Computer Networking - Chương 6 Các mạng không dây và di động pptx

Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 1
Ch ng 6ươ
Các m ng không ạ
dây và di đ ngộ
Computer Networking:
A Top Down Approach
Featuring the Internet
,
3
rd
edition.
Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, July
2004.
All material copyright 1992006
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
Slide này được biên dịch sang tiếng Việt theo
sự cho phép của các tác giả
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 2
Ch ng 6: N i dung trình bàyươ ộ

6.1 Gi i thi u Wirelessớ ệ

6.2 Các k t n i, đ c ế ố ặ
tính

CDMA

6.3 IEEE 802.11
wireless LANs (“wi-fi”)


6.4 Truy c p Cellular ậ
Internet

ki n trúcế

các chu n (ví d : GSM)ẩ ụ
Tính di đ ngộ

6.5 Các nguyên lý: đ nh ị
đ a ch và routing đ n ị ỉ ế
các ng i dùng di đ ngườ ộ

6.6 Mobile IP

6.7 Qu n lý s di đ ng ả ự ộ
trong các m ng cellularạ

6.8 Tính di đ ng và các ộ
giao th c l p cao h nứ ớ ơ
6.1 Gi i thi u Wirelessớ ệ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 3
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 4
Gi i thi uớ ệ
Background:

s l ng thuê bao đi n tho i di đ ng (không ố ượ ệ ạ ộ
dây) l n h n có dâyớ ơ

m ng: máy tính xách tay, palm, PDA, đi n tho i ạ ệ ạ
Internet s truy c p Internet b t kỳ th i ẽ ậ ấ ờ

đi m nàoể

2 thách th c quan tr ng (khác nhau)ứ ọ

truy n thông trên các k t n i không dây (wireless)ề ế ố

qu n lý ng i dùng di đ ng, là ng i s thay đ i v trí ả ườ ộ ườ ẽ ổ ị
k t n i v i m ngế ố ớ ạ
6.2 Các k t n i, đ c tínhế ố ặ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 5
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 6
Các thành ph n c a 1 m ng di đ ngầ ủ ạ ộ
h t ng ạ ầ
m ngạ
wireless hosts

laptop, PDA, IP phone

ch y các ng d ngạ ứ ụ

có th c đ nh ho c di ể ố ị ặ
đ ngộ

wireless không có
nghĩa luôn ph i di ả
đ ngộ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 7
Các thành ph n c a 1 m ng di đ ngầ ủ ạ ộ
tr m c sạ ơ ở


đ c tr ng b i k t n i ặ ư ở ế ố
vào m ng có dây ạ
(wired)

relay - đáp ng vi c ứ ệ
chuy n các gói gi a ể ữ
m ng có dây và host ạ
không dây trong
“vùng”

ví d : các access ụ
point 802.11
h t ng ạ ầ
m ngạ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 8
Các thành ph n c a 1 m ng di đ ngầ ủ ạ ộ
k t n i wirelessế ố

đ c tr ng b i dùng ặ ư ở
k t n i không dây đ n ế ố ế
tr m c sạ ơ ở

cũng dùng nh k t n i ư ế ố
backbone

giao th c đa truy c p ứ ậ

các t c đ truy n d ố ộ ề ữ
li u, kho ng cách ệ ả
truy n khác nhauề

h t ng ạ ầ
m ngạ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 9
Các đ c tính c a các chu n k t n i không dâyặ ủ ẩ ế ố
384 Kbps
384 Kbps
56 Kbps
56 Kbps
54 Mbps
54 Mbps
5-11 Mbps
5-11 Mbps
1 Mbps
1 Mbps
802.15
802.11b
802.11{a,g}
IS-95 CDMA, GSM
UMTS/WCDMA, CDMA2000
.11 p-to-p link
2G
3G
trong
nhà
10 – 30m
bên
ngoài
50 – 200m
vùng
trung bình

200m – 4Km
vùng khoảng
cách xa
5Km – 20Km
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 10
Các thành ph n c a 1 m ng di đ ngầ ủ ạ ộ
ki u c s h t ng ể ơ ở ạ ầ
m ngạ

tr m c s k t n i ạ ơ ở ế ố
không dây v i m ng ớ ạ
có dây

handoff: linh ho t ạ
thay đ i tr m c s ổ ạ ơ ở
đ cung c p k t n i ể ấ ế ố
đ n m ng có dây ế ạ
h t ng ạ ầ
m ngạ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 11
Các thành ph n c a 1 m ng di đ ngầ ủ ạ ộ
ch đ ad-hocế ộ

không có các tr m c ạ ơ
sở

các nút ch có th liên ỉ ể
l c v i nhau trong ạ ớ
vùng k t n i ế ố


các nút t t ch c ự ổ ứ
vào trong 1 m ng: ạ
route gi a chúngữ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 12
các đ c tính c a k t n i không dâyặ ủ ế ố
Khác bi t v i có n i dây ….ệ ớ ố

c ng đ tín hi u gi mườ ộ ệ ả : tín hi u radio gi m khi ệ ả
lan truy n trên đ ng (m t mát trên đ ng ề ườ ấ ườ
truy n)ề

