nghiệm chương trình PocketBody 97

Hình 47: Thống kê tiêu chí kết nối 102

sẻ băng thông mạng Thứ nhì, nó tạo điều kiện để xây dựng các dịch vụ mới

từ việc tích hợp dịch vụ kết nối âm thanh với các dịch vụ đa phương tiện kháchay các trình ứng dụng dữ liệu như hình ảnh, bảng hội thảo chung và chia sẻtệp

Ngày nay hầu hết hệ thống VoIP được triển khai dựa trên các kết nối códây Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống VoIP qua mạng không dây cũng đangtrở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi Nó cho phép người sử dụng cóthể di động mà vẫn thực hiện nối mạng thông qua các thiết bị hỗ trợ kết nốimạng không dây Một trong những thiết bị đó là PDA, PDA là thiết bị hỗ trợ

kỹ thuật số cá nhân Nó được coi là “văn phòng di động”, là nơi lưu trữ thôngtin, hỗ trợ tính toán, hỗ trợ việc kết nối với các mạng không dây như mạng802.11, tạo điều kiện tốt để phát triển các trình ứng dụng mạng

Với xu hướng đó, việc triển khai hệ thống VoIP trên thiết bị hỗ trợ kỹ

thuật số cá nhân (PDA) thông qua kết nối mạng không dây đặt ra nhiều vấn đề

kỹ thuật

Luận văn “VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số

cá nhân” tập trung vào việc nghiên cứu, triển khai và đánh giá các mô hình

mạng ứng dụng cho VoIP Cấu trúc luận văn như sau:

Chương 1: Được chia làm 3 phần.

Phần 1: Trình bày tổng quan về mạng không dây bao gồm lịch sửphát triển, các thành phần kỹ thuật chính trong mạng, các kiểu mô hìnhmạng không dây Đồng thời nêu ra các vấn đề khi thiết lập mạngkhông dây thực tế

Phần 2: Nói về lịch sử phát triển của PDA, từ đó ta sẽ thấy sự phát

Chương 2: Chương nói về VoIP.

Trình bày tổng quan về VoIP và đưa ra các lý do để khẳng địnhVoIP đóng vai trò quan trọng và là hướng phát triển trong tương lai củacác phần mềm sử dụng kết nối mạng Nêu nên cách thức làm việc củaVoIP và giới thiệu mô hình giao thức chuẩn H.323 Giới thiệu cácthành phần trong giao thức chuẩn H.323

Chương 3: Triển khai bằng chương trình hệ thống VoIP.

Triển khai VoIP cho các Giới thiệu chương trình đã xây dựng dựatrên hai thư viện mã nguồn mở OpenH323 và PWLib Cách thức hoạt

động thông qua giao diện chương trình, các lớp (Class) chính trong hai

thư viện H323 và PWLib

Chương 4: Nêu một số phương pháp đánh giá chất lượng VoIP.

Trình bày cách đánh giá chất lượng âm thanh một chiều thông quaphương pháp PSQM, PESQ Trình bày phần đánh giá chất lượng âm

thanh hai chiều dựa vào chuẩn PAMS (ITU-T: P.800) Trong phần này

cũng đưa ra công thức đo tín hiệu chuẩn trên tín hiệu tạp âm PSNR

Chương 5: Đánh giá kết quả thử nghiệm

Đánh giá kết quả thử nghiệm chương trình dựa vào cách đánh giákết quả âm thanh đầu ra của hệ thống theo công thức PSNR và đánhgiá của một số người sử dụng chương trình

Năm 1894, khi Marconi bắt đầu việc thử nghiệm với sóng không dây

(Radio) - hay còn gọi là sóng điện từ, mục đích của ông là tạo sóng và nhận

biết sóng điện từ qua một khoảng cách dài [1] Năm 1896, Marconi đã thànhcông và đạt được bằng sáng chế, ông đã thành lập công ty trách nhiệm hữuhạn về tín hiệu và điện báo không dây, nhà máy sản xuất máy thu thanh

(Radio) đầu tiên trên thế giới Năm 1901, các tín hiệu đã được nhận từ bên kia

Đại Tây Dương và vào năm 1905 tín hiệu không dây đầu tiên đã được gửi

sơ đồ trận đánh qua các tuyến quân địch và khi các tàu hải quân đào tạo cáchạm đội của họ từ bờ biển này tới bờ biển kia

Nhiều trường học và công ty đã nghĩ rằng nó có thể phát triển mạng tin

học của họ bằng cách phát triển mạng cục bộ (LAN) sử dụng mạng LAN

không dây Mạng LAN không dây đầu tiên đưa ra năm 1971 khi các mônkhoa học mạng về các truyền thông không dây tại trường đại học Hawaii với

mục đích nghiên cứu được gọi là ALOHNET [1] Hình học Topo hình sao của

hệ thống bao gồm bảy máy tính được triển khai qua 4 đảo để kết nối với máytính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng đường dây điện thoại Và

vì vậy, công nghệ không dây, như chúng ta biết, bắt đầu cuộc hành trình của

nó tới mọi nhà, mọi lớp học và các công ty trên toàn thế giới

Đến những năm 1990, đã xuất hiện các hệ thống điện thoại di động Các

hệ thống này sử dụng công nghệ không dây để tiến hành thực hiện kết nốigiữa các người sử dụng với nhau thông qua các trạm tiếp sóng Mỗi hệ thốngđiện thoại di động sử dụng các phương thức truy nhập mạng và sử dụng kênhtruyền thông khác nhau Ở Mỹ hệ thống điện thoại di động được sử dụng làCDMA và TDMA[2] CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sửdụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi.Những người sử dụng nói trên được phân biệt lẫn nhau nhờ dùng một mã đặctrưng không trùng với bất kỳ ai Kênh vô tuyến được dùng lại ở mỗi điệnthoại trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã

trải phổ giả ngẫu nhiên (PN).

