Tổng quan mạng WLAN và quy trình thiết kế

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
Chương 1 . TỔNG QUAN VỀ WLAN................................................................................4
1.4.1Các card mạng vô tuyến........................................................................................................7
1.4.3Các cầu nối vô tuyến từ xa....................................................................................................8
Chương 2 Kỹ thuật trải phổ và tiêu chuẩn IEEE 802.11.....................................................14
Chương 3 Các vấn đề của mạng WLAN...........................................................................51
3.1Các vấn đề khi triển khai WLAN..............................................................................................51
3.1.1 Nút ẩn.................................................................................................................................51
3.1.2 Theo dõi công suất.............................................................................................................54
3.1.3 Các vật cản LAN truyền tín hiệu.......................................................................................55
3.1.4 Các nguồn nhiễu vô tuyến..................................................................................................56
3.2 Các phương pháp nâng cao chất lượng WLAN.......................................................................56
3.2.1 Cấu hình đa kênh................................................................................................................57
3.2.2 Hoạt động đa kênh đối với các WLAN DSSS 2.4 GHz....................................................58
3.2.3 Hoạt động đa kênh đối với WLAN FHSS 2.4 GHZ.........................................................58
3.2.4 Lọc lưu lượng mạng...........................................................................................................59
3.2.5 Giảm tốc độ dữ liệu (Fall back).........................................................................................60
3.2.6 Chuyển vùng và chuyển giao.............................................................................................60
3.2.7 Cân bằng tải........................................................................................................................62
3.2.8 Đảm bảo truy nhập vô tuyến..............................................................................................62
3.2.9 Quản lý công suất...............................................................................................................63
3.3 An ninh mạng WLAN ..............................................................................................................63
3.3.1 Giới thiệu............................................................................................................................63
3.3.2 Các tập giải pháp an ninh mạng cho WLAN ....................................................................64
3.3.2.1 Mã hoá........................................................................................................................65
3.3.2.2 Giao thức WEP..........................................................................................................65
3.3.2.3 Các tiêu chuẩn mã hoá dữ liệu...................................................................................66
3.3.2.4 Nhận thực ..................................................................................................................67
3.3.2.5 Lớp khe cắm an ninh SSL..........................................................................................67
3.3.2.6 Lọc địa chỉ MAC (hay danh sách điều khiển truy nhập)..........................................67

3.3.2.7 Giao thức nhận thực mở rộng (EAP).........................................................................68
3.3.2.8 802.1x.........................................................................................................................68
3.3.2.9 Nhận thực...................................................................................................................69
3.3.2.10 Mạng riêng ảo..........................................................................................................69
3.3.3 Các kiểu tấn công an ninh vô tuyến điển hình..................................................................70
3.3.3.1 WEP Cracking - bẻ gãy WEP....................................................................................70
3.3.3.2 Tấn công địa chỉ MAC..............................................................................................71
3.3.3.3 Các tấn công gây ra bởi một người ở vị trí trung gian..............................................71
3.3.3.4 Các tấn công dạng từ điển.........................................................................................71
3.3.3.5 Tấn công phiên...........................................................................................................72
3.3.3.6 Từ chối dịch vụ (DoS)...............................................................................................72
3.3.3.7 Các giải pháp tương lai ngăn chặn các tấn công vào mạng WLAN ........................72
3.3.4 An ninh trong thực tế.........................................................................................................74
3.3.5Kết luận...............................................................................................................................74
1
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cụm từ “ Bùng nổ” trong lĩnh vực truyền thông đã trở nên phổ
biến. Những công nghệ mới, giải pháp mới đã cho ra nhiều sản phẩm truyền thông
vô cùng tiện lợi. Mạng viễn thông mà tiêu biểu là Internet đã kết nối mọi người trên
toàn thế giới, cung cấp đa dịch vụ từ Chat, E_mail, VoIP, hội nghị truyền hình, các
thông tin khoa học kinh tế, giáo dục… Truy cập Internet trở thành nhu cầu quen
thuộc đối với mọi người.
Tuy nhiên, trước đây để có thể kết nối Internet người sử dụng buộc phải truy
nhập Internet từ một vị trí cố định thông qua một máy tính kết nối vào mạng. Điều
này đôi khi gây ra rất nhiều khó khăn cho những người sử dụng khi đang di chuyển
hoặc đến một nơi không có điều kiện kết nối vào mạng.
Xuất phát từ yêu cầu mở rộng Internet để thân thiện hơn với người sử dụng.
WLAN đã được nghiên cứu và triển khai ứng dụng trong thực tế, với những tính
năng hỗ trợ đáp ứng được băng thông, triển khai lắp đặt dễ dàng, và đáp ứng được

