Đề tài MẠNG LAN KHÔNG dây

Với sự thành công to lớn của các sản phẩm không dây và các dịch vụ bản tin, thì việc ứng dụng kỹ thuật thông tin không dây vào các mạng máy tính tr-là một vấn đề rất đáng đợc quan tâm..

Viện đại học mở hà nội Khoa công nghệ điện tử – thông tin

đồ án tốt nghiệp

Khoá 2007 – 2009 / Hệ HCKT

Đề tài : mạng lan không dây

Thầy hớng dẫn : vũ đức lý Sinh viên thực hiện : nguyễn quang huy Lớp : 0712E3B

Hà Nội 11 / 2009

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 1

VIệN ĐạI HọC Mở Hà NộI cộng hòa x hội chủ nghĩa việt na ã

Khoa cn điện tử thông tin– Đ ộc lập - Tự do - Hạnh phúc

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

Họ và tên giáo viên hớng dẫn : vũ đức lý

Họ và tên sinh viên : nguyễn quang huy Ngày sinh : 06 / 10 / 1983

Lớp : 0712E3B Khoá : 2007 - 2009 Ngành học : ĐIệN Tử – VIễN THÔNG

1 Tên đề tài tốt nghiệp : mạng lan không dây

2 Các số liệu ban đầu :

3 Nội dung các phần lý thuyết và tính toán :

Phần I : tổng quan mạng lan

Chơng 1 : Giới Thiệu Mạng LAN

Chơng 2 : Tổng Quan Mạng LAN Không Dây

Phần II : mạng lan không dây

Chơng 3 : Kiến Trúc Mạng LAN Không Dây

Chơng 4 : Các Phơng Pháp Điều Khiển Truy Xuất Đờng Truyền Vật Lý

Chơng 5 : Kỹ Thuật LAN Không Dây

4 Các bản vẽ và đồ thị :

5 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : 31 / 07 / 2009

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế : 20 / 10 / 2009

Chủ nhiệm khoa giáo viên hớng dẫn

NguyÔn quang huy – líp 0712E3b khoa c«ng nghÖ ®iÖn tö th«ng tin 3

Mở đầu 3

Phần i Tổng quan mạng lan Chơng 1 giới thiệu mạng LAN 1.1 Giới thiệu 4

1.2 Các thành phần cơ bản trong mạng LAN 7

1.2.1 Cáp mạng 7

1.2.2 Card giao diện mạng 9

1.2.3 Các Hub 9

1.2.4 Các cầu nối 10

1.2.5 Switch 10

1.2.6 Router 10

1.3 Kiến trúc phân tầng và mô hình tham chiếu OSI 11

1.3.1 Kiến trúc phân tầng 11

1.3.2 Mô hình tham chiếu OSI 11

1.4 Các chuẩn mạng LAN 16

1.5 Kỹ thuật mạng LAN 17

1.5.1 Cấu hình mạng 17

1.5.2 Đờng truyền vật lý 19

Chơng 2 tổng quan mạng LAN không dây 2.1 Giới thiệu 22

2.2 Hoạt động của LAN không dây 22

2.3 So sánh LAN hữu tuyến và LAN vô tuyến 23

2.4 Các ứng dụng của mạng không dây 25

2.5 Các tiêu chuẩn của mạng LAN không dây 27

Phần II Mạng lan không dây Chơng 3 kiến trúc mạng LAN không dây 3.1 Kiến trúc Logic của LAN không dây 30

3.2 Kiến trúc vật lý và các thành phần của LAN không dây 30

3.2.1 Anten thu phát 31

3.2.2 Kênh truyền thông 32

3.2.3 Các thiết bị đầu cuối 32

3.2.4 Phần mềm và giao diện mạng không dây 33

3.3 Kiến trúc IEEE 802.11 35

3.3.1 Đặc tả kiến trúc IEEE 802.11 35

3.3.2 Lớp MAC 36

3.3.3 Phân đoạn tập hợp 38

3.3.4 Giải thuật quay lui theo luật số mũ 39

3.3.5 Gia nhập một ô (BSS) 40

3.3.6 Roaming 40

3.3.7 Đồng bộ 41

3.3.8 An toàn 41

3.3.9 Các loại khung 41

3.3.10 Các khung thông dụng 45

3.3.11 Chức năng phối hợp điểm (PCF) 46

Chơng 4 các phơng pháp điều khiển truy xuất đờng truyền vật lý 4.1 Các phơng pháp truy nhập gán cố định 47

4.1.1 Phơng pháp đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 47

4.1.2 Phơng pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 48

4.1.3 Phơng pháp đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) 49

4.2 Các phơng pháp truy nhập ngẫu nhiên 50

4.2.1 ALOHA thuần tuý 50

4.2.2 ALOHA phân khe 52

4.2.3 Đa truy nhập cảm ứng sóng mang (CSMA) 52

4.3 Các phơng pháp truy nhập có điều khiển 55

4.3.1 Phơng pháp chuyển thẻ bài 55

4.3.2 Truy nhập theo thứ tự 57

Chơng 5 kỹ thuật LAN không dây 5.1 Các yếu tố cơ bản trong thông tin không dây 58

5.1.1 Bộ thu phát không dây 58

5.1.2 Phát xạ điện từ 58

5.1.3 Phổ điện từ 59

5.1.4 Phạm vi truyền dẫn 60

5.2 Kỹ thuật LAN không dây 61

5.2.1 Phổ tần sử dụng cho LAN không dây 61

5.2.2 Đờng truyền không dây 62

5.2.3 Các kỹ thuật điều chế dùng cho LAN không dây 65

5.2.4 Các thành phần trong LAN không dây 72

5.2.5 Các cấu hình LAN không dây 74

5.2.6 Các kỹ thuật cho LAN hồng ngoại 78

5.3 Các vấn đề cần quan tâm đối với mạng không dây 81

5.3.1 Sự can nhiễu tín hiệu vô tuyến 81

5.3.2 Kiểm soát năng lợng 82

5.3.3 An ninh mạng 83

5.3.4 Các vấn đề về lắp đặt 84

KếT luận 86

Tài liệu tham khảo 87

Mở đầu Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 5

Trong những năm trở lại đây, các vấn đề thông tin không dây đã trở nên rất sôi động trên thị ờng điện thoại di động Công nghệ không dây ngày nay đã có thể có mặt ở mọi nơi trên thế giới Hàng trăm triệu ngời đang trao đổi thông tin hàng ngày sử dụng các máy nhắn tin, các điện thoại tế bào, và các sản phẩm thông tin không dây khác Với sự thành công to lớn của các sản phẩm không dây và các dịch vụ bản tin, thì việc ứng dụng kỹ thuật thông tin không dây vào các mạng máy tính

tr-là một vấn đề rất đáng đợc quan tâm

So với các mạng máy tính sử dụng các phơng tiện truyền dẫn thông thờng là cáp, mạng máy tính không dây đem lại cho ta các tiện ích sau:

+ Tính di động

+ Dễ dàng lắp đặt trong mọi địa hình

+ Giảm đợc thời gian lắp đặt

+ Tăng độ tin cậy

+ Tiết kiệm chi phí lâu dài

Cuộc cách mạng công nghệ thông tin ở nớc ta cũng đang diễn ra rất sôi động Nhiều dự án phát triển công nghệ thông tin đã đợc triển khai theo các giải pháp tổng thể và trở thành đối tợng nghiên cứu, ứng dụng của nhiều ngời và của mọi ngành nghề khác nhau Trong đó, mạng cục bộ (LAN) là phổ biến nhất vì tính tập trung, thống nhất, dễ dàng quản lý , đồng thời phản ánh nhu cầu thực tế…của các cơ quan, trờng học, doanh nghiệp cần kết nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo khả năng trao đổi thông tin, phân chia tài nguyên (phần cứng và phần mềm) Với những triển vọng

đó mạng cục bộ (LAN) không dây là đối tợng nghiên cứu chính trong đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình hoàn thành đồ án này đợc sự hớng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo Vũ Đức

+ Hoạt động trong vùng địa lý gới hạn.

+ Cho phép đa truy xuất vào môi trờng có băng thông cao

+ Điều khiển mạng độc lập bởi ngời quản trị cục bộ

+ cung cấp khả năng nối liên tục đến các dịnh vụ cục bộ

+Tạo kết nối vật lý cho các thiết bị liền nhau

LAN phân biệt với các kiểu mạng khác ở ba đặc trng sau:

a./ Kích cỡ : LAN hạn chế về kích cỡ, tức là thời gian truyền tải xấu đợc hạn chế và biết trớc Biết

đợc hạn chế này để có thể dùng kiểu thiết kế khác đi Điều này sẽ làm việc quản trị mạng trở nên

đơn giản

b./ Kĩ thuật truyền dẫn: LAN thờng dùng công nghệ truyền tải có một dây cáp đơn nhất cho mọi

máy tính gắn vào, tơng tự nh mạng dây điện thoại sử dụng ở nông thôn Các LAN truyền thông với tốc độ từ 10Mb/s đến 100Mb/s có độ trễ thấp (hàng trục microgiây), và rất ít lỗi Tỷ suất lỗi trên mạng LAN thấp hơn nhiều so với mạng diện rộng, có thể đạt từ 10−8 đến 10−11

c./ Cấu hình: Có thể có nhiều cấu hình cho các LAN quảng bá, thờng ta có ba loại cấu hình cơ

bản: cấu hình bus, cấu hình sao(start) và cấu hình ring Ngài các cấu hình cơ bản trên ta còn có cấu hình mở rộng là sự kết hợp của các cấu hình cơ bản là: start bus và start ring

Trong tất cả các mạng máy tính đều có chung một số thành phần, chức năng, và đặc tính nhất

định, đó là:

+ Máy chủ: cung cấp các tài nguyên chung cho ngời dùng mạng

+ Máy khách: Máy truy nhập các tài nguyên mạng dùng chung do máy chủ cung cấp

+ Phơng tiện truyền dẫn: cách thức và vật liệu truyền dẫn để nối máy tính (nh các loại cáp, sóng radio)

+ Dữ liệu dùng chung: Các tập tin do máy chủ cung cấp cho toàn mạng

+ Các loại thiết bị ngoại vi dùng chung nh máy in

+ Tài nguyên: Tập tin, máy in, hoặc những thành phần khác mà ngời dùng mạng sử dụng.Mạng máy tính đợc chia làm hai loại cơ bản:

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 7

nhau không có máy nào đợc chỉ định chịu trách nhiệm quản lý mạng, không tồn tại bất cứ máy phục vụ nào.

+Mạng dựa trên máy phục vụ (server-based): trong mạng này có một máy phục vụ chuyên dụng

Sự phân biệt giữa hai loại mạng nói trên là rất quan trọng, bởi mỗi loại có nhnh khả năng khác nhau Loại mạng mà chúng ta dang sử dụng sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nh:

+ Quy mô tổ chức (côngty hay văn phòng )…

• Mạng dựa trên máy phục vụ

Hiện nay hầu hết các mạng máy tính đều có máy phục vụ chuyên dụng Máy phục vụ chuyên dụng là máy chỉ hoạt động nh một máy phục vụ chứ không kiêm luôn vai trò của máy khách hay trạm làm việc Máy phục vụ có tính chuyên dụng vì chúng đợc tối u hoá để phục vụ nhanh những yêu cầu của khách hàng trên mạng, cũng nh để đảm bảo an toàn cho tập tin và th mục Mạng dựa trên máy phục vụ đã trở thành mô hình chuẩn cho hoạt động mạng Các dịch vụ mà máy phục vụ phải thi hành rất đa dạng và phức tạp bao gồm nhận các yêu cầu từ máy khách trên mạng, thực hiện một số quá trình xử lý để phục vụ các yêu cầu, và gửi các kết quả qua mạng trở lại máy khách Một chơng trình trên máy phục vụ lắng nghe các yêu cầu của mạng và biết cách giải quyết các yêu cầu

đó Sau đó, máy chủ sử dụng mạng để gửi các kết quả tới máy khách Ta có nhiều loại máy phục vụ khác nhau:

NB* Máy chủ tập tin/in ấn:

Máy phục vụ tập tin, in ấn quản lý việc truy nhập và sử dụng các tài nguyên máy in và tập tin của ngời dùng Chẳng hạn, nếu chúng ta đang chạy một chơng trình xử lý văn bản, trình sử lý văn bản này sẽ chạy trên máy tính của chúng ta Tài liệu xử lý văn bản, lu trên máy phục vụ tập tin, in

ấn đợc tải vào bộ nhớ máy tính của chúng ta, sao cho chúng ta có thể hiệu chỉnh hoặc xử lý cục bộ Nói cách khác, máy phục vụ tập tin, in ấn đợc dùng để lueu trữ tập tin và dữ liệu

*Máy phục vụ chơng trình ứng dụng:

máy phục vụ chơng trình ứng dụng đảm bảo cho các chơng trình ứng dụng và dữ liệu có sẵn cho máy khách sử dụng Chẳng hạn, máy chủ lu trữ lợng dữ liệu khổng lôf đợc tổ chức sao cho có thể truy nhập dễ dàng Máy phục vụ chơng trình ứng dụng khác với máy phục vụ tập tin, in ấn Với máy phục vụ tập tin/in ấn, dữ liệu hoặc tập tin đợc tải vào máy tính đa ra yêu cầu Còn với máy phục vụ chơng trình ứng dụng, cơ sở dữ liệu tồn tại trên máy phục vụ và chỉ có kết quả của yêu cầu

là đợc tải xuống máy tính đa ra yêu cầu

*Máy phục vụ th tín:

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 9

máy khách máy chủ tập tin

Ethernet LAN

Máy chủ CSDL Máy khách Máy

kháchmáy kách

mạng dựa trên máy chủ.