Được giới thiệu từ năm 1991, hệ thống GSM nhanh chóng trở nên phổbiến ở Châu Âu và Châu Á[3] GSM là công nghệ mạng kỹ thuật số có sửdụng mã hóa để bảo đảm an toàn thông tin Trước đây, nếu so sánh về mặtthiết bị, các điện thoại sử dụng GSM thường là nhỏ gọn hơn so với các điệnthoại sử dụng công nghệ CDMA, điểm khác biệt nữa là các thuê bao được hệthống GSM xác thực thông qua một thẻ SIM, thẻ này có chức năng cung cấpthông tin về thuê bao đồng thời cho phép người sử dụng có thể lưu trữ cácthông tin về sổ địa chỉ trên thẻ này Mô hình thiết bị GSM được mô tả tronghình sau:

*Hủy khối điều biến điều tần

âm thanh *Triệt tiêu nhiễu

Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM

Năm 1998, một số hãng IBM, Intel, Nokia, giới thiệu công nghệ khôngdây bluetooth để thay thế cho công nghệ sử dụng cáp nối truyền thống Cácthiết bị di động như điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân,máy tính xách tay và kể cả máy tính để bàn cũng có thể kết nối không dây sửdụng công nghệ bluetooth Bluetooth hỗ trợ kết nối trực tiếp dễ dàng và nhanh

chóng giữa các máy điện thoại, tạo ra một mạng đặc biệt (Ad hoc) để trao đổi

thông tin[5]

1.1.2 Một số chuẩn của mạng không dây.

WLAN chuẩn mạng không dây WiFi - 802.11 và đặc điểm kỹ thuật của

nó như sau:

Chuẩn

Tốc độ Giải tần Chú thích IEEE

802.11

1 Mbps Chuẩn đầu tiên năm 1997 Đặc điểm gồm cả lựa

2 Mbps 2.4 GHz chọn giải tần (Frequency Hopping) và mã hoã

tuần tự trực tiếp (Direct-Sequence Modulation)

mô hình mạng theo cách cả hai máy tính cùng nối với điểm truy nhập để điểmtruy nhập quản lý các kết nối giữa hai máy này hoặc hai máy có thể nối trựctiếp với nhau Hai mô hình kết nối ở trên sẽ được mô tả ở trong các chươngtiếp theo.

Chuẩn Bluetooth – IEEE 802.15 – mô tả cách thức kết nối không dâytrong phạm vi hẹp giữa các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth ChuẩnBluetooth hoạt động với tần số sóng 2.45GHz và hỗ trợ trao đổi dữ liệu lên tới720kbps

1.1.3 Tại sao lại chọn mạng không dây.

Khả năng di động.

Điểm nổi bật để lựa chọn hệ thống không dây chính là khả

năng lưu động (Mobile) trong phạm vi cho phép để kết nối với hệ

thống mạng thông qua một kênh không dây Ví dụ, với hệ thốngmạng không dây, người sử dụng có thể làm việc tốt ở mọi nơi trongvùng phủ sóng: một lập trình viên có thể làm việc từ trong thư viện,phòng trà, công viên, trong phạm vi phủ sóng của các trạm cơ sở

Dễ dàng và nhanh chóng phát triển.

Giống như tất cả các mạng máy tính, mạng không dây chuyển

có cổng hồng ngoại, cho phép kết nối nhanh chóng tới máy in haythiết bị ngoại vi khác Tuy nhiên, ánh sáng hồng ngoại có giới hạn,

nó dễ bị chặn bởi các bức tường, các vách ngăn làm việc hoặc cáckiến trúc văn phòng Trong khi sóng không dây có thể xuyên quacác vật liệu đó, nên nó được sử dụng rộng rãi hơn

Mềm dẻo.

Lợi điểm mạng không dây là tính mềm dẻo, cho phép triển khainhanh chóng Để kết nối các người sử dụng, mạng không dây cầnthiết lập một hoặc một số trạm phát sóng, cung cấp môi trường kếtnối cho các thiết bị đầu cuối Về mặt kiến trúc hạ tầng của mạngkhông dây, thì chất lượng kết nối đối với một người dùng hay đốivới với nhiều người dùng là tương tự như nhau Một khi kiến trúc hạtầng đã được xây dựng xong thì việc thêm người sử dụng hầu nhưchỉ là việc khai báo để xác thực quyền truy nhập Chính vì tính mềmdẻo này mà mạng không dây được triển khai phổ biến ở các nơicông cộng như nhà ga, bến tàu, sân bay, các quán cafe,

Chi phí thấp.