các yêu cầu kĩ thuật, kinh tế. Xuất phát từ tính hấp dẫn của công nghệ đầy tiện
dụng này tôi đã chọn đề tài: “Tổng quan mạng WLAN và quy trình thiết kế”
cho đồ án tốt nghiệp của mình.
Đề tài này được chia làm bốn phần:
 Chương 1: Tổng quan về WLAN:
 Chương 2: Kỹ thuật trải phổ và tiêu chuẩn IEEE 802.11
 Chương 3: Các vấn đề của mạng WLAN.
 Chương 4: Triển khai mạng WLAN
Do trình độ và thời gian có hạn, đề tài của tôi còn có nhiều thiếu sót. Mong
được sự góp ý thêm của các thầy cô giao và các bạn để đồ án của tôi được hoàn
thiện hơn.
2
Đồ án tốt nghiệp
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đối với thạc sỹ Nghiêm
Xuân Anh, người thầy đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình học tập, nghiên
cứu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự dạy dỗ và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy các cô
bộ môn kỹ thuật thông tin đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ
học tập của mình.Cảm ơn ba mẹ, cảm ơn các bạn trong lớp Kỹ thuật thôngtin K44
và những người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên con trong suốt 5 năm học
tập vừa qua.
Hà nội ngày 28/ 05/ 2008
Sinh viên: Nguyễn Văn Tuấn
3
Đồ án tốt nghiệp
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ WLAN
1.1 Khái niệm về Wlan
Mạng không dây là một loại mạng cho phép các thiết bị có khả năng vô tuyến có
thể dùng những nguồn tài nguyên thông tin mà không cần phải kết nối một cách vật
lý tới mạng đó. Những thiết bị này đơn giản cần phải đặt trong một phạm vi nào đó

của một cơ sở hạ tầng mạng không dây.
Một mạng cục bộ không dây (Wireless local area network – WLAN) là một nhóm
các nút (điểm) mạng không dây bên trong một khu vực địa lý giới hạn mà có khả
năng truyền thông bằng vô tuyến. WLAN điển hình được sử dụng bởi những thiết
bị bên trong một phạm vi có giới hạn rõ ràng, chẳng hạn như là một tòa nhà làm
việc hay một khuôn viên đại học, và thường được xây dựng như là phần mở rộng
cho những mạng hữu tuyến đã có sẵn để cung cấp tính di động cho người dùng.
1.2 Sự phát triển của Wireless LAN
Wireless LAN đã được ứng dụng cách đây hơn 15 năm nhưng vì giá thành của
chúng quá cao nên chưa được sử dụng rộng rãi .Thời gian gần đây với sự phát triển
của công nghệ ,sự hoàn thiện của các chuẩn làm cho giá thành của thiết bị Wireless
LAN giảm đồng thời nhu cầu sử dụng Internet càng tăng , nên các dịch vụ truy
nhập Internet không dây đã trở nên phổ biến trong các tổ chức, doanh nghiệp và cá
nhân, bạn có thể ngồi trong tiền sảnh của một khách sạn và truy nhập Internet từ
máy tính xách tay của mình một cách dễ dàng thông qua kết nối không dây. Chính
vì sự tiện lợi của mạng không dây nên nó dần thay thế một phần hệ thống mạng có
dây truyền thống hiện tại.
Lịch sử phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua 3 thế hệ:
• Thế hệ đầu: Hoạt động tại các băng tần 900-928 MHz (băng tần ISM), với
tốc độ thấp hơn 860Kbps. Do hạn chế về băng tần (nhiều ứng dụng vô
tuyến khác từng chạy trên băng tần này) nên các công nghệ ở giai đoạn
này không phát triển mạnh.
4
Đồ án tốt nghiệp
• Thế hệ thứ hai: Hoạt động tại băng tần 2,4-2,483 GHz, tốc độ đạt 2 Mbps,
sử dụng kỹ thuật trải phổ và ghép kênh nhưng cũng bị hạn chế về băng tần.
• Thế hệ thứ ba: Hoạt động tại các băng tần 2,4 GHz (sử dụng các phương
pháp điều chế phức tạp hơn) đạt tốc độ 11 Mbps, 5 GHz và 17 GHz, tốc độ
lên tới 54 Mbps.
Các tổ chức tiêu chuẩn lớn như IEEE và ETSI liên tục đưa ra và cập nhật các