Hoạt động hoạt động như

Ehternet LAN

Hoạt động như Hoạt động như Hoạt động như

Máy khách Máy khách Máy khách

và máy chủ và máy chủ

Hình 1.1: Ví dụ về mạng ngang hàng Và mạng dựa trên máy phục vụ

Mạng ngang hàng

*Máy phục vụ fax:

Máy phục vụ fax quản lý lu lợng fax vào và ra khỏi mạng bằng cách dùng chung một hay nhiều bản mạch fax/modem

* Máy phục vụ truyền thông:

Máy phục vụ truyền thông quản lý luồng dữ liệu và thông điệp E-mail giữa mạng riêng của máy phục vụ với các mạng khác, với máy tính lớn, hoặc ngời dùng truy nhập từ xa Việc hoạch

định sử dụng nhiều loại máy phục vụ khác nhau trở nên vô cùng quan trọng khi mạng phát triển theo diện rộng Ngời lập kế hoạch phải tính đến tốc độ và khả năng phát triển của mạng, đảm bảo cho ngời dùng mạng sẽ không bị cản trở khi vai trò của một máy phục vụ cụ thể nào đó cần đợc thay đổi

1.2 các thành phần cơ bản trong mạng lan

1.2.1 Cáp mạng

Ngày nay phần lớn đợc kết nối bằng dây dẫn hoặc cáp thuộc loại nào đó, đóng vai trò nh

ph-ơng tiện truyền tín hiệu giữa các máy tính trên mạng Các loại cáp hiện nay thờng sử dụng:

Loại cáp dày có dờng kính 0.5 inh (1.3cm) có dặc điểm là cứng, có thể mang tín hiệu đi xa 500m trớc khi tín hiệu suy yếu

Lưới đồng hoặc nhôm lõi dẫn điện

Hình 1.2: Cáp đồng trục với những lớp khác nhau

Loại UTP: Sử dụng chuẩn 10BaseT, có độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100m Cáp gồm hai dây đồng cách điện , tuỳ theo mục đích khác nhau cáp xoắn đôi trần có tỉ lệ xoắn trên một đơn vị chiều dài khác nhau.

UTP đợc định rõ trong chuẩn 586 do EIA/TIA đề ra, chuẩn này định ra tiêu chuẩn áp dụng cho các tình huống đi dây trong các toà nhà và đảm bảo tính thống nhất của sản phẩm Những tiêu chuẩn này bao gồm 5 hạng:

+ Hạng 1: Hạng này nói đến cáp điện thoại UTP truyền thống vốn có thể truyền đợc âm thanh nhng không truyền đợc dữ liệu

+ Hạng 2: Hạng này chứng nhận cáp UTP truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 4Mbps Cáp gồm bốn dây xoắn đôi

+ Hạng 3: Hạng này chứng nhận cáp UTP truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 10Mbps Cáp gồm bốn dây xoắn đôi Với ba xoắn trên mỗi fool (30,48cm)

+ Hạng 4: Hạng này chứng nhận cáp UTP truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 16Mbps Cáp gồm bốn dây xoắn đôi

+ Hạng 5: Hạng này chứng nhận cáp UTP truyền dữ liệu với tốc độ tối đa 100Mbps Cáp gồm bốn dây xoắn đôi

Với cấu tạo trên cãp đôi trần rất dẽ bị nhiễu xuyên âm để khắc phục nhợc điểm này ngời ta dùng vỏ bọc để giảm tình trạng nhiễu xuyên âm

Loại STP: Loại dùng vỏ đồng bện, nó cũng dùng lớp cách ly ở giữa nh cáp đồng trục, và xung quanh các cặp dây và mắt xoắn bên trong của cặp dây cũng dùng chất cách ly Lớp cách ly này bảo

vệ không cho tác động của nhiễu ngoài môi trờng ảnh hởng đến dữ liệu truyền

c./ Cáp quang:

Trong cáp sợi quang, sợi quang truyền tín hiệu dữ liệu dạng số ở hình thái xung ánh sáng Do xung điện không đợc truyền đi qua sợi quang nên gửi dữ liệu trên cáp quang là tơng đối an toàn, chánh các loại nhiẽu suy hao rất ít Cáp quang truyền dữ liệu với tốc độ cao do tín hiệu không bị suy yiêú trong quá trình truyền, và không bị nhiễu

Kết cấu sợi quang:

Cáp quang cũng tơng tự nh cáp đồng trục, ngoại trừ không có lớp lới Cáp quang có lõi là một sợi thuỷ tinh (sợi quang ) cực mảnh, đợc bao bọc bởi lớp thuỷ tinh đồng tâm gọi là lớp vỏ bọc Lớp vỏ bọc này có chiết xuất thấp hơn lõi để giữ ánh sáng ở trong lõi kế tiếp là một bìa khoác ngoài bằng plastic để bảo vệ thuỷ tinh

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 11

Các sợi quang có thể đợc kết nối theo ba cách khác nhau: Thứ nhất chúng có thể tận cùng trong các

đầu nối cắm vào phích của sợi quang

Cách thứ hai, chúng có thể đợc bện cơ học

Cách thứ hai, hai mảnh sợi quang có thể đợc nung chảy để làm thành một kết nối chắc chắn

Mỗi sợi quang chỉ truyền tín hiệu theo một hớng nhất định, do đó cáp có hai sợi nằm trong vỏ bọc riêng biệt Một sợi truyền và một sợi nhận

Truyền dữ liệu qua cáp quang không dễ bị nhiễu và vận tốc cực nhanh với khoảng cách rất xa, so với sợi kim loại sợi quang ngoài các u điểm trên nó còn có u điểm trội hơn là nó có thể quản lý dải rộng

Đối với mạng truyền dữ liệu cáp quang đợc dùng với mạng cần tốc đọ cao ,mạng diện rộng, có tính

an toàn

Ngoài các loại cáp là phơng tiện vật lý để kết nối vật lý giữa các máy tính trong mạng ta còn dùng các loại sóng radio để truyền tín hiệu giữa các máy tính trong mạng

1.2.2 Card giao diện mạng NIC (Network Interface Card)

Card giao diện mạng đóng vai trò nh giao diện hoặc kết nối vật lý giữa máy tính và phơng tiện kết nối (cáp mạng) Những card mạng này là các bản mạch in đợc cắm vào khe mở rộng bên trong mỗi máy tính và máy chủ trên mạng

Vai trò của card mạng là chuẩn bị dữ liệu cho đờng truyền, gửi dữ liệu đến máy tính khác và kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và đờng truyền

Card mạng cũng nhận dữ liệu gửi từ đờng truyền và chuyển dịch thành byte để máy tính có thể hiểu đợc

Card mạng có thể đợc coi là thiết bị dùng để liên kết dữ liệu bởi vì trên mỗi card mạng đều sở hữu một mã duy nhất, đợc gọi là địa chỉ MAC Địa chỉ này đợc dùng để điều khiển truyền số liệu cho máy tính trên mạng Mặt khác nó còn thực hiện chức năng điều khiển kết nối logic LLC (logical link control)

1.2.3 Các hub

Hub là một thiết bị mạng thuộc lớp 1 trong mô hình tham chiếu OSI Mục đích của hub là tái sinh và định thời lại tín hiệu mạng Điều này đợc thực hiện ở mức bit cho một số lớn các host dùng một quá đợc trình gọi là sự tập trung Có hai lý do để ta lựa chọn Hub là tạo ra điểm kết nối tập trung cho môi trờng dây dẫn, và tạo ra độ tin cậy cho mạng Tức là khi bất cứ một cáp đơn nào bị hỏng đều không ảnh hởng đến toàn mạng Ta có hai loại Hub là Hub chủ động và Hub bị động, hầu hết hiện nay dùng Hub chủ động

Vỏ bọc thuỷ tinh Sợi quang

Vỏ ngoài bảo vệHình 1.4: Cáp sợi quang

Hub chủ động lấy năng lợng từ một nguồn cung cấp riêng để tái sinh tín hiệu mạng.

Hub bị động chỉ làm nhiệm vụ đơn giản là chia tín hiệu cho nhiều user, chúng không tái sinh tín hiệu, vì vậy chúng không thể mở rộng chiều dài cáp, chúng chỉ cho phép hai hay nhiều host nối vào cùng một segment mạng

Trong mạng token ring hub còn đợc gọi MAU (Media Acces Unit), tc là bộ truy nhập đa trạm ngoài ra còn có tên là SMUS (Smart Media Acces Unit) bộ truy nhập đa trmj thoong minh Hub thông minh có các pỏt đợc cấu hình, có định nghĩa là chúngcó thể đợc lập trình để quản lý tải mạng

1.2.4 Cầu (bridge)

Cầu là một thiết bị lớp hai đợc thiết kế để nối các segment LAN với nhau Mục đích của bridge

là lọc các tải mạng , giữ lại các tải mạng, giữ lại các tải cục bộ trong khi vẫn cho phép kết nối đén thành phần khác của mạng cho tải đợc gửi đến đó Bridge nhận biết tải nào là cục bộ và tải nào không, bằng cách nó căn cứ vào địa chỉ cục bộ Mỗi thiết bị lập mạng có một địa chỉ MAC duy nhất trên NIC, bridge theo dõi các địa chỉ MAC nào là ở trên mỗi hớng nào của nó và đa ra quyết

định dựa trên các danh sách các địa chỉ MAC

1.2.5 Switch

Thực chất switch là một bridge đa port Sự khác nhau giữa hub và switch là các switch đa ra các quyết định dựa vào các địa chỉ MAC còn các hub không đa ra quyết định gì cả

1.2.6 Router

Router là thiết bị mạng làm việc tại lớp 3 của mô hình tham chiếu OSI Nó thực hiện các quyết

định dựa vào các nhóm địa chỉ mạng, nợc với các địa chỉ MAC duy nhất ở lớp 2 Router cũng có thể kết nối cáckỹ thật lớp 2 khác nhau nh Ethernet, token ring và FDDI Tuy nhiên, vì khả năng

định tuyến các gói dựa vào thông tin trên lớp 3, nên router trở thàh một backbone của internet, chạy giao thức IP

Mục đích của router là kiểm tra các gói dữ liệu (dữ liệu lớp 3, chọn đờng dẫn tốt nhất cho chúng xuyên qua mạng, và sau đó chuyển chúng đến các port ra thích hợp Các router là thiết bị

điều khiển tải quan trọng nhất trên một mạng lớn Chúng cho phép gần nh bất cứ một máy tính nào

đều có thể liên lạc với bất kỳ máy tính nào, ở mọi nơi trên mạng Trong khi thực hiện chức năng cơ bản, router cũng có thể thực hiện các tác vụ khác nhau

Tóm lại mục điách chính của router là chọn đờng dẫn, và chuyển gói ra tuyến tốt nhất Một router có thê có nhiều loại port khác nhau Một port nối tiếp (serial port) là một cổng nối cho WAN Cũng có port nối đến đầu cuối điều khiển (console port), cho phép truy nhập trực tiếp vào router để cấu hình cho nó Ngoài ra còn có port giao tiếp nối mạng Ethernet LAN Loại router đặc biệt có cả đầu nối 10BASE-T và AUI cho kết nối Ethernet

1.3 Kiến trúc phân tầng và mô hình tham chiếu OSI

1.3.1 Kiến trúc phân tầng

Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết các mạng máy tính hiện có