Trong một vài trường hợp, chi phí sẽ giảm đáng kể khi sử dụngmạng không dây Ví dụ: Thiết bị 802.11 có thể dễ dàng tạo cầu kếtnối giữa 2 toà nhà Việc cài đặt mạng không dây có chi phí thấp hơnhẳn đối với việc thuê một cáp truyền dẫn hay lắp đặt cáp nối giữahai toà nhà này

Hình 2: Các thành phần của mạng không dây

Điểm truy nhập (Access Point).

Là thiết bị cầu nối, thi hành chức năng kết nối thiết bị khôngdây với hệ thống hạ tầng mạng hữu tuyến

Hệ thống phân phối (Distribute System).

Khi nhiều điểm truy cập được kết nối với nhau để tạo ra mộtmiền bao phủ rộng, chúng phải kết nối với nhau để có thể theo dõiđược sự di chuyển của trạm di động Hệ thống phân phối là mộtmạng Backbone các thành phần logic của mạng không dây đểchuyển tiếp các gói tin đến trạm đích Thông thường, mạng Ethernetđược sử dụng để làm môi trường truyền trong công nghệ mạngBackbone này

Môi trường không dây (Wireless Medium).

Để chuyển các gói tin từ trạm tới trạm, mạng không dây cần sử

dụng một môi trường, môi trường đó là sóng không dây (Radio

Frequency - RF).

Trạm không dây (Sation).

Các mạng được xây dựng để chuyển đổi dữ liệu giữa các trạm.Các trạm là các thiết bị tính toán có hệ thống giao diện mạng khôngdây Thông thường, trạm này là các máy tính xách tay, máy pocket

PC Trong một vài trường hợp, để giảm thiểu lượng dây cáp mạngnối tới các máy tính, các máy tính để bàn cũng hỗ trợ kết nối mạngkhông dây để kết nối tới các mạng LAN

1.1.4.1 Hệ thống phân phối.

Hệ thống phân phối cung cấp khả năng mở rộng thông qua việckết nối các điểm truy nhập Khi các khung tin được chuyển vào hệthống phân phối, nó sẽ được chuyển đến điểm truy nhập nào đó vàđược điểm truy nhập này chuyển tiếp đến trạm di động đích Hệ thốngphân phối chịu trách nhiệm theo dõi các trạm di động trong vùng phủsóng của nó và chuyển tiếp gói tin đến các trạm di động

Trong hệ thống phân phối, Backbone Ethernet đóng vai trò nhưmột môi trường truyền, nhưng Backbone Ethernet không phải là toàn

bộ hệ thống phân phối bởi nó không thể tự xác định được khung tin gửicho các điểm truy nhập nào Nói theo cách của mạng không dây, mạngBackbone Ethernet chỉ là môi trường truyền dẫn hệ thống phân phối.Phần còn lại của hệ thống phân phối nằm ở thiết bị điểm truy nhập.Điểm truy nhập thường hoạt động như dạng cầu nối, ở đây, có ít nhấtmột giao diện mạng không dây và một giao diện mạng hữu tuyến

(Ethernet) Phần giao diện mạng hữu tuyến có thể được kết nối với một

mạng hữu tuyến có sẵn, phần mạng không dây trở thành một sự mởrộng của mạng hữu tuyến này Sự chuyển đổi các khung tin giữa 2 môitrường truyền thông mạng này được điều khiển theo cơ chế cầu nối

1.1.4.2 Kết nối nội bộ giữa các điểm truy nhập.

Hệ thống phân phối bao gồm cả phương thức điều khiển kết nối.Một trạm di động được kết nối với duy nhất một điểm truy nhập tạimột thời điểm Khi trạm đã được kết nối với một điểm truy nhập, cácđiểm truy nhập còn lại trong mạng dịch vụ mở rộng cần nhận biết đượcđiểm truy nhập này Khi một trạm di động trong một vùng dịch vụ đơn

thông điệp này được điểm truy nhập của vùng A chuyển tiếp đến điểm truynhập của vùng B thông qua cơ chế cầu nối qua mạng Backbone Ethernet Đểthi hành toàn bộ hệ thống phân phối, các điểm truy nhập phải thông báo chocác trạm khác biết về các trạm đã liên kết với nó Cơ chế thông báo này sử

dụng giao thức Inter-Access Point Protocol (IAPP) thông qua môi trường

truyền Backbone

1.1.4.3 Cầu không dây và hệ thống phân phối.

Ngoài hệ thống kết nối nội bộ thông qua mạng Ethernet, các điểmtruy nhập có thể sử dụng chính sóng không dây để thiết lập cầu nốigiữa chúng Cấu hình hệ thống phân phối không dây này thường được

gọi là cấu hình “cầu không dây” (Wireless Bridge), nó cho phép kết nối

nối nhanh chóng các vị trí cách xa nhau

1.1.5 Các kiểu mạng.

1.1.5.1 Mạng dịch vụ cơ sở - BSS

Khối cơ sở của mạng không dây được gọi là BSS (Basic Service

Set – bộ dịch vụ cơ sở), cho phép nhóm các trạm làm việc với nhau.