tiêu chuẩn cho WLAN 802.11, và HIPERLAN của mình
Dải tần 900 MHz 2.4 GHz 5 GHz
Ưu điểm Vùng phủ sóng rộng
hơn, sử dụng cho
các mạng LAN
trong nhà
- Được sử dụng rộng
rãi hiện nay
- Theo chuẩn IEEE
802.11
- Tốc độ dữ liệu cao
hơn (khoảng 10 Mbps)
- Đã có trên thị
trường
- Theo chuẩn
IEEE 802.11
- Tốc độ dữ liệu
cao (khoảng 20
Mbps)
Nhược
điểm
- Tốc độ dữ liệu tối
đa là 1 Mbps
- Băng thông hẹp -
Dải băng tần ‘đông
đúc’
- Vùng phủ sóng gần
hơn
- Dải băng tần ngày
càng ‘đông đúc’

- Vùng phủ sóng
gần nhất
- Chi phí cho các
thiết bị vô tuyến
cao hơn
1.3 Ưu nhược điểm của WLAN
1.3.1 Ưu điểm của WLAN so với mạng có dây truyền thống Mạng Wireless
Cung cấp tất cả các tính năng của công nghệ mạng LAN như là Ethernet và
Token Ring mà không bị giới hạn về kết nối vật lý (giới hạn về cable).
Sự thuận lợi đầu tiên của mạng Wireless đó là tính linh động. Mạng WLAN tạo ra
sự thoải mái trong việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị có hỗ trợ mà không có sự
ràng buột về khoảng cách và không gian như mạng có dây thông thường. Người
5
Đồ án tốt nghiệp
dùng mạng Wireless có thể kết nối vào mạng trong khi di chuyển bất cứ nơi nào
trong phạm vi phủ sóng của thiết bị tập trung (Access Point).
Mạng WLAN sử dụng sóng hồng ngoại (Infrared Light) và sóng Radio (Radio
Frequency) để truyền nhận dữ liệu thay vì dùng Twist-Pair và Fiber Optic Cable.
Thông thường thì sóng Radio được dùng phổ biến hơn vì nó truyền xa hơn, lâu
hơn, rộng hơn, băng thông cao hơn.
Công nghệ Wireless bao gồm các thiết bị và hệ thống phức tạp như hệ thống
WLAN, điện thoại di động (Mobile Phone) cho đến các thiết bị đơn giản như tai
nghe không dây, microphone không dây và nhiều thiết bị khác có khả năng truyền
nhận và lưu trữ thông tin từ mạng. Ngoài ra cũng bao gồm cả những thiết bị hỗ trợ
hồng ngoại như Remote, điện thoại … truyền dữ liệu trực diện giữa 2 thiết bị.
Tính dễ dàng kết nối và thuận tiện trong sử dụng đã làm cho mạng Wireless nhanh
chóng ngày càng phổ biến trong cuộc sống chúng ta, hổ trợ tích cực trong công
việc của chúng ta.
1.3.2 Hạn chế của WLAN
Bên cạnh những thuận lợi của mạng Wireless như là tính linh động, tiện lợi, thoải