đều đợc phân tích, thiết kế theo quan điểm phân tầng Mỗi hệ thống thành phần của mạng đợc xem

nh là một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng đợc xây dựng dựa trên tầng trớc đó Số lợng các tầng cùng tên và chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào ngời thiết kế Tuy nhiên tron hầu hết các Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 13

của kiến trúc mạng phân tầng là: Mỗi hệ thống trong mạng đều có cấu trúc tầng (số l ợng tầng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau) Sau khi đã xác định số lợng tầng và chức năng của mỗi tầng thì công việc quan trọng tiếp theo là định nghĩa mối quan hệ (giao diện) giữa hai tầng đồng mức ở hai hệ thống nối kết với nhau Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống kia (trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đ ờng truyền vật lý

để truyền các sâu bit (0,1) từ hệ thống này sang hệ thống khác) ở đây qui ớc dữ liệu ở bên hệ thống gửi (Sender) đợc truyền sang hệ thống nhận (Receiver) bằng đờng truyền vật lý và cứ thế đi ngợc lên tầng trên Nh vậy, giữa hai hệ thống kết nối với nhau chỉ có tầng thấp nhất mới liên kết vật lý, còn các tầng cao hơn chỉ là liên kết logic (hay liên kết ảo) đợc đa vào để hình thức hoá các hoạt

động của mạng, thuận tiện cho việc thiét kế và cài đặt phần mềm truyền thông

1.3.2 Mô hình tham chiếu OSI

Khi thiết kế,các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình Từ đó dẫn đến tình trạng không tơng thích giữa các sản phẩm của các nhà sản xuất khác nhau: Phơng thức truy nhập đờng truyền khác nhau, sử dụng các họ giao thức khác nhau, Sự không t… ơng thích đó gây trở ngại cho sự tơng tác của ngời sử dụng các mạng khác nhau Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận đợc đối với ngời sử dụng

Vào năm 1984, tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế (ISO) đã xây dựng một mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở OSI Mô hình này đợc dùng là cơ sở để kết nối các hệ thống mở chủ cho các ứng dụng phân tán Từ “mở” ở đây nói lên khả năng hai hệ thống có thể kết nối trao

đổi thông tin với nhau nếu chúng tuân theo mô hình tham chiếu và các chuẩn liên quan Mô hình OSI là kiến trúc chia truyền thông mạng thành 7 tầng Mỗi tầng bao gồm những hoạt động, thiết bị

và giao thức mạng khác nhau

Mô hình tham chiếu OSI cho phép ngời phân tích mạng nhận ra đợc các chức năng mạng diễn

ra tại mỗi lớp Quan trọng hơn nữa, mô hình tham chiếu OSI là khuôn mẫu giúp phân tích, thiết kế biết luồng thông tin truyền qua một mạng Ngoài ra ,ta có thể dùng mô hình tham chiếu OSI để quan sát cách thức mà thông tin hay gói dữ liệu đi di chuyển từ một chơng trình ứng dụng này xuyên qua môi trờng mạng đi đến chơng trình ứng dụng trên một máy tính khác trên mạng

Trên hình 1.6 mô tả kiến trúc phân tầng của mô hình tham chiếu OSI Mô hình này cung cấp cấu trúc lý thuyết thuần tuý cho hệ thống thông tin máy tính, đa ra cách cấu trúc để xác định các yêu cầu chức nang và kỹ thuật trong xử lý thông tin giữa các nhà sử dụng Với mỗi tầng trong mô hình tham chiếu OSI có hai chuẩn đợc đa ra:

+ Xác định dịch vụ: Là xác định các chức năng của mỗi tầng sẽ có các dịch vụ mà tầng sẽ cung cấp cho ngời sử dụng hoặc cung cấp cho tầng gần nhất trên nó

+ Chỉ tiêu kỹ thuật của giao thức: Là xác định các chức năng ở mỗi tầng trong một hệ thống

t-ơng tác và cấp tt-ơng ứng trong hệ thống khác

Những u điểm của mô hình tham chiếu này là giao thức trong một tầng có thể đợc trao đổi

mà không ảnh hởng tới các tầng khác và việc thực hiện các chức năng trong một tầng tự do

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 15

Giao thức tầng 7Giao thức tầng 6Giao thức tầng 5Giao thức tầng 4

Giao thức tầng 2Giao thức tầng 3

Giao thức tầng 1Hình 1.5: Kiến trúc phân tầng của mô hình tham chiếu OSI

a./ Tầng ứng dụng (The application layer)

Tầng thứ bảy trong mô hình tham chiếu OSI là tầng ứng dụng Nó đóng vai trò nh cửa sổ dành riêng cho hoạt động xử lý của trình ứng dụng nhằm truy nhập các dịch vụ mạng Lớp này biểu diễn các dịch vụ hỗ trợ trực tiếp các ứng dụng ngời dùng Ngoài ra nó còn xử lý truy nhập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi

Lớp ứng dụng có nhiệm vụ:

+ Nhận dạng và xây dựng tính sẵn sàng cho các đối tác truyền đợc dự định

+ Đồng bộ các ứng dụng hoạt động phối hợp

+ Xúc tiến thoả thuận trên các thủ tục khắc phục lỗi

+ Điều khiển sự toàn vẹn của dữ liệu

Lớp ứng dụng là một lớp gần với hệ thống đầu cuối Nó xác định tài nguyên có sẵn có đủ cho hoạt động thông tin giữa các hệ thống hay không Không có lớp ứng dụng sẽ không có hỗ trợ truyền thông trên mạng Lớp ứng dụng không cung cấp dịch vụ cho bất kỳ lớp OSI nào khác ngoài

ra, lớp ứng dụng còn cung cấp một giao diên trực tiếp cho phần còn lại của mô hình tham chiếu OSI bằng cách dùng các ứng dụng trên mạng, hay một giao diện gián tiếp bằng cách dùng các ứng dụng cục bộvới một network redirector

b./ Tầng biểu diễn (The presentation layer)

Tầng trình bày là một giao thức liên thông đặc trng cho thông tin từ các lớp kế cận Nó cho phép hoạt động truyền tin giữa các ứng dụng trên các hệ thống máy tính khác nhau diễn ra theo cách trong suốt đến các ứng dụng Lớp trình bày liên hệ đến khuôn dạng và biểu diễn dữ liệu Nếu cần, lớp này có thể dịch giữa các dạng dữ liệu khác nhau Nói cách khác lớp trình bày đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của một hệ thống đầu cuối gửi đi lớp ứng dụng của hệ thống khác có thể

đọc đợc

Lớp trình bày chịu trách nhiệm biểu diễn dữ liệu dới dạng mà thiết bị thu có thể biểu diễn

đ-ợc Lớp trình bày đóng vai trò nh ngời thông dịch cho các thiết bị cần thông tin qua một mạng Lớp

6 còn cung cấp ba chức năng chính sau

+ Định dạng dữ liệu (trình bày)

+ Mật mã dữ liệu

+ Nén dữ liệu

Sau khi nhận dữ liệu từ lớp ứng dụng, lớp trìng bày thực hiện một hay tất cả các chức năng của

nó trên dữ liệu trớc khi gửi đến lớp phiên Tại trạm thu, lớp trình bày lấy dữ liệu từ lớp phiên và thực hiện các chức năng đợc yêu cầu trớc khi chuyển đến lớp ứng dụng

Công việc định dạng của lớp đợc hiểu nh sau: Giả sử có hai hệ thống không đồng dạng với nhau

Hệ thống thứ nhất dùng mã EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code) để biểu diễn dữ liệu Còn hệ thống thứ hai dùng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) để biểu điễn Thì lớp trình bày thực hiện công việc phiên dịch giữa hai loại mã khác nhau này

Chức năng mật mã dữ liệu bảo vệ thông tin trong quá trình truyền Nó dùng một khoá mật mã

để mã hoá dữ liệu tại nguồn và sau đó giải mã dữ liệu tại đích

Nhiệm vụ nén dữ liệu đợc thực hiện bằng cách dùng các giải thuật để rút ngắn kích thớc các file Giải thuật tìm kiếm các mẫu bít lặ lại trong mỗi file, và sau đó thay thế chúng bằng một token Một token là một mẫu bit ngắn hơn rất nhiều dùng để đại diện cho mẫu dài.

c./ Tầng phiên (the sesion layer)

Tầng phiên thiết lập, quản lý, và kết thúc các giao tiếp giũa các ứng dụng Nó bao gồm khởi

động, dừng, và đồng bộ lại hai máy tính đang có một “phiên phối đáp” Lớp phiên phối hợp các ứng dụng khi chúng tơng tác nhau trên hai host truyền tin Lớp phiên sẽ quyết định dùng phơng pháp trao đổi thông tin theo hai hớng đồng thời hay hai hớng luân phiên Nếu dùng truyền theo hai hớng đồng thời thì lớp phiên có ít công việc hơn trong quản lý cuộc trao đổi Trong trờng hợp này, các lớp khác nhau của các máy tính truyền sẽ quản lý cuộc trao đổi Có khả năng xuất hiện các

đụng độ ở lớp phiên, mặc dù những đụng độ này rất khác so với các đụng độ xảy ra tại lớp 1 Truyền tin theo hai hớng luân phiên liên quan đến việc dùng một token dữ liệu của lớp phiên để cho phép mỗi host lấy lợt truyền

Tầng 5 có một số các giao thức quan trọng sau:

+ NFS (Network File System)

+ SQL (Structured Query Language)

+ RPC (Remote Procedure Call)

+ X-window System

+ ASP (AppleTalk Session Protocol)

+ DNASCP (Digital Network Architecture Session Control Protocol)

d./ Tầng vận chuyển (the transport layer)

Tầng thứ t là tầng vận chuyển Tầng này cung cấp mức kết nối bổ sung bên dới tầng phiên Tầng này đảm bảo gói truyền không phạm lỗi, theo đúng trình tự, không bị mất hay sao chép Tầng này đóng gói thông điệp, chia thông điệp dài thành nhiều gói và gộp các gói nhỏ thành một khung Tầng này cho phép gói đợc truyền hiệu quả trên mạng Tại đầu nhận, tầng vận chuyển mơt gói thông điệp, lắp ghép lại thành thông điệp gốc và gửi tín hiệu báo nhận Tầng vận chuyển kiểm soát

lu lợng, xử lý lỗi và tham gia giải quyết vấn đề liên quan đến truyền nhận gói Tầng vận chuyển có các giao thức sau: TCP và UDP

Trong chồng giao thức TCP/IP của lớp vận chuyển trong mô hình OSI có hai giao thức TCP và UDP

TCP cung cấp một mạch ảo giữa các ứng dụng đầu cuối user Nó có các đặc trng sau:

+ Có tạo cầu nối

+ Tin cậy

+ Các thiết bị gửi các thông điệp trong các segmen

+ Tái thiết lập các thông điệp tại trạm đích

+ Truyền lại tất cả những gì cha đợc nhận

+ Tái thiết lập thông tin từ các segmen đến

UDP truyền dữ liệu giữa hai máy tính, hoạt động của UDP không đợc tin cậy bằng TCP Các đặc tính của UDP:

+ Không tạo cầu nối

+ Không tin cậy

+ Truyền các thông tin (đợc gọi là datagram)

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 17

+ Không tái thiết lập các thông điệp đến

+ Không dùng báo nhận

+ Không cung cấp điều khiển luồng

e./ Tầng mạng (the network layer)

Tầng thứ ba là tầng mạng Tầng này chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ logic thành địa chỉ vật lý Tầng này quyết định hớng đi từ máy tính nguồn tới máy tính đích Nó quyết định dữ liệu sẽ truyền trên đờng nào dựa vào tình hình mạng, u tiên dịch vụ và các yếu tố khác nó cũng quản lý lu lợng trên mạng, chẳng hạn nh chuyển đổi gói, định tuyến gói và kiểm soát tắc nghẽn dữ liệu

Nếu bộ thích ứng mạng trên bộ định tuyến không thể truyền đủ các đoạn dữ liệu mà máy tính nguồn gửi đi, tầng mạng trên bộ định tuyến sẽ chia dữ liệu thành những đơn vị nhỏ hơn Tại đầu nhận, tầng mạng sẽ nối lại dữ liệu

f./ Tầng liên kết dữ liệu (the data link layer)