Việc kết nối giữa các trạm diễn ra trong một vùng có biên mờ được gọi

là vùng dịch vụ cơ sở (Basic Service Area), ở đây định nghĩa các thuộc

tính truyền dẫn của thiết bị môi trường không dây Khi một trạm làmviệc nằm trong vùng dịch vụ cơ sở, nó có thể kết nối được với cácthành viên khác cùng nằm trong vùng cơ sở đó Hai loại hình khối cơ

sở được sử dụng là bộ dịch vụ cơ sở độc lập và bộ dịch vụ cơ sở cókiến trúc - bộ dịch vụ phụ thuộc

BSS phụ thuộc BSS độc lập

Access point

Hình 4: BSS độc lập và BSS phụ thuộc

cấu hình mạng theo dạng này còn được gọi là mạng đặc biệt

(Ad-hoc Network) hay mạng cấu hình bộ dịch vụ cơ sở đặc biệt (Ad-(Ad-hoc BSS Network).

Mạng BSS phụ thuộc:

Như trong hình 4 ta thấy rõ sự khác biệt của mạng này với các

mạng IBSS bởi việc sử dụng một điểm truy nhập (Access Point).

Điểm truy nhập được sử dụng cho tất cả các kết nối trong mạng phụthuộc, nó bao gồm cả các kết nối giữa các trạm di động trong cùngmột vùng cung cấp dịch vụ Nếu một trạm di động trong một mạngphụ thuộc cần kết nối tới một trạm khác, kết nối sẽ được chuyểntheo 2 bước Đầu tiên, trạm gốc gửi các khung tin đến điểm truynhập, bước thứ 2, điểm truy nhập chuyển đổi khung tin tới trạmđích Lợi điểm của mạng phụ thuộc là:

thuộc đều được xem như là cách điểm truy nhập một khoảng như nhau

các trạm di động tiết kiệm năng lượng phát sóng Tình huống này xảy ra khiđiểm truy nhập phát hiện một trạm di động nào đó chuyển sang trạng thái tiếtkiệm năng lượng

1.1.5.2 Mạng mở rộng – ESS

Các bộ dịch vụ cơ sở hay các mạng dịch vụ cơ sở có thể được tạo

để phủ trong một quy mô nhỏ như một gia đình hoặc một văn phòng, ví

dụ như mạng LAN không dây 802.11 Tất nhiên, chuẩn mạng 802.11cho phép mở rộng các mạng và tạo các kết nối giữa các mạng này với

nhau trong một bộ dịch vụ mở rộng (Extended Service Set - ESS) –

mạng mở rộng Mạng mở rộng được tạo bởi việc phối hợp mắt xíchgiữa từng bộ dịch vụ cơ sở thông qua một đường trục Ethernet để kếtnối các bộ dịch vụ cơ sở với nhau

Các trạm di động nằm trong cùng một mạng mở rộng có thể kếtnối với nhau, cho dù các trạm này sử dụng các dịch vụ khác nhau hoặc

di chuyển từ vùng dịch vụ này sang vùng dịch vụ khác Đối với cáctrạm trong một vùng dịch vụ mở rộng, để thực hiện kết nối, môi trường

truyền dẫn phải hoạt động giống như một lớp đơn 2 kết nối (Single

Layer 2 Connection) Điểm truy nhập hoạt động giống như một cầu

nối, vì thế các kết nối trực tiếp giữa các trạm trong một mạng mở rộngcũng yêu cầu mạng Backbone cũng phải là một lớp 2 kết nối Mọi kếtnối lớp liên kết đều được phục vụ Mọi điểm truy nhập trong một vùngđơn có thể được kết nối tới một HUB hoặc Switch đơn, hoặc chúng cóthể sử dụng mạng riêng ảo nếu kết nối lớp liên kết phải trải ra một vùngrộng lớn

“nói chuyện” với một trạm đâu đó trong vùng dịch vụ mở rộng Tronghình vẽ, ta thấy Router sử dụng một địa chỉ MAC đơn để phát tán cáckhung tin tới các trạm di động Router này cũng không cần biết đếntrạm di động nằm ở vị trí nào trong vùng dịch vụ và điểm truy nhậpnào sẽ chịu trách nhiệm chuyển gói tin đến trạm di động.

1.1.6 Các dịch vụ mạng.

Mạng 802.11 cung cấp 9 dịch vụ Chỉ có 3 dịch vụ là trực tiếpthực hiện trao đổi dữ liệu giữa các điểm truy nhập, 6 dịch vụ còn lại làcác thao tác quản trị

9 dịch vụ bao gồm:

thuộc.

động.