mái…thì mạng Wireless vẫn không thể thay thế được mạng có dây truyền thống.
Thuận lợi chính của sự linh động đó là người dùng có thể di chuyển. Các Server và
máy chủ cơ sở dữ liệu phải truy xuất dữ liệu, về vị trí vật lý thì không phù hợp (vì
máy chủ không di chuyển thường xuyên được).
Tốc độ mạng Wireless bị phụ thuộc vào băng thông. Tốc độ của mạng Wireless
thấp hơn mạng cố định, vì mạng Wireless chuẩn phải xác nhận cẩn thận những
frame đã nhận để tránh tình trạng mất dữ liệu.
Bảo mật trên mạng Wireless là mối quan tâm hàng đầu hiện nay. Mạng Wireless
luôn là mối bận tâm vì sự giao tiếp trong mạng đều cho bất kỳ ai trong phạm vi cho
6
Đồ án tốt nghiệp
phép với thiết bị phù hợp. Trong mạng cố định truyền thống thì tín hiệu truyền
trong dây dẫn nên có thể được bảo mật an toàn hơn. Còn trên mạng Wireless thì
việc “đánh hơi” rất dễ dàng bởi vì mạng Wireless sử dụng sóng Radio thì có thể bị
bắt và xử lí được bởi bất kỳ thiết bị nhận nào nằm trong phạm vi cho phép, ngoài ra
mạng Wireless thì có ranh giới không rõ ràng cho nên rất khó quản lý.
1.4 .Các thành phần của mạng WLAN.
Các thành phần của mạng WLAN bao gồm các card giao diện mạng vô tuyến,
các điểm truy nhập vô tuyến, và các cầu nối vô tuyến từ xa.
1.4.1 Các card mạng vô tuyến.
Các card giao diện mạng vô tuyến không khác nhiều so với các card thích ứng sử
dụng cho mạng LAN hữu tuyến. Giống như các card thích ứng mạng hữu tuyến,
card giao diện mạng vô tuyến trao đổi thông tin với hệ điều hành mạng thông qua
một trình điều khiển dành riêng vì thế mà cho phép các ứng dụng sử dụng mạng vô
tuyến cho quá trình truyền dữ liệu. Tuy nhiên, không giống như các card thích ứng
của mạng hữu tuyến các card này không cần bất kỳ dây cáp nào kết nối chúng tới
mạng và điều này cho phép tái lắp đặt các nút mạng mà không cần chuyển đổi cáp
mạng hoặc thay đổi các kết nối tới các bảng mạch hoặc các bộ tập trung (hub).
1.4.2 Các điểm truy nhập vô tuyến
Điểm truy nhập