Tầng liên kết dữ liệu cung cấp khả năng truyền dữ liệu tin cậy xuyên qua một liên kết vật lý Tức là nó gửi khung dữ liệu từ tầng mạng đến tầng vật lý, ở đầu nhận lớp mạng đóng gói dữ liệu thô từ lớp vật lý thành từng khung dữ liệu Tất cả dữ liệu gửi lên mạng đều xuất phát từ một nguồn

và hớng tới một đích Sau khi dữ liệu đợc truyền, lớp liên kết dữ liệu cua mô hình OSI cung ấp sự truy nhập môi trờng lập mạng, truyền dẫn vật lý qua môi trờng, và cho phép dữ liệu định vị đích mà

nó hớng tới trên mạng Ngoài ra lớp liên kết dữ liệu còn kiểm soát các thông báo lỗi, cấu hình mạng và điều khiển luồng Để thực hiện chức năng trên lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI chia thành hai lớp phụ là lớp phụ điều khiển liên kết logic LLC (Logical link Control) và lớp phụ MAC (Media Access Control) Lớp hai thông tin với các lớp trên thông qua LLC Lớp hai dùng MAC để chọn máy tính nào sẽ ttr các dữ liệu nhị phân, từ một nhóm trong đó tất cả các máy tính đều muốn truyền cùng một lúc

Lớp phụ LLC: Lớp này tạo ra tính linh hoạt trong việc phục vụ cho các giao thức lớp mạng trên nó,

trong khi vẫn liên lạc hiệu quả với các kỹ thuật khác nhau bên dới nó LLC với vai trò là lớp phụ tham gia vào quá trình đóng gói

LLC nhận đơn vị dữ liệu giao thức lớp mạng, nh là các gói IP, và thêm nhiều thông tin điều khiển vào để giúp phân phối gói IP đến đích của nó Nó thêm hai thành phần địa chỉ của chuẩn 802.2

điểm truy xuất dịch vụ đíh DSAP (D tination Service Acces Point) và điểm truy xuất dịch vụðnguồn SSAP (Sỏuce Service Acces Point) Nó đóng gói lại dạng IP, sau đó chuyển xuống lớp phụ MAC để tiến hành các kỹ thuật đặc biệt điểm yêu cầu cho đóng gói tiếp theo

Lớp phụ LLC quản lý hoạt động thông tin giữa các thiết bị qua một liên kết đơn trên một mạng

Lớp phụ MAC: Lớp MAC đề cập đến các giao thức chủ yếu phải tuân theo để truy xuất vào môi

cơ, quang vàđiện với đờng truyền Tầng vật lý cũng chuyển tải những tín hiệu dữ liệu do các tầng trên tạo ra.

Tầng vật lý định rõ cách nối đờng truyền với Card mạng nh thế nào, chẳng hạn nó định rõ bộ nối có bao nhiêu chân và chức năng của mỗi chân tầng này cũng định rõ kỹ thuật truyền nào sẽ đ-

ợc dùng để gửi dữ liệu lên đờng truyền

Tầng vật lý chịu trách nhiệm truyền bit nhị phân (0 và 1) từ máy tính này sang máy tính khác trong cấp độ này, bản thân bit không có ý nghĩa rõ rệt Tầng vật lý định rõ mã hoá dữ liệu và sự

đồng bộ hoá bit, bảo đảm rằng máy chủ gửi bit 1, nó nhận đợc bit 1 chứ không phải bit 0 tầng vật

lý cũng định rõ mỗi bit kéo dài bao lâu và đợc diễn dịch thành xung điện hay xung ánh sáng thích hợp cho đờng truyền nh thế nào

Chuẩn hoá mạng LAN

Do đặc trng riêng, việc chuẩn hoá mạng LAN chỉ dành cho hai tầng thấp nhất, tơng ứng với tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu trong mô hình tham chiếu OSI Tầng liên kết dữ liệu đợc chia thành hai con là tầng điều khiển kết nối logic (LLC) và tầng điều khiển truy nhập đờng truyền (MAC), nh đợc mô tả trên hình 1.6

1.4 Các chuẩn mạng lan

Cũng giống nh đối với mạng nói chung, có hai loại chuẩn cho mạng cục bộ, đó là:

+ Các chuẩn chính thức do các tổ chức Quốc tế ban hành

+ Cac chuẩn thực tiễn do các hãng sản xuất, các tổ chức ngời sử dụng và đợc dùng rộng rãi trong thức tế

Ví dụ về chuẩn :

Các chuẩn IEEE 802.x và 8802.x:

IEEE (Intitute of Electrical and Electronic Engineers) là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng LAN với đề án IEEE 802 nổi tiếng bắt đầu triển khai từ năm 1980 và kết quả là hàng loạt chuẩn thuộc họ IEEE 802.x ra đời, tạo nên một sự hội tụ quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt các mạng LAN trong thời gian qua Vị trí của họ chuẩn này càng cao hơn ISO đã xem xét

và chấp nhận chúng thành chuẩn Quốc tế và ban hành dới mã hiệutơng ứng là ISO 8802.x

Đến nay, họ IEEE 802.x bao gồm các chuẩn sau:

+ IEEE 802.1 Liên mạng (Internetworking)

+ IEEE 802.2 Điều khiển liên kết logic (Logical link control-LLC)

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 19

Điều khiển liên kết dữ liệu (LLC)

Liên kết dữ liệu -

Điều khiển truy nhập đường truyền (MAC)Tầng vật lý

Hình 1.6: Mô hình phân tầng của mạng LANĐường truyền vật lý

(Carrier-sense Multiple Access with Collision Detection –CSMA/CD)

+ IEEE 802.4 Mạng LAN Token bus

+ IEEE 802.5 Mạng LAN Token ring

+ IEEE 802.6 Mạng vùng thành phố (Metropolitan Area Network-MAN)

+ IEEE 802.7 Nhóm t vấn kỹ thuật dải rộng (Broadband Technical Advisory Group)+ IEEE 802.8 Nhóm t vấn kỹ thuật sợi quang (Fiber-Optic Technical Advisory Group)

+ IEEE 802.9 Mạng tiếng nói/dữ liệu tích hợp (Integrate Voice/Data Networks)

+IEEE 802.10 An toàn mạng (Network Security)

+ IEEE 802.11 Mạng không dây (Wireless Network)

+ IEEE 802.12 Demand Priority access LAN, 100 Base VG-Any LAN

a./ Cấu hình Star:

Trong cấu hình mạng Star, tất cả các máy tính đợc nối cáp voà một thiết bị trung tâm thờng là Hub có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các máy tính và chuyển đến máy tính đích của tín hiệu Tuỳ theo yêu cầu truyền thông trong mạng, thiết bị trung tâm có thể là một bộ chuyển mạch, một bộ định tuyến hoặc đơn giản là một bộ phân kênh Hub (hình 1.7) vai trò thựcchất của thiết bị trung tâm này chính là thực hiện việc “bắt tay” giữa các cặp máy tính cần trao đổi thông tin với nhau, thiết lập liên kết điểm- điểm giữa chúng

Ưu điểm của cấu hình mạng kiểu Star là lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm, bớt máy tính), dễ kiểm xoát và khắc phục sự cố (do mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung) Đặc biệt do sử dụng liên kết điểm - điểm nên tận dụng đợc tối đa tốc độ của đờng truyền vật

lý Sự hỏng hóc của một máy tính không ảnh hởng đến các máy tính còn lại trên mạng

Nhợc điểm của cấu hình này chủ yếu là độ dài đờng truyền vật lý nối một máy tính với thiết

bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m với cong nghệ hện nay) Do vậy tốn nhiều cáp nếu cài

đặt ở quy mô lớn Ngoài ra nếu trung tâm điểm bị sự cố thì toàn mạng sẽ ngng hoạt động

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 20

Hub

b./ Cấu hình Ring:

Cấu hình mạng Ring (vòng khép kín) nối tất cả các máy tính trên một vòng cáp không có

đầu nào bị hở, tín hiệu d truyền trên vòng theo một chiều nhất định Mỗi máy tính của mạng đ ợc nối với vòng qua bộ chuyển tiếp có nhiệm vụ nhận tín hiệu, khuếch đại nó rồi mới gửi nó tới máy tính tiếp theo của vòng Nh vậy, tín hiệu đợc truyền trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết

điểm - điểm giữa các bộ lặp (hình1.8) cần thiết phải có giao thức điều khiển việc cấp phát “quyền”

đợc truyền dữ liệu trên vòng cho các trạm coa nhu cầu

Để tăng độ tin cậy cho mạng, tuỳ trừng hợp ngời ta có thể lắp đặt d thừa các đờng truyền trên vòng, tạo thành một dạng vòng dự phòng Khi đờng truyền trên vòng chính gặp sự cố thì vòng phụ này sẽ đợc sử dụng, với chiều đi của tín hiệu ngợc chiều đi trên mạng chính

Ưu điểm của cấu hình mạng Ring là: Mọi máy tính đều có quyền truy nhập nh nhau Tiến dộ thi hành ổn định cho dù có nhiều máy tính

Nhợc điểm của loại cấu hình này là: Sự cố của một máy tính sẽ ảnh hởng đến tất cả các máy tính còn lại trên mạng Khó phát hiện và tách ly các vấn đề Tái cấu hình lại (thêm, bớt máy tính)

sẽ làm ngng hoạt đông mạng Đặc biệt quan trọng là dạng Ring đòi hỏi giao thức truy nhập đờng truyền khá phức tạp

c./ Cấu hình Bus

ở dạng cấu hình Bus, tất cả các máy tính đợc nối vào một cáp trục chính tạo thành một hàng

Đây là phơng pháp nối mạng máy tính đơn giản và phổ biến nhất

Dạng cấu hình này, tất cả các máy tính chia sẻ chung một đờng truyền chính (Bus) Đờng truyền chính này đợc giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối đặc biệt gọi là Terminator Mỗi máy tính đợc nối vào bus qua đầu nối chữ T (T-connector) hoặc một bộ thu phát (Hình 1.9)

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 21

Hình 1.8: Cấu hình Ring

Hình 1.9: Cấu hình mạng Bus

Khi một máy tính truyền dữ liệu, tín hiệu đợc quảng bá trên hai chiều của bus, có nghĩa là mọi máy tính còn lại đều có thể nhận tín hiệu trực tiếp Đối với các bus một chiều, tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó Terminator phải đợc thiết kế sao cho các tín hiệu phả đợc “dội” lại trên bus đê có thể đến đợc các trạm còn lại ở phía bên kia Nh vậy, với cấu hình mạng bus, dữ liệu đợc truyền dựa trên liên kết điểm- nhiều điểm hay quảng bá Dễ thấy rằng trong trờng hợp này cũng cần có giao thức để quản lý truy nhập đờng truyền Tuy nhiên, mức độ quản lý có thể hoặc là gần nh thả nổi (truy nhập gẫu nhiên), hoặc rất chặt chẽ (truy nhập có điều khiển) Mỗi cách truy nhập này đều có -

u điểm riêng

Ưu điểm của cấu hình mạng bus là: dùng cáp tiết kiệm, phơng tiện kinh tế và dẽ làm việc

Đơn giản, tơng đối tin cậy và dễ mở rộng

Nhợc điểm của cấu hình mạng này: Mạng có thể chạy chậm khi lu lợng mạng tăng Khó phát hiện và tách ly các vấn đề Cáp đứt có thể ảnh hởng đến nhiều ngời sử dụng

Các dạng cấu hình cơ bản này là những cấu hình thông dụng nhất Trong nhiều trờng hợp, do thực tế địa hình (cẳng hạn mạng chạy trong một toà nhà nhiều tầng), nhà thiết kế thờng chọn một cấu hình mạng “lai”—là tổ hợp của những dạng nói trên

1.5.2 Đờng truyền vật lý

Các loại cáp xoắn, cáp đồng trục và cáp quang là các loại đờng truyền vật lý mà mạng LAN thờng sử dụng Ngoài ra, gần đây ngời ta cũng đã bắt đầu sử dụng nhiều các mạng cục bộ không dây nhờ sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng hồng ngoại

Đờng truyền vật lý dùng để truyền tín hiệu điện tử giữa các máy tính trao đổi dữ liệu Các tín

điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dới dạng các xung nhị phân (bit 0 và 1) Tất cả các tín hiệu

đ-ợc truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện (EM) nào đó, trải từ các tần số vô tuyến tới sóng cự ngắn (viba) và tia hồng ngoại Tuỳ thuộc tần số của sóng điện từ, có thể sử dụng các đ-ờng truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu

Hình 1.10 minh hoạ phạm vi của dạng sóng điện từ (hay phổ điện từ) cùng các tần số t ơng ứng

Các tần số vô tuyến có thể truyền bằng cáp điện (cáp đồng trục hoặc cáp đôi xoắn) hoặc

th-Tia hồng ngoại là lý tởng đối với nhiều loại truyền thông mạng Nó có thể đợc dùng giữa hai

điểm hoặc quảng bá từ điểm đến nhiều máy thu Tia hồng ngoại và các tần số cao hơn của ánh sáng

có thể đợc truyền qua các loại cáp sợi quang

Khi xem xét lựa chọn đờng truyền vật lý, chúng ta cần chú ý tới các đặc trng cơ bản của chúng là dải thông, độ suy hao và độ nhiễu điện từ Dải thông của một đờng truyền chính là độ đo phạm vi tần số mà nó có thể đáp ứng đợc Chẳng hạn, dải thông của điện thoạị là 0.4-4 KHz, có

nghĩa là nó có thể truyền đợc các tín hiệu với các tần số nằm trong phạm vi tần số từ 0.4 đến 4 KHz tốc độ truyền dữ liệu trên đờng truyền còn đợc gọi là thông lợng (throughput) của đờng truyền, th-ờng đợc tính bằng số lợng bit truyền trong một gây (b/s) Thông lợng còn đợc đo bằng một đơn vị khác là baud Baud biểu thị số lợng tín hiệu thay đổi trong một gây Hai đơn vị baud và b/s không phải lúc nào cũng đồng nhất vì mỗi thay đổi tín hiệu có thể tơng đơng với vài bit Chỉ trong trờng hợp mỗi thay đổi tơng đơng với một bit (ví dụ, trong máy tính chỉ có 0 và 1 đợc dùng nh các mức thay đổi tín hiệu) thì hai tốc độ (theo baud và theo bit/gây) mới bằng nhau Nhận xét này cần chú ý khi sử dụng các thiết bị điều chế tín hiệu (MODEM).