1.1.6.1 Dịch vụ phân phối – Distribution.

Dịch vụ này được trạm di động sử dụng bất cứ khi nào các trạmnày tiến hành gửi dữ liệu trong mạng phụ thuộc Khi các gói tin đãđược điểm truy nhập chấp nhận, nó sử dụng hệ thống phân phối đểchuyển các gói tin này đến trạm đích

Tích hợp là một dịch vụ được hệ thống phân phối cung cấp Chứcnăng của nó là cho phép hệ thống các kết nối của hệ phân phối tới cácmạng khác ngoài mạng 802.11

1.1.6.3 Dịch vụ kết nối – Association.

Sự phân phối các gói tin tới các trạm được tạo nên bởi việc đăng

ký các trạm di động hoặc gắn kết với các điểm truy nhập Hệ thốngphân phối có thể sử dụng các thông tin đăng ký này để quyết định điểmtruy nhập nào thực hiện trao đổi thông tin với trạm di động đã đăng kývới điểm truy nhập đó

1.1.6.5 Dịch vụ “Ngắt” kết hợp – Disassociation.

Để ngắt kết nối đang tồn tại, các trạm di động có thể sử dụng dịch

vụ “ngắt” kết nối Khi các trạm sử dụng dịch vụ “ngắt” kết nối, mọithông tin di động lưu trữ trong hệ thống phân phối sẽ bị huỷ bỏ Khiquá trình ngắt kết nối được hoàn thành, trạm di động được coi như là

không tồn tại trong vùng phủ sóng Quá trình “ngắt” kết nối là một tác

vụ thông thường khi một trạm di động thực hiện tắt máy Tuy nhiên,MAC được thiết kế để các trạm gắn kết với nó có thể rời điểm truynhập không theo tác vụ “ngắt” kết nối thông thường

1.1.6.6 Dịch vụ Xác thực thông tin – Authentication

An ninh mạng vật lý là một thành phần chính của giải pháp anninh mạng LAN hữu tuyến Các điểm gắn kết mạng là có giới hạn,trong phạm vi văn phòng nó thường nằm trong bán kính của các thiết

bị điều khiển truy nhập Thiết bị mạng có thể được khoá trong các hộptổng Với các mạng không dây thì không làm được như vậy, an ninhmạng không dây phụ thuộc vào thủ tục xác thực thông tin đăng nhập đểbảo đảm rằng người sử dụng có quyền truy nhập vào mạng Sự xácthực là một điều kiện tiên quyết để thực hiện kết nối chỉ với nhữngngười sử dụng có quyền đăng nhập

1.1.6.7 Dịch vụ Huỷ xác thực thông tin – Deauthentication.

Huỷ xác thực là việc huỷ bỏ mối quan hệ đã chứng thực Bởi sựxác thực là cần thiết trước khi cho phép sử dụng mạng Mặt hiệu quảcủa huỷ xác thực là huỷ các kết nối hiện tại trước khi cho phép chúngkết nối tới mạng

1.1.6.8 Dịch vụ Riêng tư – Privatcy.

Các điều khiển vật lý mạnh có thể ngăn cản một số lượng lớn cáctấn công vào dữ liệu bí mật của mạng hữu tuyến Kẻ tấn công phảigiành được quyền truy nhập vật lý với môi trường mạng trước khi thựchiện nghe lén các trao đổi Với mạng hữu tuyến truy nhập vật lý tới cápmạng là một tập các truy nhập vật lý Theo thiết kế, truy nhập vật lý tớicác mạng không dây có thể so sánh đơn giản là vấn đề sử dụng đúngloại ăng-ten và phương thức mã hoá Để đưa ra mức bí mật đơn giản802.11 cung cấp dịch vụ bí mật tuỳ chọn được gọi là Wired Equivalent

Privacy (WEP) Trên thực tế, WEP không phải là mức an ninh mạnh,

người ta có thể sử dụng các máy xách tay thông thường để vượt quađược mức an ninh mạng này Đối với các mạng sử dụng mã hoá WEP,thấy rõ rằng tốc độ mạng thường chậm hơn khoảng từ 30 đến 50% sovới tốc độ thực tế

1.1.6.9 Dịch vụ phân phối MSDU – MSDU Delivery.

Đây là dịch vụ phân phối có tên MAC Sercice Data Unit (MSDU)

để nhận dữ liệu từ người gửi Nó chịu trách nhiệm lấy dữ liệu từ mộtđiểm truy nhập thực sự

1.1.7 Một số vấn đề khi thiết lập mạng không dây.

Về mặt giới hạn, mạng không dây không thể thay thế hoàn toànmạng hữu tuyến Trong một số cơ quan, những người sử dụng mạng thì

có thể di động trong phạm vi phủ sóng, nhưng các máy chủ hoặc cácthiết bị tập trung dữ liệu hoặc ngay cả thiết bị phát sóng không dâyđược kết nối trực tiếp tới mạng hữu tuyến Bởi phần cứng của hệ thốngmạng không dây có xu hướng chậm hơn hệ thống mạng hữu tuyến.Điều này do tồn tại quá trình xác minh các thông tin của mạng khôngdây để cho phép truy nhập mạng, trong khi các mạng hữu tuyến chỉ cầnkết nối trực tiếp với hệ thống cố định mà không cần xác thực các thôngtin truy nhập

Việc sử dụng mạng không dây cần phải tính đến một số vấn đề cóthể làm mất sóng điện từ như sự giao thoa và điểm mù

Một trong vấn đề chính của bất kỳ loại hình mạng nào là đảm bảo

an ninh Đối với mạng không dây thì vấn đề an ninh lại càng là vấn đềquan trọng bởi vì bất kỳ ai nằm trong phạm vi phủ sóng đều có thểđăng nhập mạng và việc do thám cũng vì thế mà dễ dàng hơn Mặtkhác các mạng không dây đều có đường biên “mờ”, vì thế mà mộtmạng không dây trong một toà nhà có thể bao trùm cả những vùng