nhi u b i các ngu n khácễ ở ồ : t n s m ng không ầ ố ạ
dây đã chu n hóa (vd: 2.4GHz) đ c nhi u thi t ẩ ượ ề ế
b dùng, các thi t b gây nhi u l n nhauị ế ị ễ ẫ

lan truy n nhi u h ngề ề ướ
…. làm cho truy n thông qua k t n i không dây thêm ề ế ố
nhi u “khó khăn” (th m chí c trong tr ng h p ề ậ ả ườ ợ
đi m-đi m)ể ể
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 13
các đ c tính c a k t n i không dâyặ ủ ế ố
nhi u ng i g i và nhi u ng i nh n không dây t o ra ề ườ ử ề ườ ậ ạ
thêm các v n đ (h n c tr ng h p đa truy c p):ấ ề ơ ả ườ ợ ậ
A
B
C
v n đ ti m n đ u cu iấ ề ề ẩ ở ầ ố

B, A nghe th y nhauấ


B, C nghe th y nhauấ

A, C không nghe th y nhauấ
nghĩa là A, C không bi t v s ế ề ự
can thi p c a Bệ ủ
A
B
C
c ng đ ườ ộ
tín hi u c a Aệ ủ
space
c ng đ ườ ộ
tín hi u c a Cệ ủ
gi m m c đ tín hi u:ả ứ ộ ệ

B, A nghe th y nhauấ

B, C nghe th y nhauấ

A, C không nghe th y nhau dù ấ
giao thoa t i Bạ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 14
Code Division Multiple Access (CDMA)

dùng trong m t s chu n kênh phát không dây ộ ố ẩ
(cellular, v tinh…)ệ

“mã” duy nh t gán cho m i user, nghĩa là phân ho ch ấ ỗ ạ
t p mãậ


t t c user chia s cùng t n s , nh ng m i user có ấ ả ẻ ầ ố ư ỗ
ti n trình (mã) riêng đ mã hóa d li u ế ể ữ ệ

tín hi u đã mã hóaệ
= (tín hi u g c) X (ti n trình ệ ố ế
riêng)

gi i mã:ả
tích trong c a tín hi u đã mã hóa và ti n ủ ệ ế
trình riêng

cho phép nhi u user “cùng t n t i” và truy n đ ng ề ồ ạ ề ồ
th i v i nhi u t i thi u (n u các mã là “tr c giao”)ờ ớ ễ ố ể ế ự
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 15
CDMA mã hóa/gi i mãả
slot 1
slot 0
d
1
= -1
1 1 1
1
1
-
1
-
1
- 1
-
Z

i,m
= d
i
.
c
m
d
0
= 1
1 1 1
1
1
-
1
-
1
- 1
-
1 1 1
1
1
-
1
-
1
- 1
-
1 1 1
1
1

-
1
-
1
- 1
-
slot 0
channel
output
slot 1
channel
output
channel output Z
i,m
bên g iử
code
data
bits
slot 1
slot 0
d
1
= -1
d
0
= 1
1 1 1
1
1
-

1
-
1
- 1
-
1 1 1
1
1
-
1
-
1
- 1
-
1 1 1
1
1
-
1
-
1
- 1
-
1 1 1
1
1
-
1
-
1

- 1
-
slot 0
channel
output
slot 1
channel
output
bên nh nậ
code
received
input
D
i
= Σ

Z
i,m
.
c
m
m=1
M
M
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 16
CDMA: nhi u do 2 bên g iễ ử
6.3 Các LAN không dây - IEEE
802.11 (“wi-fi”)
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 17
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 18

IEEE 802.11 Wireless LAN

802.11b

ph sóng radio không có ổ
licence, vùng t 2.4-5 ừ
GHz

t c đ lên đ n 11 Mbpsố ộ ế

ph lan truy n tr c ổ ề ự
ti p trong l p physicalế ớ
•
t t c các host dùng ấ ả
cùng mã

ph bi n r ng rãi, dùng ổ ế ộ
các tr m c sạ ơ ở

802.11a

vùng t 5-6 GHzừ

t c đ lên đ n 54 Mbpsố ộ ế

802.11g

vùng t 2.4-5 GHzừ

t c đ lên đ n 54 Mbpsố ộ ế


t t c đ u dùng ấ ả ề
CSMA/CA cho c ch ơ ế
đa truy c p ậ

t t c đ u có tr m c ấ ả ề ạ ơ
s và các phiên b n ở ả
m ng ad-hocạ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 19
Ki n trúc 802.11 LANế

host không dây truy n ề
thông v i tr m c sớ ạ ơ ở

tr m c s = access ạ ơ ở
point (AP)

Basic Service Set (BSS)
(g i là “cell”) ch a:ọ ứ

các host không dây

access point (AP

ch đ ad hoc: ch có ế ộ ỉ
các host
BSS 1
BSS 2
Internet
hub, switch

ho c routerặ
AP
AP
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 20
802.11: các kênh, s liên k tự ế