Hình 1.1: Điểm truy nhập vô tuyến
7
Đồ án tốt nghiệp
Các điểm truy nhập tạo ra các vùng phủ vô tuyến, các vùng này kết nối các nút
di động tới các cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến hiện có. Điều này cho phép một
mạng WLAN trở thành một phần mở rộng của mạng hữu tuyến. Bởi vì các điểm
truy nhập cho phép khả năng mở rộng một vùng phủ sóng vô tuyến, các mạng
WLAN là rất ổn định và các điểm truy nhập bổ sung có thể được triển khai trong
một toà nhà hay khuôn viên trường đại học nhằm tạo ra các vùng truy nhập vô
tuyến rộng lớn. Các điểm truy nhập không những cho phép quá trình truyền thông
với mạng hữu tuyến mà còn thực hiện lọc lưu lượng và thực hiện các chức năng
cầu nối tiêu chuẩn. Chức năng lọc giúp cho việc đảo băng thông trên liên kết vô
tuyến bằng cách xoá bỏ lưu lượng dư thừa. Do băng thông không đối xứng giữa
phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến, nên điều quan trọng đối với điểm
truy nhập là cần có các tài nguyên bộ nhớ và một bộ đệm thích hợp. Các bộ đệm
cần thiết cho việc lưu trữ các gói dữ liệu tại điểm truy nhập khi một nút di động
tạm thời di chuyển ra khỏi một vùng phủ vô tuyến hoặc khi một nút di động hoạt
động ở chế độ công suất thấp.
Các điểm truy nhập truyền thông với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý các
nút di động. Một điểm truy nhập không cần phải điều khiển truy nhập từ các nút di
động khác (tức là nó có thể hoạt động với một giao thức truy nhập ngẫu nhiên phân
bố như là CDMA chẳng hạn). Tuy nhiên, sẽ thuận lợi hơn khi sử dụng một giao
thức đa truy nhập tập trung hoá được điều khiển bởi một điểm truy nhập. Các tuỳ
chọn giao diện mạng hữu tuyến nói chung tới một điểm truy nhập bao gồm
10Base2, 10BaseT, modem cáp, modem ADSL và ISDN. Một số card giao diện
mạng vô tuyến có thể sử dụng kết hợp với các điểm truy nhập vô tuyến.
1.4.3 Các cầu nối vô tuyến từ xa
Các cầu nối vô tuyến từ xa tương tự như các điểm truy nhập ngoại trừ việc
chúng được sử dụng chủ yếu cho các kết nối bên ngoài. Tuỳ thuộc vào khoảng cách
và vùng phủ có thể có thêm các anten ngoài. Các cầu như vậy được thiết kế để liên

kết các mạng với nhau, đặc biệt là trong các toà nhà và ở khoảng cách xa khoảng
32 km. Chúng cho phép khả năng lựa chọn nhanh chóng và kinh tế so với việc lắp
đặt cáp hoặc triển khai các đường điện thoại dùng riêng và thường được sử dụng
8
Đồ án tốt nghiệp
khi các kết nối hữu tuyến truyền thống là không khả thi (chẳng hạn khi triển khai
qua sông suối, qua địa hình gồ ghề, qua các khu vực riêng, qua đường cao tốc).
Không giống như các kết nối bằng cáp và các mạch điện thoại dành riêng, các cầu
nối vô tuyến có khả năng lọc lưu lượng và đảm bảo rằng các mạng được kết nối
không bị chồng lấp bởi các lưu lượng không cần thiết. Các cầu nối này cũng có thể
làm việc như là các thiết bị an ninh nội bộ bởi vì chúng chỉ đọc các địa chỉ đã được
mã hoá vào trong các bộ thích ứng LAN (tức là các địa chỉ MAC), vì vậy mà ngăn
chặn thành công các quá trình truyền thông giả mạo.
1.5 Kiến trúc giao thức wlan
Các mạng WLAN khác với các mạng hữu tuyến truyền thống cơ bản ở lớp vật
lý và ở phân lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) trong mô hình OSI (Open
System Interconnection - mô hình tham chiếu các hệ thống mở). Những khác biệt
này cho phép khả năng sử dụng hai phương pháp cung cấp điểm giao diện vật lý
cho các mạng WLAN. Nếu điểm giao diện vật lý ở lớp điều khiển liên kết logic
LLC thì phương pháp này thường yêu cầu một trình điều khiển người dùng để hỗ
trợ các phần mềm mức cao hơn như là hệ điều hành mạng chẳng hạn. Một giao
diện như vậy cho phép các nút di động truyền thông trực tiếp với một nút khác sử
dụng các card giao diện mạng vô tuyến. Điểm giao diện logic khác ở phân lớp
MAC và được sử dụng bởi các kết nối vô tuyến. Vì lý do này, các điểm truy nhập
vô tuyến thực hiện các chức năng cầu nối và các chức năng không định tuyến. Mặc
dù giao diện MAC đòi hỏi kết nối hữu tuyến, nó vẫn cho phép bất cứ một hệ điều
hành mạng nào hoặc một trình điều khiển nào làm việc với mạng WLAN. Một giao
diện như vậy cho phép một mạng LAN hữu tuyến hiện có có thể được mở rộng dễ
dàng bằng việc cho phép truy nhập đối với các thiết bị mạng vô tuyến mới. Kiến
trúc giao thức của một giao diện mạng WLAN điển hình được cho trên Hình 1.4.