Trong những năm 1970, bắt đầu xuất hiện khái niệm PDA(Personal

Digital Assistant) và thuật ngữ ngày ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh

vực công nghệ

Đến năm 1972 và 1973, Garrett Comtronics đã kết hợp với Signal và vớiliên minh HoneyWell, Texas Instrument và Corvus cho ra đời các sản phẩmdạng tích hợp lịch biểu, máy tính với đồng hồ có chuông báo giờ

Năm 1974, George Margolin phát minh ra bàn phím gấp gắn với máytính Pocket

Năm 1975, Pitroda phát minh ra một thiết bị gọi là “nhật ký điện tử” chophép lập lịch biểu đồng hồ và bộ lưu nhật ký và có khả năng máy tính điện tử

Năm 1976, CQ-1 của Casio (lần đầu tiên người ta sử dụng thạch anh

trong bộ xử lý của máy tính) là mẫu được trang bị pin đầu tiên với đặc trưng

lịch biểu Màn hình của nó được tắt trừ khi đang được sử dụng để tiết kiệmnguồn điện pin, đồng hồ bấm giờ

Năm 1978 Texas Instrument đã đưa ra loạt thiết bị DataChron nổi tiếng,

cùng với Sharp (EL-8138E, EL-8143E), Toshiba và các nhà sản xuất khác.

Các mẫu đồng hồ và máy tính được cải tiến dựa trên phát minh của Casinobằng cách là sử dụng màn hình LCD và chúng có nhiều đặc trưng máy tínhtiện ích hơn như là căn bậc hai và các hàm tính phần trăm

Cùng năm 1978, hãng Nixdorf – nay là Siemens cho ra đời sản phẩmLK-3000 Thiết bị này là một loại máy tính đơn giản, hỗ trợ dịch ngôn ngữ,cho phép tạo các ghi chú và những tính năng của CSDL

tự như các máy PDA hiện đại ngày nay với bàn phím cứng 30 nút.

Hình 7: LC-836MN

Giữa năm 1980, tại trung tâm nghiên cứu Alto Palo, đã phát triển thiết bị

có tên là NoteTaker (thiết bị này được xây dựng từ năm 1976), có kích thước

Vào năm 1979-1980, sự phát triển của PDA đã bắt đầu được chia làm 2

hướng: sự tiện lợi và hiệu suất Matsushita (Panasonic, Quasar) và Sharp là

những công ty đi đầu theo hướng hiệu suất vào cuối năm 1979 và đầu năm

1980 Kết hợp với các tiện ích trong công nghệ máy tính sẵn có và tính khả

trình của máy PDA, loại sản phẩm được gọi là các máy tính cầm tay (Hand

Held Computers) đã ra đời Thiết bị của Sharp đáng chú ý hơn là máy tính bỏ

túi của Tandy/Radio Shack Các thiết bị PDA là các máy tính thực sự, khôngphải là một lịch biểu, mặc dù chúng có thể chạy các ứng dụng lập lịch

Hình 9: Máy tính Sharp giai đoạn 1979-1980

Tuy nhiên, kích thước của các máy PDA này khá lớn, dài 7 hoặc 8 inch

và không phải tất cả chúng là thiết bị cầm tay

Năm 1980, hãng Casio cho ra đời máy PDA PF-8000 với khả năng nhận

Hình 10: Máy PDA Casio PF-8000

Năm 1983, máy Casio PB-700 cho phép có thể hiển thị nhiều dòng trênmàn hình, nó có thể hiện thị được 4 dòng văn bản thay cho một dòng đơn củacác máy tính trước đó Tuy nhiên, kích thước của nó vẫn tương đối lớn để cóthể bỏ túi Cho đến năm 1984, kích thước của máy PDA đã cố định như kíchthước máy Palm hiện nay

Năm 1985, máy PDA Casio FX-7000G là thế hệ máy có kích thước mànhình khá lớn, cho phép hiển thị đồ hoạ dạng ma trận điểm ảnh

Vào năm 1986, Casio giới thiệu máy tính FI-8000 với màn hình rộng gấp

Năm 1987, thiết bị Panasonic Persional Parner trở thành thiết bị đầu tiênchạy một bản sao của hệ điều hành DOS.

Năm 1988, PDA đã có thể có giao diện lựa chọn được các ngôn ngữ hiểnthị

Năm 1990, hãng Sony cho ra đời các sản phẩm PalmTop với giao điện

đồ hoạ người sử dụng GUI hỗ trợ nhận dạng chữ viết tay Các hãng khác cũngtheo bước của Sony, để cả tiến những sản phẩm của mình, ví dụ Tandy Z

Hình 11: Máy PDA Tandy Z (đồ hoạ và màn hình lớn hơn)

Đến năm 1994, hai hãng IBM xây dựng Smart-phone đầu tiên có tên làSimon cho hãng BellSouth, đây là loại máy tính như máy PDA hiện nay:email, phần mềm Fax, nhắn tin và điện thoại BellSouth lúc đó không gọi thiết

bị của mình là PDA hay palm mà lúc đó coi nó là “thiết bị kết nối cá nhân”, lý

do để họ tránh tên gọi đó là việc cố gắng tránh những khuyết điểm do quan

niệm PDA – thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân (Pilotting Palm) Sau này, thiết

bị này có tên gọi là Pocket Computer.

năng tự tắt khi không sử dụng,

EL-8138E

liệu

Casio PF-8000 Khả năng nhận dạng ký tự - phương thức nhập

Graffiti

7000G

Parner

Bảng 3: Bảng tiến trình lịch sử phát triển của PDA

1.2.2 Đặc điểm của thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân.