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 23

Các tần số âm thanh 30Hz-20kHz

Nguồn và điện thoại

ánh sáng nhìn thấy

Vi ba (sóng cực ngắn)

Hình 1.10: Phổ điện (Em)

spectrum)

Lu ý dải thông của cáp truyền phụ thuộc vào độ dài của cáp dải thông của cáp ngắn nói chung có thể lớn hơn cáp dài Bởi vậy, khi thiết kế cáp mạng phải chỉ rõ độ dài cáp tối đa, vì ngoài giới hạn đó chất lợng truyền tín hiệu không còn đợc bảo đảm.

Độ suy hao là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đờng truyền Độ suy hao cũng phụ thuộc vào

độ dài cáp còn độ nhiễu điện từ gây ra bởi tạp âm điện từ bên ngoài là ảnh h ởng đến tín hiệu trên

lý Hơn thế nữa, nếu kiến trúc của sơ đồ kết nối các máy tính thay đổi thì chi phí để thực hiện t ơng

đơng với chi phí lắp đặt từ đầu khi thay đổi kế hoạch nối dây Một lý do nữa là sự xuất hiện các thiết bị đầu cuối và máy tính xách tay Các thiết bị này thờng xuyên phải di chuyển và cần phải thông tin với các máy tính khác Do vậy mạng LAN ra đời để đáp ứng các vấn đề đó

Mạng LAN không dây là một hệ thống dữ liệu linh hoạt đợc thực hiện nh một sự mở rộng hoặc một sự lựa chọn cho một mạng LAN hữu tuyến Các mạng LAN không dây sử dụng các sóng

điện từ không gian (vô tuyến hoặc ánh sáng) phát và thu dữ liệu qua không khí, giảm nhu cầu về kết nối dây Vì vậy các mạng LAN không dây kết hợp liên kết dữ liệu với tính di động của ngời sử dụng

Mạng Lan không dây có thể đáp ứng cho ít nhất bốn nhu cầu: một là các bộ điều khiển logic

có thể lập trình đợc (PLCS) cho các thiết bị tự động điều khiển hiện nay tạo thành các hệ thống

điều khiển rất tinh vi cho các máy tính sử dụng lập trình Hai là kỹ thuật tự động hoá quá trình

đang chuyển dịch liên tục đến các hệ thống tích hợp lớn hơn, sử dụng một mạng LAN để kết nối giữa các PLC phân tán và thiết bị tự động hoá nào đó Ba là u điểm của các hệ thống máy tính trợ giúp từ việc thiết kế (CAD) đến sản xuất và công việc của kỹ s (CAM/CAE) tạo ra nhu cầu về việc thống nhất các máy tính làm việc mực độ cao với LAN Và cuối cùng, khối thị tr ờng chung to lớn của các thiết bị và những ngời sử dụng đi động cho việc sản xuất và vận chuyển, nh các ngời máy

và các phơng tiện hớng dẫn tự động (AVG), sẽ tăng nhanh chíng cùng với sự phát triển kịp thời của các kỹ thuật sản xuất

Các ứng dụng công nghiệp cần đến các mạng tin cậy cao mà có thể điều tiết một phạm vi rông các thiết bị đi động và cố định Vùng phủ sóng có thể mở rộng, thờng bao gồm một số toà nhà tuy nhiên, các nhu cầu về dung lợng vừa phải, với khả năng trừ các trạm làm việc CAM/CAE ra

2.2 hoạt động của LAN không dây

Các mạng LAN không dây sử dụng các sóng điện từ không gian (vô tuyến hoặc ánh sáng) để truyền thông tin từ một điểm đến một điểm khác các sóng vô tuyến thờng đợc xem nh là các sóng mang vô tuyến do chúng chỉ thực hiện chức năng cung cấp năng lợng cho một máy thu ở xa Dữ liệu phát đợc điều chế sóng mang vô tuyến (thờng đợc gọi là điều chế sóng mang nhờ thông tin

đang đợc phát) sao cho có thể đợc khôi phục chính xác tại máy thu

Nhiều sóng mang vô tuyến có thể tồn tại trong cùng vùng không gian, tại cùng thời điểm mà không can nhiễu lẫn nhau nếu các sóng mang vô tuyến đợc phát trên các tần số vô tuyến khác nhau Để nhận lại dữ liệu, máy thu vô tuyến sẽ thu trên tần số vô tuyến của máy phát tơng ứng.Trong một cấu hình mạng LAN không dây tiêu chuẩn, một thiết bị thu phát (bộ thu/phát), đợc gọi là một điểm truy nhập, nối với mạng hữu tuyến từ một vị trí cố định sử dụng các tiêu chuẩn Chức năng tối thiểu của điểm truy nhập là thu, làm đệm, và phát dữ liệu giữa mạng LAN không dây và cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến Một điểm truy nhập đơn có thể hỗ trợ một nhóm nhỏ ngời sử dụng có thể thực hiện chức năng trong một phạm vi từ một trăm đến vài trăm feet (1feet=0,3048m)

Điểm truy nhập (hoặc anten đợc gắn vào điểm truy nhập) thờng đợc đặt cao nhng về cơ bản có thể

đợc đặt ở bất kỳ chỗ nào miễn là đạt đợc vùng phủ sóng mong muốn

Những ngời truy nhập vào các mạng LAN không dây thông qua các bộ thích ứng LAN không dây,

nh các Card PC trong các máy tính để bàn hoặc đợc tích hợp trong các máy tính cầm tay Các bộ thích ứng LAN không dây cung cấp một giao diện giữa hệ điều hành mạng (NOS) của máy tính khách và các sóng không gian qua một anten Bản chất của kết nối không dây là trong suốt đối với

hệ điều hành mạng

2.3 so sánh mạng hữu tuyến và mạng không dây

Trong thực tế một số trờng hợp, một mạng LAN không dây có thể thay thế trực tiếp các mạng LAN hữu tuyến Nếu bắt đầu từ con số không để xây dựng mạng LAN mới, chúng ta nên xem mạng LAN không dây nh một giải pháp mạng cục bộ Tuy nhiên, trong đa số trờng hợp, một mạng LAN không dây chỉ bổ sung cho một mạng LAN hữu tuyến, chứ không phải thay thế

2.3.1 Phơng tiện truyền dẫn

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 25

với mạng hữu tuyến thì dùng các loại cáp nh cáp đồng trục, cáp xoắn đôi và cáp quang, để truyền dẫn và kết nối giữa các máy tính Còn đối với mạng không dây thì sử dụng các sóng điện từ hay tia hồng ngoại để truyền số liệu giã các máy tính

Do đó mạng LAN không dây, cho phép những ngời sử dụng có thể truy nhập thông tin dùng chung mà không phải tìm kiếm chỗ để cắm phích, và các nhà quản lý mạng có thể thiết lập hoặc

mở rộng mạng mà không cần lắp đặ hay di chuyển dây Các mạng LAN không dây có các u điểm

về hiệu suất, sự thuận lợi, và giá thành so với các mạng LAN hữu tuyến thông thờng nh sau:

+ Tính di động: Những ngời sử dụng mạng LAN không dây có thể truy nhập thông tin thời

gian thực ở bất cứ nơi nào trong phạm vi hoạn động của họ Tính di động này hỗ trợ năng suất và tính kịp thời của dịch vụ mà các mạng hữu tuyến không thể cáo đợc

+ Tính đơn giản và tốc độ lắp đặt: Lắp đặt mạng LAN không dây có thể nhanh, dễ có thể

tránh đợc việc kéo cáp qua các địa hình nhiều vật cản công nghệ không dây ngày nay cho phép triển khai mạng tới tất cả những nơi mà mạng LAN hữu tuyến không thể

+ Giảm chi phí về quyền sở hữu: Trong khi đầu t cần thiết ban đầu đối với phần cứng của

một mạng LAN không dây có thể cao hơn chi phí phần cứng của một mạng LAN hữu tuyến, toàn

bộ phí tổn lắp đặt và các chi phí về thời gian tồn tại có thể thấp hơn đáng kể Chi phí dài hạn có lợi nhất trong các môi trờng động cần phải di chuyển và thay đổi thờng xuyên,

+Khả năng vô hớng: Các mạng LAN không dây có thể đợc lập cấu hình theo các cấu hình

khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể Các cấu hình dễ dàng thay đổi từ các mạng ngang hàng thích hợp cho một số lợng nhỏ ngời sử dụng đến các mạng có cơ sở hạ tầng đầy

đủ của hàng nghìn ngời sử dụng mà có khả năng di chuyển trên một vùng rộng

2.3.2 Hiệu suất

Thông thờng, tốc độ truyền dẫn dữ liệu của một mạng LAN hữu tuyến cao hơn tốc độ truyền dẫn của một mạng LAN không dây trong khi các mạng LAN dùng kỹ thuật trải phổ hiện nay cung cấp thông lợng 1 hoặc 2 Mb/s, một mạng LAN IEEE 802.3 (Ethernet) chạy với tốc độ 10 Mb/s, còn mạng LAN IEEE 802.5 (Token Ring) chạy với tốc độ 16 Mb/s

Dĩ nhiên, các loại mạng LAN không dây khác (nh mạng hồng ngoại) có thể cung cấp thông ợng lớn hơn, gần nh tốc độ của các mạng LAN hữu tuyến Và tốc độ dữ liệu đối với các LAN không dây sẽ chắc chắn tăng lên nhờ việc cải thiện các công nghệ và sử dụng các tần số vi ba cao hơn Nhng các mạng LAN hữu tuyến cũng sẽ có tốc độ cao hơn Các tốc độ 100 Mb/s của các mạng LAN hữu tuyến sẽ nhanh chóng trở lên phổ biến Chỉ có các ứng dụng không dây dặc biệt (nh các tuyến laer điểm - điểm ) có thể bắt đầu đạt đợc tốc độ này

l-Ngoài ra, các mạng không dây thờng chậm hơn bởi vì chúng ít hiệu quả hơn do truyền thông không dây dẽ xảy ra các loại nhiễu hơn các tuyến hữu tuyến, chúng cũng dễ xảy ra các lỗi hơn Chính vì thế mà các cuộc truyền số liệu không dây phải bao gồm các thông tin thêm vào nh các mã

điều chỉnh lỗi Nh vậy về hiệu xuất, các mạng LAN hữu tuyến sẽ luôn chiếm u thế

2.3.3 Ưu điểm của LAN không dây so với LAN hữu tuyến

Trong một số trờng hợp, một mạng hữu tuyến có thể khả thi một cách tuyệt đối theo quan

điểm vật lý Tuy nhiên, một mạng không dây vẫn có thể đợc u chuộng hơn do nó cung cấp một sự phối hợp tốt hơn về giá thành và hiệu suất

a./kết nối các nút ở xa

Giả sử có một hoặc hai nút của một mạng LAN ở một vị trí xa, tức là một khu vực của toà nhà

bị cô lập với phần còn lại, hoặc một toà nhà khác trên cùng quyền sở hữu việc cung cấp một kết nối ngang hàng với một mạng LAN hữu tuyến có thể tốn kém hơn do việc chạy các cáp chất lợng cao trên các khoảng cách dài