802.11b: ph t 2.4GHz-2.485GHz đ c chia ổ ừ ượ
thành 11 kênh v i t n s khác nhauớ ầ ố

qu n tr AP ch n t n s cho APả ị ọ ầ ố

nhi u có th : kênh có th gi ng v i AP bên ễ ể ể ố ớ
c nh!ạ

host: ph i ả
liên k tế
v i 1 APớ

quét các kênh, l ng nghe các ắ
frame báo hi uệ

ch a tên c a AP (SSID) và các đ a ch MACứ ủ ị ỉ

ch n AP đ liên k t ọ ể ế

có th ph i th c hi n vi c ch ng th c (xem ể ả ự ệ ệ ứ ự
ch ng 8)ươ

th ng s ch y DHCP đ l y đ a ch IP trong ườ ẽ ạ ể ấ ị ỉ
subnet

Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 21
IEEE 802.11: đa truy c pậ

tránh tranh ch p: các nút truy n cùng th i đi mấ ề ờ ể

802.11: CSMA – c m nh n tr c khi truy nả ậ ướ ề

không xung đ t v i quá trình đang truy n c a nút khác ộ ớ ề ủ

802.11:
không phát hi n tranh ch pệ ấ
!

khó khăn đ c m nh n tranh ch p khi truy n vì các tín hi u ể ả ậ ấ ề ệ
nh n b y u ậ ị ế

không th c m nh n t t c các tranh ch p trong m i tr ng ể ả ậ ấ ả ấ ọ ườ
h p: các đ u cu i che khu t, tín hi u y uợ ầ ố ấ ệ ế

m c tiêu: ụ
tránh các tranh ch p:ấ
CSMA/C(ollision)A(voidance)
A
B
C
A
B
C
c ng đườ ộ
tín hi u c a Aệ ủ

space
c ng đườ ộ
tín hi u c a Cệ ủ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 22
Giao th c IEEE 802.11 MAC: CSMA/CAứ
Bên g i 802.11ử
1 N u c m nh n kênh r nh thì truy n toàn ế ả ậ ả ề
b frame (không phát hi n tranh ch p)ộ ệ ấ
2 N u kênh b n thì:ế ậ
kh i t o th i gian ch đ i ng u nhiênở ạ ờ ờ ợ ẫ
b đ nh thì gi m xu ng trong khi kênh ộ ị ả ố
r nhả
truy n khi b đ nh thì k t thúcề ộ ị ế
n u không có ACK, tăng th i gian ch đ i ế ờ ờ ợ
ng u nhiên, l p l i b c 2ẫ ặ ạ ướ
Bên nh n 802.11ậ
- N u frame nh n t t (OK)ế ậ ố
tr l i tín hi u ACKả ạ ệ
Bên g i ử
Bên nh n ậ
DIFS
data
SIFS
ACK
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 23
Tránh các tranh ch p (tt)ấ
Ý t ng:ưở
cho phép bên g i đ c “đăng ký tr c” kênh h n là ử ượ ướ ơ
truy c p ng u nhiên các frame d li u: tránh tranh ch p c a ậ ẫ ữ ệ ấ ủ
v i các frame dàiớ


đ u tiên bên g i g i các gói request-to-send (RTS) nh đ n ầ ử ử ỏ ế
tr m c s dùng CSMAạ ơ ở

các RTS có th v n xung đ t v i các cái khác (nh ng ít)ể ẫ ộ ớ ư

tr m c s broadcasts tín hi u clear-to-send (CTS) tr l i ạ ơ ở ệ ả ờ
cho RTS

RTS đ c t t c các nút l ng ngheượ ấ ả ắ

bên g i truy n frame d li u ử ề ữ ệ

các tr m khác trì hoãn vi c truy nạ ệ ề
Tránh tranh ch p tri t đ dùng các gói ấ ệ ể
“đăng ký tr c” nh !ướ ỏ
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 24
Tránh tranh ch pấ : trao đ i RTS-CTSổ
AP
A
B
time
R
T
S
(
A
)
R
T

S
(
B
)
R
T
S
(
A
)
C
T
S
(
A
)
C
T
S
(
A
)
DATA (A)
A
C
K
(
A
)
A

C
K
(
A
)
tranh chấp đăng ký trước
trì hoãn
Các m ng không dây và di đ ngạ ộ 25
frame
control
duration
address
1
address
2
address
4
address
3
payload CRC
2 2 6 6 6 2
6
0 - 2312
4
seq
control
802.11 frame: đ nh đ a ch ị ị ỉ
đ a ch 2:ị ỉ đ a ch MAC ị ỉ
c a host ho c AP đ ủ ặ ể
truy n frame nàyề

đ a ch 1:ị ỉ đ a ch ị ỉ
MAC c a host ho c ủ ặ
AP đ nh n frame ể ậ
này
đ a ch 3:ị ỉ đ a ch MAC c a ị ỉ ủ
router mà AP g n vàoắ
đ a ch 4:ị ỉ ch dùng ỉ
trong ch đ ad-hocế ộ