PDA được phát triển dựa trên ý tưởng “tối đa hoá việc hỗ trợ tính toán

và tối thiểu hoá không gian” Cho đến nay PDA vẫn là loại máy tính nhỏ

nhất trên thế giới PDA là một thiết bị kỹ thuật số có kích thước thiết kế cỡ

khoảng

bàn tay (Palm size), có thể hoạt động một cách độc lập mà không cần đến

phích cắm điện hay thiết bị phụ trợ nguồn điện vật lý cồng kềnh Kích thướcmàn hình không lớn, số lượng phím cứng ít và tài nguyên không được dồi dàonhư máy tính để bàn hay máy tính xách tay

Đối với một PDA, tối thiểu phải có những thành phần sau:

điều hành thường sử dụng cho các thiết bị PDA

Hình 12: Một trong những palm pilot sử dụng PalmOS

Symbian là gốc nguyên thuỷ cho máy Psion Nó hoạt động tương tự nhưWindows, cho phép người sử dụng có thể tạo thư mục, chuyển đổi hoặc saochép các tệp tin và xem thuộc tính của chúng Nó hoàn toàn tương thích vớiMicrosoft Windows, và có tể chuyển đổi hầu hết các văn bản Office Hiện tạithiết bị PDA – Sony Ericsion đang sử dụng

Windows CE được xem là một hệ điều hành mới và được phát triển vàinăm gần đây Nhưng hiện tại nó thực sự được xem là một hệ điều hành tiềmnăng cho các máy PDA và Smart-phone Chi tiết về hệ điều hành này sẽ đượcnói rõ ở các phần sau

1.3 Một số hệ điều hành cho máy PDA

1.3.1 Palm OS.

1.3.1.1 Giới thiệu về Palm-OS.

Khi Palm bắt đầu thiết kế hệ điều hành riêng, đã hình thành cáckhái niệm: cách thức sử dụng loại thiết bị này, giao diện người sử dụngmới,

Việc thiết kế Palm OS gồm các yêu cầu:

động hiệu quả ngay cả khi nó phải làm việc trong một môi trường có khônggian giới hạn.

dụng cần

Card mở rộng

hoạt động với nhiều loại thiết bị với nhiều môi trường

Giống như các hệ điều hành khác, Palm OS không có trạng thái tắthoàn toàn bởi bộ nhớ, đồng hồ thời gian thực và các bảng mạch khác cầnnguồn điện - rất nhỏ - để bảo đảm hoạt động chính xác của nó, điều này làrất quan trọng bởi nếu đặt chương trình trên RAM của thiết bị thì phảibảo đảm rằng thiết bị luôn được cung cấp nguồn điện đầy đủ để không rơivào trạng thái mất mát dữ liệu đáng tiếc do mất điện

Plam OS hỗ trợ ba trạng thái hoạt động

thứ trên thiết bị mà không cần đến nguồn điện đều được tắt bao gồm mànhình, đồng hồ hệ thống chính,

Chỉ có các hệ thống cần thiết như các mạch sinh ra cáctín hiệu ngắt và đồng hồ thời gian thực là còn hoạtđộng Đối với các ngắt, thì các ngắt tín hiệu ở cổngserial và ngắt tín hiệu nút nhấn cứng, sẽ làm hệ thống

“thức dậy”

gian bật thiết bị, thì thiết bị đều ở trạng thái giả ngủ Đồng hồ chính, màn hìnhđược bật và nhịp đồng hồ bộ

bộ xử lý nhận và bộ xử lý chuyển khỏi trạng thái giảngủ.

xử lý bước vào trạng thái thực thi các lệnh Dữ liệu người dùng trong trạngthái ngủ hoặc giả ngủ sẽ làm hệ thống chuyển sang trạng thái chạy

1.3.1.2 Hệ thống nhập dữ liệu của Palm.

Việc nhập dữ liệu là một vấn đề đối với PDA bởi kích thước củachúng không đủ lớn để thiết kế gắn kèm máy những hệ thống nhập dữliệu dạng bàn phím hay con chuột máy tính Thay vào đó, PDA thường

sử dụng phương thức nhập dữ liệu trực tiếp trên màn hình cảm ứnghoặc từ một số phím cứng được thiết kế sẵn trên máy

Màn hình cảm ứng.

Hầu hết các thiết bị Palm sử dụng màn hình tinh thể lỏng (LCD).