Một trong những giải pháp là sử dụng một mạng LAN không dây để liên kết các nút ở xa và phần hữu tuyến chính của LAN Các nút ở xa có thể không nhận cùng các tốc độ truyền dữ liệu, nhng chúng vẫn sẽ hoạt động hầu nh trong suốt nh trên LAN chính

b./ Chi phí cho việc lắp đặt

Việc sử dụng mạng hữu tuyến cho một số ứng dụng có thể rất tốn kém, ngay cả khi có thể thực hiện đợc Ví dụ, trong một số nhà máy, các điều lệ về xây dựng và an toàn yêu cầu bất kỳ dây cáp nào cũng phải đợc bọc trong các ống cách điện chống cháy đắ tiền Đối với việc truyền thông dữ liệu xung quanh một cơ sở tiêu khiển ngoài trời khổng lồ, hoặc các quãng đi dây có thể cần phải chi phí tốn hơn Đồng thời, nếu đi dây giữa hai toà nhà gần nhau trong một thành phố, việc kết nối

ở dới Domain riêng của công ty bu điện, điện thoại và điện báo (PTT) quốc gia, có thể phải trả giá cao PTT cũng có thể lắp đặt rất chậm đờng cần thiết, và sự chậm trễ đó gây ra tổn phí vô hình Một

số nớc cơ sở hạ tầng về viễn thông không đợc phát triển tốt, PTT có thể không có khả năng cung cấp một kết nối tin cậy Trong các trờng hợp này, một mạng LAN không dây có thể cung cấp một giải pháp hiệu quả hơn về giá thành

c./ Các vị trí tạm thời

Đôi khi thực tế có nhu cầu về một mạng LAN tại một vị trí xác định chỉ trong một thời gian ngắn Chẳng hạn:

+ Việc trng bày, quảng cáo tại các triển lãm thơng mại

+ Nơi làm việc của các bộ phận nh các nhóm kiểm toán viên, họ thờng xuyên chuyển từ chỗ khách hàng này đến khách hàng khác

Trong một số văn phòng, việc điểm chuyển nhân viên với tần suất đủ lớn để xem nơi làm việc

nh là vị trí tạm thời Các văn phòng khác, biết rằng sẽ sớm địa chỉ chuyển lựa chọn các phơng tiện tạm thời thay vì việc lắp đặt một mạng LAN cố định

Một trờng hợp đáng lu ý là một mạng LAN tạm thời đợc sử dụng tại một vị trí phục hồi thảm hoạ Nếu công ty bị một thảm hoạ lớn tại văn phòng chính của họ và các phơng tiện máy tính, họ bắt buộc phải chuyển tới cơ ngơi khác Việc địa chỉ chuyển tới thờng là tạm thời, cho đến khi các phơng tiện ban đầu của họ đã đợc khôi phục lại Vì thế nhu cầu của họ về một mạng LAN tại vị trí phục hồi chỉ trong khoảng thời gian khác phục thảm hoạ

2.4 một số ứng dụng của mạng không dây

Các ứng dụng ở một mức độ nào đó thích hợp với một công nghệ cụ thể (chẳng hạn, vi ba cho các truyền dẫn tốc độ cao, cự ly ngắn) vì công nghệ phát triển quá nhanh, chúng ta cần phải tìm

đến mọi giải pháp cụ thể trớc khi lựa chọn Hơn nữa công nghệ không dây có thể không đáp ứng các yêu cầu nào đó, và cần phải sử dụng một mạng lai giữa các thành phần LAN hữu tuyến với các thành phần vô tuyến và ánh sáng Hiện nay, các sản phẩm LAN không dây đã có mặt trên thị trờng nớc ta và đang đợc đa vào thử nghiệm cho các ứng dụng văn phòng Các sản phẩm này là các sản phẩm vô tuyến, sử dụng công nghệ trải phổ, hoạt động trong băng tần 2400-2483,5 GHz

1) Các ứng dụng văn phòng

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 27

môi trờng văn phòng hiện

Sơ đồ khối đợc chia thành 4 phần, đợc đánh dấu từ 1 đến 4 trục X đi từ chỗ không có tính di

động ở dới cùng đến chỗ đi động hoàn toàn ơ trên cùng Trên trục Y đi từ các ứng dụng cục bộ ở bên trái đến các ứng dụng vùng rộng hoặc từ xa ở bên phải

Phần 1 là nơi thích hợp với nhiều công ty hiện nay Chúng ta tháy các máy tính để bàn đợc nối cứng với mạng LAN Ethernet hoặc Token Ring Sử dụng một card thích ứng, chúng ta có thể có một số ngời sử dụng máy tính notebook hoặc palmtop kết nối với cáp ở trong văn phòng hoặc văn phòng nhỏ

Trong phần 2, chúng ta lại có một cơ cấu quen thuộc cho hầu hết các tổ chức Một tổ chức có thể có một văn phòng ở xa truy nhập vào mạng Do lu lợng thấp, họ không thể dầu t vào một kênh thuê bao Thay vào đó, các địa điểm ở xa này quay vào mạng sử dụng hệ thống điện thoại cũ hoặc một mạng chuyển mạch gói

Phần 3 là cơ sở nghiên cứu của chúng ta các mạng LAN không dây với các mạng LAN không dây, chúng ta có tính di động trong văn phòng Chúng ta có thể tự do địa chỉ chuyển vị trí trong cùng một khu vực mà vẫn đảm bảo duy trì đợc kết nối không dây với mạng Cuối cùng là phần 4 là những ngời sử dụng hoàn toàn tự do Họ có thể truy nhập vào ở bất cứ nơi nào có dịch vụ tế bào các mạng này là các MAN hoặc WAN Truy nhập vào MAN và WAN đợc phân loại thành từ xa và

di động

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 28

Mạng tế bào

Mạng điện Thoại

Cơ sở hạ tầng:

PC truy nhập vào các

Mạng LAN hữu tuyến

điện toán từ xa:

truy nhập từ bên ngoài văn phòng

Mở rộng mạng :

Tính di động bên

Trong văn phòng

Loại bỏ hoàntoàn dây dẫn

có thể truy nhậpmạng ở mọi nơi

Hình 2.1: Các mạng LAN không dây trong các ứng dụng

3

1

4 2

Một số môi trờng công nghiệp cấm, hạn chế hoặc rất khó đi cáp (ví dụ nh nơi những toà những, nhà máy hay máy móc có những sàn bê tông cứng nhắc và các trần nhà cao, hoặc nơi phải

đi cáp vào những buồng sạch hay kín) Những môi trờng công nghiệp khác cần phải che chắn kỹ ỡng các cáp để chống lại mức đọ can nhiễu rất cao từ máy móc hay thiết bị điều khiển vô tuyến khác có trong phần lớn các môi trờng công nghiệp

l-3) Các ứng dụng phục hồi thảm hoạ

Mạng LAN không dây cung cấp tính linh hoạt và địa chỉ động, đây là những tính năng rất cần thiết khi làm việc trong các mạng hữu tuyến gặp phải sự cố khá lâu Trong một thảm hoạ, có thể sử dụng thông tin tế bào để phục hồi mạng thoại Có thể sử dụng một tuyến tế bào để định tuyến các cuộc gọi ra bên ngoài trong trờng hợp mất trung kế điện thoại Nếu mất tổng đài nhánh riêng, chúng ta có thể dễ dàng lắp đặt một tổng đài nhánh riêng không dây còn các mạng LAN không dây đã đợc sử dụng nh thế nào trong thảm hoạ? Giả thiết các dây cáp bị phá huỷ trong một trận lụt hoặc bị cháy trong một vụ hoả hoạ Thông thờng chúng ta phải đi dây lại Tuy nhiên, nếu có công nghệ LAN không dây dự phòng, chúng ta chỉ cần đem thiết bị mới đến và lắp đặt nhanh chóng là

có thể sử dụng đợc Trong phơng thuác phục hồi, chúng ta có thể nối mạng LAN và tổng đài phân nhánh riêng với nhau sử dụng laer hồng ngoại, một công nghệ truyền dẫn tốc độ tơng đối cao, cự ly ngắn

Ngoài các ứng dụng trên ta còn có các ứng dụng khác, nh trong kho hàng,phục vụ khách hàng Các nhân viên kho hàng phải quản lý việc nhận ,vận chuyển và kiểm kê các hàng hoá cất trong kho Các công việc này cần phải di chuyển, mỗi nhân viên đợc cung cấp máy tính xách tay có một bộ quét mã vạch giao diện qua một mạng không dây cho một hệ thống kiểm hàng

2.5 các tiêu chuẩn của mạng LAN không dây

Cũng giống nh các LAN nối dây, LAN không dây (theo chuẩn 802.11) cho phép một loạt các tiêu chuẩn lớp vật lý khác nhau dựa vào hai loại đờng truyền Chúng bao gồm

+ 1 và 2 Mb/s dùng sóng radio trải phổ nhẩy tần

+ 1 và 2 Mb/s dùng sóng rado trải phổ tuần tự trực tiếp

+ 1 và 2 Mb/s dùng sóng hồng ngoại điều chế trực tiếp

+ 4 Mb/s dùng sóng hồng ngoại điều chế đơn sóng mang

+ 10 Mb/s dùng sóng hồng ngoại điều chế đa sóng mang

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 29

+ cung cấp sự không đồng bộ và dịch vụ phân phối thời gian hạn chế

+ Tính liên tục của dịch vụ trong một vùng mở rộng

+ Sự thích nghi của các tốc độ truyền dẫn giữa 1 và 20 Mb/s

+ Cung cấp hầu hết các ứng dụng trên thị trờng

+ Đa dịch vụ (kể cả quảng bá)

+ Các dịch vụ quản lý mạng

+ Các dịch vụ đăng ký và xác nhận

Nhóm làm việc về tiêu chuẩn 802.11 bao gồm hai nhóm nhỏ: nhóm tầng vật lý và nhóm điều khiển truy nhập đờng truyền Nhóm tầng vật lý của 802.11 phát triển tầng vật lý của tiêu chuẩn này Nhóm tầng vật lý có các chỉ tiêu sau: Xác định tầng vật lý, phát triển mô hình kênh, và phát triển các kiểm tra thích hợp Nhóm làm việc quyết định tập trung các nghiên cứu tần số vô tuyến vào băng tần ISM trải phổ 2.4GHz Đây là băng tần không cần cấp phép ở hầu hết các nớc trên thế giới Nhóm làm việc tầng vật lý thiết lập hai nhóm đặc biệt, một cho trải phổ và một cho nhẩy tần.Nhóm tầng vật lý đa ra một tiêu chuẩn định rõ ba phơng tiện truyền dẫn vật lý: trải phổ chuỗi trực tiếp 2,4GHz, trải phổ những 2,4GHz và ánh sáng hồng ngoại khuếch tán Điều này cho phép chúng ta mua các bộ thích ứng LAN không theo chuẩn 802.11 dây từ các nhà cung cấp khác nhau cho một loại đờng truyền riêng biệt và chắc chắn chúng sẽ tơng thích với nhau khi làm việc Tuy nhiên, các sản phẩm mà sử dụng một trong nhiều loại đờng truyền này, chẳng hạn nh trải phổ chuỗi trực tiếp sẽ không làm việc với các sản phẩm sử dụng một loại đờng khác, nh trải phổ nhẩy tần Ngoài ra, tiêu chuẩn không đề cập đến roaming do nó nằm ngoài mục tiêu của các tầng kiến trúc

mà 802.11 đề cập tới Chúng ta không thể chắc chắn rằng một điểm truy nhập không dây của một nhà cung cấp nào đó phù hợp với một điểm truy nhập của nhà cung cấp khác Điều này có nghĩa là chúng sẽ phải cần tiêu chuẩn hoá về một loạt tiêu điểm truy nhập riêng biệt

Nhóm điều khiển truy xuất đờng truyền tập trung vào tầng k truy nhập đờng truyền của một kiến trúc mạng Tầng MAC xác định giao thức cho phép nhiều trạm chia sẻ độ rộng băng tần của một đờng truyền chung Nhóm 802.11 phát triển một tầng MAC cung cấp cả sự không đồng bộ và các dịch vụ thời gian hạn chế

Để đảm bảo tính làm việc giữa các tiêu chuẩn Nhóm làm việc 802.11 phát triển một tiêu chuẩn tơng thích với các tiêu chuẩn 802 hiện nay, nh:

+ Tiêu chuẩn IEEE 802 các yêu cần về chức năng

+ Tiêu chuẩn 802.2 xác định các dịch vụ MAC

+ Tiêu chuẩn 802.1-A tổng quan và kiến trúc

+ Tiêu chuẩn 802.2-B Quản lý LAN/MAN

+ Tiêu chuẩn 802.1-D Các cầu nối trong suốt

+ Tiêu chuẩn 802.1-F các nghuên tắc chỉ đạo cho việc phát triển các tiêu chuẩn quản lý tầng+ Tiêu chuẩn 802.10 trao đổi dữ liệu an toàn