Màn hình này được cấu thành bởi 3 lớp

KínhLớp không dẫn điện

Hình 13: Thiết kế của màn hình cảm ứng

Mỗi khi màn hình được nhấn, lớp kính di chuyển xuyên qua lớpkhông dẫn điện và tiếp xúc với lớp dưới cùng Đây là nguyên nhân củacác trường điện từ đã được tạo ra giữa các lớp kính bị ngắt quãng trongmột khoảng thời gian rất ngắn Điểm này được chương trình điểu khiểnnhận được và quyết định vị trí nào trên màn hình đã được nhấn, từ đógửi các thông tin cho hệ điều hành xử lý.

Bảng nhập Graffiti.

Đây là hệ thống dạng bảng nhập ký pháp, bảng này rất được người

sử dụng ưa chuộng ngay cả đối với người mới sử dụng Palm Bởi đây

là hệ thống đơn giản dựa vào Vector, có nghĩa là mỗi ký tự hoặc biểutrưng được chia ra thành một tập các phần đường thẳng nhỏ Từ cácđường thẳng này, hệ thống sẽ dễ dàng nhận ra được ký tự hay chữ cáinào được người sử dụng viết lên trên màn hình

Hình 14: Bảng ký tự Graffiti

điện thoại, danh sách công việc (To do list) và bảng ghi nhớ Hai phím

còn lại là phím cuộn màn hình lên hoặc xuống

Hình 15: Các phím nóng trên Palm

Các phương thức nhập dữ liệu khác.

Trong tương lai, hệ thống nhập dữ liệu thông qua giọng nói sẽphát triển bởi thiết bị Palm thường được mang đi mang lại, lúc đó việcnhập dữ liệu thông qua màn hình ứng hay bảng ký tự Graffiti là khôngthích hợp trong các tình huống này

Đối với một số chương trình Game, sự phát triển Joystick khôngchỉ dừng lại cho các máy tính, nó phát triển cho cả thiết bị Palm và kết

nối với thiết bị Palm thông qua cổng tuần tự (Serial).

1.3.1.3 Quản trị bộ nhớ.

Vì hệ điều hành Palm được thiết kế để chạy trên các thiết bị cầmtay công suất nhỏ và chi phí thấp, nó rất thích hợp để dùng cho những

Hệ điều hành Palm được tạo nên bởi 32 bít kiến trúc bộ nhớ, vớikiểu dữ liệu dài 8, 16 và 32 bít Địa chỉ bộ nhớ dài 32 bít cho phép hệđiều hành có tổng số 4GB vùng không gian địa chỉ.

RAM trong hệ điều hành Palm được chia làm 2 phần RAM động

và RAM kho lưu trữ

ng ăn xếp hồng ngoại) Cấp phát động trình ứng dụng Ngăn xếp trình ứng dụng

Các biến tổng thể trình ứng dụng

Dynamic

RAM

StorageRAM Các trình ứng dụng,

RAM động (Dynamic RAM).

Toàn bộ vùng RAM động của thiết bị được sử dụng để thực hiệnvùng Heap động, một Heap là một vùng nhớ liên tiếp, có chức năngquản trị và chứa đựng những đơn vị nhỏ hơn của bộ nhớ Các đơn vị

này được gọi là các khoanh (Chunk) Mỗi khoanh là một vùng nhớ liên

tiếp có kích thước từ 1byte đến khoảng 64KB Tất cả dữ liệu của hệđiều hành Palm được lưu trữ trong các khoanh này

Vùng Heap động cung cấp bộ nhớ cho nhiều mục đích của cácchương trình:

RAM kho lưu trữ (Storage RAM).

Trong thiết bị, mọi bộ nhớ không thuộc vùng Heap động thì sẽđược chia thành các Heap kho lưu trữ Kích thước và số lượng cácHeap kho lưu trữ phụ thuộc vào phiên bản của hệ điều hành Các phiênbản 1.0, 2.0 của hệ điều hành Palm, RAM kho lưu trữ được chia thànhnhiều khối 64KB, các phiên bản 3.x thì xử lý toàn bộ RAM kho lưu trữ

Khoanh bộ nhớ trong Heap kho lưu trữ được gọi là các bản ghi

(Records) Mỗi bản ghi là một phần của cơ sở dữ liệu được bộ quản trị

dữ liệu hệ điều Palm xử lý Một cơ sở dữ liệu đơn giản là một danhsách các khoanh bộ nhớ và một vài các thông tin tiêu đề của cơ sở dữliệu

Bộ quản trị dữ liệu hệ điều hành Palm cung cấp các chức năngtạo, mở, đóng và xoá cơ sở dữ liệu, tương ứng với các chức năng đểthao tác các bản ghi trong cơ sở dữ liệu này

1.3.1.4 Thiết kế giao diện.

Form.

Một Form cung cấp một vùng chứa, nó chứa các thành phần giaodiện người sử dụng bao gồm cả phần hiển thị trực quan và phần khảtrình Một Form được đưa ra trên một màn hình đơn trong một chươngtrình hoặc một hộp thoại

Hình 17: Một số giao diện trong hệ điều hành Palm

Mọi trình ứng dụng đều phải có ít nhất một Form, tuy nhiên khônggiới hạn số lượng tối đa các Form đối với chương trình Trừ các Form

hội thoại, hầu hết các Form hiển thị với diện tích màn hình (chiều cao

có thể ngắn hơn diện tích màn hình, nhưng chiều rộng thì bằng với kích thước màn hình).