Gần đây 802.11 đa ra ba chuẩn mới là chuẩn 802.11a, 802.11b và 802.11g ngoài ra còn có một nhóm các chuẩn hiện nay đang đợc sử dụng:

+ IEEE 802.11d - New countries

+ IEEE 802.11e - Enhancements: QoS, include packet busting

+ IEEE 802.11f - Inter-Accsess Point Protocol (IAPP)

+ IEEE 802.11h - 5GHz spectrum, Dynamic Channel/Fequency Selection (DCS/DFS) and Transmit Power Control (TPC) for European compatibility

+ IEEE 802.11i - Enhanced security

+ IEEE 802.11j - Extensions for Japan

+ IEEE 802.11n - Higher throughput improvements

Chuẩn 802.11a làm việc với dải tần 5 GHz và hoạt động với tốc độ khoảng 54 Mbit/s Trong thực tế thì tốc độ giảm tới 48, 36, 18, 12,9 sau đó 6 Mbit/s dùng kỹ thuật trải phổ nhảy tần hoặc trải phổ dãy trực tiếp

Chuẩn 802.11b làm việc với dải tần 2,4 GHz và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu khoảng 11 Mbit/s phạm vi làm việc 50m với một anten vô hớng.Truy nhập đờng truyền vật lý theo phơng pháp CSMA/CA S dụng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp

Chuẩn 802.11g với dải tần 2,4 GHz cùng với dải tần làm việc của 802.11b nhng tốc độ truyền dữ liệu 54 Mbit/s và cũng nh 802.11a chuẩn này cũng tơng thích với chuẩn 802.11b

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 31

Phần II Mạng không dây

Chơng3

Kiến trúc mạng LAN không dây

Kiến trúc của một mạng mô tả các giao thức, phần cứng quan trọng và các yếu tố phần mền cấu thành mạng Một kiến trúc mạng gồm kiến trúc vật lý và logic Trong đó kiến trúc vật lý của một mạng thực thi các chức năng của ba tầng thấp nhất trong mô hình tham chiếu OSI Còn kiến trúc lôgic định nghĩa các cách thức các trạm truy nhập vào môi trờng

3.1 kiến trúc logic của LAN không dây

Kiến trúc logic xác định các giao thức mạng các nguyên tắc và thủ tục mà hai host truyền thông với nhau việc trao đổi thông tin, bất kể là đơn giản hay phức tạp đều phải tuân theo những quy tắc nhất định Tức là các máy tính, các máy chủ, các bộ định tuyến và các thiết bị hoạt động khác phải tuân theo các nguyên tắc rất chặt chẽ để thuận tiện cho việc điều phối và truyền dẫn thông tin trên mạng có hiệu quả

Một kiến trúc logic tiêu chuẩn phổ biến là mô hình tham chiếu OSI 7 tầng do tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế xây dựng nh đã đợc trình bày trong chơng 1 phầnI

Chức năng của các LAN không dây chỉ có tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu, cung cấp đờng truyền, đồng bộ, và điều khiển lỗi (hình 3.1 ) Ngoài các chức năng mạng không dây, một kiến trúc mạng hoàn chỉnh cần phải bao gồm các chức năng thiết lập kết nối điểm -điểm và các dịch vụ t ơng ứng

3.2 kiến trúc vật lý và các thành phần của LAN không dây

Các thành phần vật lý của một mạng không dây thực hiện các chức năng ở ba tầng, tầng vật lý , tầng liên kết dữ liệu và tầng mạng trong mô hình tham chiếu OSI (Hình3.2)

Hệ điều hành mạng (NOS Network Operating System) của một mạng nh Novell Netware, hỗ trợ việc dùng chung các ứng dụng, các máy in và đĩa NOS, đợc đặt trên các máy chủ và máy

Các giao thức ở các tầng trên

Mạng không dây Hình 3.1: Kiến trúc logic của LAN không dây

khách, liên lạc với card giao diện mạng (NIC-Network Interface Card) không dây dây qua phần mềm điều khiển, cho phép các ứng dụng sử dụng mạng không dây để truyền dữ liệu NIC chuẩn bị các tín hiệu dữ liệu để truyền từ anten qua không gian tới máy đích có cùng các thành phần vật lý

nh máy nguồn

3.2.1 Anten thu phát

Anten là một thành phần thiết yếu trong mạng không dây, dùng để phát và thu tín hiệu đã đợc

điều chế qua không gian để hai trạm phát và thu trao đổi dữ liệu cho nhau Các anten trên thực tế

có rất nhiều hình dạng và kích cỡ và có những đặc tính điện từ sau:

Hình 3.2: Các thành phần vật lý của một LAN không dây

Anten

Truyền lan vô hướng

Truyền định hướng Hình 3.3: So sánh các anten vô hướng và định hướng

công suất phát xạ là công xuất phát của một máy phát vô tuyến Hầu hết các thiết bị LAN không dây hoạt động tại công suất dới 5W.

Một anten định hớng có độ tăng ích (hệ số khuếch đại) lớn hơn so với loại anten vô hớng và

có khả năng truyền lan tín hiệu đã đợc điều chế xa hơn do nó hội tụ công suất theo một hớng Độ tăng ích phụ thuộc vào sự định hớng của anten Một anten vô hớng có đọ tăng ích bằng 1, nghĩa là

nó không tập trung công suất theo một hớng cụ thể nào Một anten định hớng tăng độ tăng ích (khuếch đại) tín hiệu theo một hớng nào đó Nh vậy, việc kết hợp cống suất phát và độ tăng ích của một anten xác định khoảng cách mà tín hiệu sẽ truyền lan (xác định vùng phủ sóng) Các truyền dẫn xa yêu cầu công suất cao hơn và các mô hình phát xạ định hớng Với các mạng không dây, các tín hiệu này có công suất tơng đối thấp, thờng là 1W hoặc thấp hơn hầu hết các LAN không dây sử dụng các anten vô hớng

Dải tần làm việc là phạm vi dải tần mà anten thu và phát có hiệu quả

Độ rộng băng tần là một phổ tần hiệu quả mà tín hiệu truyền lan Chẳng hạn, độ rộng băng tần của tín hiệu thoại là từ 0 đến 4 KHz Độ rông băng tần này đủ để phù hợp với hầu hết các thành phần tần số trong các giọng nói của chúng ta Các hệ thống sóng vô tuyến có độ rộng băng tần lớn hơn tại các tần số cao hơn Tốc độ dữ liệu và độ rộng băng tần tỉ lệ thuận với nhau, tốc độ dữ liệu càng lớn thì động rộng băng tần càng lớn

3.2.2 Kênh truyền thông

Tất cả các hệ thống thông tin đều sử dụng moọt kênh truyền thông để truyền tải thông tin từ trạm nguồn đến trạm đích Các mạng Ethernet có thể sử dụng cáp dây xoắn hoặc cáp đồng trục làm một phơng tiện truyền dẫn Đối với LAN không dây thì nó sử dụng không gian nh một phơng tiện truyền dẫn Tại tầng đối lu, không gian chỉ thuần tuý là hỗn hợp khí nitơ và ôxi Tầng không gian này cung cấp một phơng tiện truyền dẫn hiệu quả đẻ truyền lan các sóng vô tuyến và hồng ngoại Tuy nhiên, các ảnh hởng của thời tiết nh ma, sơng mù và tuyết có thể làm tăng số lợng phân tử nớc trong không khí và có thể gây ra sự suy giảm đáng kể cho các tín hiệu không dây điều biến Sơng

mù làm cản trở khôg gian, cũng nh làm tăng sự suy giảm đối với kênh truyền thông Sự suy giảm ở

đây là việc làm giảm biên độ của tín hiệu, và hạn chế phạm vi hoạt động của hệ thống Các ph ơng pháp chống lại sự suy giảm là hoặc tăng công suất phát của các thiết bị không dây, hoặc kết hợp các bộ khuếch đại riêng đợc gọi là bộ lặp để nhận các tín hiệu bị suy giảm, điều chỉnh, và phát tới trạm cuối hoặc các bộ lặp tiếp theo

3.2.3 Các thiết bị đầu cuối

Với bất kỳ hệ thống nào, đều phải có một phơng tiện để những ngời sử dụng giao diện với các ứng dụng và các dịch vụ Cho dù mạng là nối dây hay không dây, một thiết bị đầu cuối là một giao diện nhìn thấy giữa ngời sử dụng với mạng Dới đây là các loại thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng:+ Các máy tính bể bàn

+ Máy nhắn tin (Pager)

+ Các loại máy tính xách tay

Các máy tính để bàn là loại thiết bị phổ biến nhất hiện nay của ngời sử dụng mạng, dùng để chạy các chơng trình ứng dụng và đóng vai trò là một điểm truy nhập vào mạng Máy tính cá nhân (PC-Personal Computer), đợc phát triển ban đầu bởi IBM và dựa trên các bộ vi xử lý của Intel và Window của Microsoft cũng đợc sử dụng trong nhiều cơ quan và dờng nh là một tiêu biểu cho văn phòng

Laptop là một loại máy tính xách tay nhỏ, với trọng lợng và kích thớc nhỏ nhẹ đén mức có thể

đặt trong lòng bàn tay khi làm việc Máy tính laptop có kích ỡ và trọng lợng nhỏ nhẹ có thể bỏ vào trong cặp nên đợc gọi là máy tính notebook Máy tính latôp không thể phát triển và cải tiến dẽ dàng nếu nó đòi hỏi phải thay đổi trong quá trình điện toán hơn nữa, bộ phận hiển thị đều là loại kém hơn trong các màn hình hiển thịVGA tiêu chuẩn, mặc dù các màn hình ma trận màu có thể đủ sức cạnh tranh, ngaọi trừ phơng diện kích cỡ Nhiễu hạn chế của máy tính laptop nên nhiều ngời không mua nó làm hệ máy chính, hơn nữa giá thành của chúng là đắt hơn nhiều so với laọi máy tính để bàn

PDA-máy trợ giúp cá nhân dùng kỹ thuật số là loại máy tính cầm tay nhỏ có khả năng thu nhận các thông tin đa vào do ngời sử dụng viết lên màn hình bằng một cây bút đặc biệt Nó đợc thiết kế cung cấp các công cụ mà một các nhân cần thiết hàng ngày nh lịch làm việc, sổ ghi địa chỉ,

sổ ghi những điều cần nhớ và một modem dùng chuyển fax

3.2.4 Phần mềm và giao diện mạng không dây

Mạng không dây cung cấp hệ điều hành mạng và các ứng dụng của nó, chẳng hạn nh xử lý từ, cơ sở dữ liệu và điện tử, cho phép lu thông dữ liệu giữa tất cả các máy tính Hệ điều hành cung cấp các dịch vụ file và in, hoạt động nh một nền cho cá ứng dụng của ngời sử dụng Nhiều hệ điều hành mạng là hớng phục vụ, nh đợc mô tả trong hình 3.4 một máy kách, đợc đặt trên thiết bị của ngời dùng cuối bao gồm phần mềm phục vụ gửi lệnh của ngời sử dụng tới các tài nguyên máy tính cục

bộ, hoặc đa nó ra khỏi về phía trên mạng tới máy tính khác Một số mạng không dây còn có thể bao gồm sóng trung giao diện các ứng dụng di động với phần cứng mạng không dây

Các máy tính xử lý thông tin ở dạng số với các điện áp, dòng điện một chiều biểu thị các số 0

và 1 các tín hiệu này thuận tiện cho việc truyền dẫn bên trong máy tính, không phải là để truyền số liệu trên các phơng tiện dây dẫn hoặc không

Một giao diện mạng không dây nối tín hiệu số liệu từ thiết bị đầu cuối với truyền dẫn không dây, mà đó là không khí, cho phép truyền dữ liệu giữa máy tính gửi và máy tính nhận một cách hiệu quả Quá trình này bao gồm điều chế và khuếch đại tín hiệu số thành một dạng có thể chấp nhận đợc để truyền tới vị trí máy thu Điều chế là quá trình chuyển tín hiệu số băng gốc thành một dạng tơng tự thích hợp Quá trình này giống với modem điịen thoại thông thờng, chuyển một tín hiệu số của máy tính thành một dạng tín hiệu tơng tự với độ rộng băng tần giới hạn 4 KHz của một kênh thoại Bộ điều chế không dây chuyển tín hiệu số tới một tần số truyền lan tốt qua khí quyển Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 35

PC-ChủPC-Khách

PC-Khách

PC-Khách

Hình 3.4: Hệ điều hành mạng dựa trên máy chủ

làm tăng tín hiệu nó sẽ truyền đi một khoảng cách xa hơn.

Giao diện mạng không dây cũng quản lý việc sử dụng không gian thông qua hoạt động của một giao thức truyền thông Các mạng không đồng bộ sử dụng một giao thức ảm ứng sóng mang t-

ơng tự nh tiêu chuẩn ethernet thông thờng Giao thức này cho phép một nhóm các máy tính không dây dùng chung cùng tần số và không gian Hình 3.5 thể hiện giao thức cảm ứng sóng mang tổng quát

Mạng không dây điều khiển việc kiểm xoát lỗi bằng cách mỗi trạm kiểm tra dữ liệu đến đối với các bit thay đổi Nếu trạm đích không phát hiện lỗi, nó gửi một báo nhận tới trạm nguồn Nếu trạm đích phát hiện thấy lỗi, giao thức liên kết dữ liệu bảo đảm rằng trạm nguồn gửi lại gói Giao diện mạng không dây thông thờng hình thành một card giao diện mạng không dây hoặc một modem bên ngoài thuận tiện cho các giao thức của bộ điều biến truyền thông.Các thành phần này giao diện với thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng thông ứu một bus của máy tính, nh kiến trúc tiêu chuẩn công nghiệp (ISA) hay tổ chức quốc tế card nhớ máy tính xách tay (PCMCIA) Bus ISA trở

Gói dữ liệu

Phát dữ liệu

đường truyền bận ?

Xung

đột ?Không

Không

Có

Có

Truyền thành côngHình 3.5: Hoạt động của một giao thức cảm ứng sóng mang

thành tiêu chuẩn trong hầu hết các máy tính cá nhân để bàn nhiều máy tính xách tay có các khe cắm PCIMCIA tơng thích với kích thớc card NIC PCMCIA có ba kích thớc giao diện, loại I (3,3 mm), loại II (5 mm), và loại III (10,5 mm) Một số công ty cũng tạo ra các thành phần không dây kết nối với máy tính qua cổng nối tiếp RS-323

Giao diện giữa thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng và card giao diện mạng còn bao gồm một chơng trình điều khiển phần mèm kết nối ứng dụng của máy tính khách hoặc phần mềm hệ điều hành mạng với card mạng Trên thực tế tồn tại một số tiêu chuẩn chơng trình điều khiển, bao gồm giao diện liên kết dữ liệu (ODI) và NDSI

3.3 Kiến trúc IEEE 802.11

Chuẩn IEEE 802.11 dành cho LAN không dây, dựa trên triến trúc tế bào Tong đó hệ thống

đ-ợc chia thành các ô nhỏ Mỗi ô đđ-ợc gọi là tập dịch vụ cơ bản, hoặc gọi tắt là BSS đđ-ợc điều khiển bởi một trạm gốc đợc gọi là điểm truy nhập, hoặc gọi tắt là AP)

Mặc dù mạng LAN không dây có thể đợc hình thành bởi một ô, với một điểm truy nhập đơn, cũng có thể làm việc không cần một điểm truy nhập, nhng hầu hết đều đợc hình thành bởi một số

ô, trong đó các điểm truy nhập đợc nối với nhau qua một đờng trục (đợc gọi là hệ thống phân tán hoặc gọi tắt là DS) Đờng trục này điển hình là ethernet, và trong một số trờng hợp là không dây.Toàn bộ mạng LAN không dây, kể cả các ô khác nhau, các điểm tơng ứng của chúng và hệ phân tán với nhau, đợc xem nh một mạng 802 đơn đối với các lớp trên của mô hình OSI và đợc biết

đến trong tiêu chuẩn này nh tập dịch vụ (ESS) Sơ đồ hình 3.6 cho thấy một mạng LAN 802.11 điển hình bao gồm các thành phần đợc mô tả ở trên

3.3.1 Đặc tả kiến trúc IEEE 802.11

Nh bất kỳ kiến trúc 802.x nào, kiến trúc 802.11 bao gồm MAC và tầng vật lý Tiêu chuẩn

hiên nay xác định một MAC đơn tơng tác với ba tầng vật lý (cả ba chạy với tốc dộ 1 và 2 Mb/s) nh sau:

+ Trải phổ nhảy tần trong băng 2,4 GHz

+ Trải phổ chuỗi trực tiếp trong băng 2,4 GHz

+ Hồng ngoại

Ngoài chức năng của tiêu chuẩn thờng trức đợc thực hiện bởi các tầng MAC, tầng MAC của 802.11 thực hiện các chức năng khác mà thông thờng liên quan đến các giao thức lớp cao hơn, nh phân đoạn, phát lại gói, và tín hiệu báo nhận

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 37

802.2802.11 MAC

Hệ thống phân tán

và phát tại cùng thời điểm dẫn đến xung đột.

Các xung đột này phải đợc nhận ra để lớp MAC có thể phát lại các gói Trong mạng Ethernet, xung đột này đợc nhận biết bởi các trạm đang phát bắt đầu giai đoạn phát lại dựa vào thuật toán quay lui ngẫu nhiên theo luật hàm mũ

Các kỹ thuật phát hiện xung đột rất tốt với mạng LAN nối dây nhng lại không thích hợp với mạng không dây vì hai lý do sau:

+ Kỹ thuật phát hiện xung đột yêu cầu thực hiện vô tuyến song công (phát và nhận đồng thời), một phơng pháp làm tăng giá thành đáng kể

+ Trong môi trờng không dây, chúng ta không thể bảo đảm tất cả các trạm đều “nghe thấy” nhau (là giả thuyết cơ bản của cơ cấu phát hiện xung đột), và thực tế là một trạm muốn gửi và cảm ứng đờng truyền rỗi không nhất thiết nghĩa là đờng truyền rỗi xung quanh khu vực máy thu

Để khắc phục các vấn đề này, 802.11 sử dụng một kỹ thuật tránh xung đột (CA) cùng với kế hoạch báo nhận rõ ràng nh sau:

+ Một trạm đang muốn gửi cảm ứng đờng truyền Nếu đờng truyền bận thì hoãn cuộc truyền lại Nếu đờng truyền rỗi trong một thời gian xác định, thì trạm đợc phép phát

+ Trạm nhận kiểm tra CRC (kiểm d vòng) của gói nhận đợc và gửi một gói tín hiệu báo nhận (ACK) Việc nhận đợc một tín hiệu báo nhận cho máy phát biết là không xảy ra xung đột Nếu bên gửi không nhận đợc tín hiệu báo nhận thì nó phát lại gói cho đến khi nhận đợc một tín hiệu báo nhận hoặc bỏ qua sau một số qui định cuộc phát lại

• Cảm ứng kênh ảo

Để giảm khả năng hai trạm xung đột không “nghe thấy” nhau, tiêu chuẩn xác định một kỹ thuật cảm ứng kênh ảo:

Một trạm đang muốn phát một gói trớc tiên phát một gói điều khiển ngắn đợc gọi là RTS (request to send), bao gồm nguồn, đích và khoảng thời gian giao tác tiếp theo (tức là, gói và ACK t-

ơng ứng), trạm đích phản hồi (nếu đờng truyền rỗi) với một gói điều khiển phản hồi đợc gói là CTS (clear to send), bao gồm cùng thông tin về thời gian

Tất cả các trạm nhận đợc RTS và hoặc CTS đa ra chỉ thị cảm ứng kênh ảo (đợc gọi là vecter phân phối mạng, NAV), đối với khoảng thời gian cho trớc, và sử dụng thông tin này cùng với cảm ứng kênh vật lý khi cảm ứng đờng truyền

Kỹ thuật này giảm khả năng xung đột ở khu vực máy thu do một trạm “ẩn” khỏi máy phát trong khoảng thời gian ngắn của cuộc truyền dẫn RTS do trạm nghe CTS và “giữ” đờng truyền bận cho đến khi kết thúc thao tác thông tin về khoảng thời gian của RTS cũng bảo vệ khu vực phát khỏi những xung đột trong khi ACK (từ các trạm bên ngoài phạm vi của trạm đang báo nhận)

Do các khung RTS và CTS là các khung ngắn, kỹ thuật cũng giảm overhead của các xung đột Hình 3.7 cho thấy một giao tác giữa các trạm A và B, và việc bố trí NAV của các trạm bên cạnh trạng thái NAV kết hợp với cảm ứng kênh vật lý cho biết trạng thái bận của đờng truyền

• Các tín hiệu báo nhận mức MAC

Nh đã biết, lớp MAC thực hiện việc tránh xung đột bằng cách chờ nhận một tín hiệu báo nhận

về bất kỳ đoạn đợc phát nào (các gói mà có nhiều hơn một đích, nh Multicast, không đợc báo nhận)

3.3.3 Phân đoạn tập hợp.

Các giao diện LAN điển hình sử dụng các gói lớn hàng trăm byte Có một số lý do khiến việc

sử dụng các gói nhỏ hơn trong môi trờng LAN không dây thích hợp hơn

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 39

NAV(CTS)Hoãn truy nhập Quay lui sau khi trì hoãn

MPDU tiếp theo

G1=SIFSG2=DIFSCW=Contention Window

Hình 3.7: Giao tác giữa các trạm A và B

Src

Dest

Other

kích cỡ gói

+ Trong trờng hợp hỏng gói, gói càng nhỏ, overhead phát lại càng ít

+ Trên một hệ thống nhẩy tần, đờng truyền bị ngắt một cách định kỳ, vì thế, gói càng nhỏ, khả năng mà cuộc truyền sẽ bị hoãn lại sau sau thời gian dừng càng ít

Tuy nhiên, không có ý nghĩa gì khi giới thiệu một giao thức LAN mới mà không thể giải quyết các gói dài 1518 byte đợc sử dụng trên ethernet, vì vậy uỷ ban quyết định giải quyết vấn đề này bằng cách thêm một kỹ thuật phân đoạn/ tập hợp đơn giản tại tầng MAC

Kỹ thuật này là một thuất toán gửi –và -đợi đơn giản, trong đó các trạm đang phát không đợc phép phát một đoạn mới cho đến khi xảy ra một trong các sự việc sau:

+ Nhận đợc một tín hiệu báo nhận (ACK) cho đoạn đợc nói đến

+ Quyết định rằng đoận này đợc phát lại quá nhiều lần và bỏ toàn bộ khung

Tiêu chuẩn này không cho phép trạm phát đến một địa chỉ khác nhau giữa các cuộc truyền lại của một đoạn Điều này đặc biệt có ích khi một điểm truy nhập có một số gói cha gửi đến các đích khác nhau và trong chúng không phản hồi lại Sơ đồ (Hình 5.8) sau đây cho thấy khung (MSDU)

đang đợc chia thành một số đoạn (MPDU):

Khoảng cách giữa các khung

Tiêu chuẩn này định nghĩa bốn laọi khoảng cách giữa khung:

+ SIFS-Short Inter Frame Spaces (khoảng cách giữa khung ngắn) đợc sử dụng để phân biệt các cuộc truyền của một hội thoại đơn (chẳng hạn đoạn ACK), và là các khoảng cách giữa khung tối thiểu Thờng có tối đa một trạm phát tại một thời điểm cho trớc bất kỳ, vì vậy nó có u thế so với tất cả các trạm khác

Giá trị này cố định đối với tầng vật lý và đợc tính toán theo một cách sao cho trạm đang phát

sẽ có thể truyền lại phơng thức thu và có khả năng giải mã gói đang đến Trên tầng vật lý nhẩy tần 802.11 giá trị này đợc đặt là 28 às

+ PIFS-Point Coordination Inter Frame Spaces (khoảng cách khung phối hợp điểm), đợc sử dụng bởi điểm truy nhập (hoặc Point Coordination-bộ phối hợp điểm, nh đợc gọi trong trờng hợp này), để giành đợc quyền truy nhập đờng truyền trớc bất kỳ trạm khác

Giá trị này là SIFS cộng với thời gian của một khe (Slot Time), tức là 78 às.

+ DIFS-Distributed Inter Frame Spaces (khoảng cách giữa khung phân tán), là các khoảng cách khung đợc sử dụng cho một trẵmn sàng bắt đầu một cuộc truyền mới, đợc tính là PISF cộng với thời gian của một khe, tức là 128 às

+ EIFS- Extended Inter Frame Spaces (khoảng cách giữa khung mở rộng), là một khoảng cách giữa khung dài hơn điểm sử dụng bởi một trạm đã nhận một gói mà nó không thể hiểu, nhằm ngăn cản trạm khỏi xung đột với một gói sau của hội thoại hiện tại

Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 40

MACheader Framebody CR

C

MACheader Framebody CR

C

MACheader Framebody CR

C

MSDU