Các lớp thấp hơn của một card giao diện vô tuyến thường được thực hiện bằng
phần mềm chạy trên các bộ xử lý nhúng. Các lớp cao hơn của ngăn xếp giao thức
mạng được cung cấp bởi hệ điều hành và các chương trình ứng dụng. Một trình
điều khiển mạng cho phép hệ điều hành giao tiếp với phần mềm lớp thấp hơn được
nhúng trong các card giao diện mạng vô tuyến. Ngoài ra nó còn thực thi các chức
9
Đồ án tốt nghiệp
năng LLC chuẩn. Đối với hệ điều hành Window, trình điều khiển nói chung chỉ
tương thích với một số phiên bản của của giao diện trình điều khiển mạng (NDIS).

Ngăn xếp giao thức vô tuyến
Lớp các ứng dụng
Lớp vận hành mạng/ hệ
thống truyền tải (TCP/IP)
Lớp điều khiển liên kết
logic
Lớp điều khiển truy nhập
môi trường
Lớp vật lý vô tuyến
Card giao diện mạng
Ngăn xếp giao
thức hữu
tuyến
Ngăn xếp giao
thức vô tuyến
Lớp điều
khiển truy
nhập môi
trường (802.3,
802.5)

Lớp điều khiển truy nhập
môi trường (có phân
mảnh hoá, tái kết hợp,
đăng ký, điều khiển lỗi)
Lớp vật lý hữu
tuyến
Lớp vật lý vô tuyến

Điểm truy nhập
Hình 1.2: Kiến trúc giao thức của các thành phần WLAN
Trong Hình 1.4, các lớp gồm: lớp ứng dụng. lớp vận hành mạng/ hệ thống
truyền tải (TCP/IP), lớp điều khiển liên kết logic thuộc về hệ điều hành và trình
điều khiển; các lớp điều khiển truy nhập môi trường, lớp vật lý logic thuộc về phần
mềm máy tính.
1.6 Cấu hình WLAN
Các mạng WLAN thường có ba kiểu cấu hình mạng hay còn gọi là topo mạng,
chúng bao gồm cấu hình độc lập và cấu hình cơ sở và cấu hình mở rộng như được
miêu tả tương ứng trên Hình
1.6.1 Mô hình mạng Ad-Hoc.
Các nút di động máy tính có hỗ trợ card mạng không dây tập trung lại trong một
không gian nhỏ để hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng. Các
nút di động có card mạng wireless là chúng có thể trao đổi thông tin trực tiếp với
nhau , không cần phải quản trị mạng. Vì các mạng ad-hoc này có thể thực hiện
10
Đồ án tốt nghiệp
nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không cần một công cụ hay
kỹ năng đặc biệt nào vì vậy nó rất thích hợp để sử dụng trong các hội nghị thương
mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời. Tuy nhiên chúng có thể có những
nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều phải “nghe
được” lẫn nhau.

Nút di động
’
Nút di động
Nút di động
Hình 1.3: Mạng WLAN độc lập (mạng ad-hoc)
1.6.2 Mô hình mạng cơ sở (Basic service sets (BSSs) )
Bao gồm các điểm truy nhập AP (Access Point) gắn với mạng đường trục hữu
tuyến và giao tiếp với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell. AP
đóng vai trò điều khiển cell và điều khiển lưu lượng tới mạng. Các thiết bị di động
không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các AP.Các cell có thể chồng
lấn lên nhau khoảng 10-15% cho phép các trạm di động có thể di chuyển mà không
bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất. Các trạm
di động sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối. Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể
điều khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù
hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu
lượng mạng, quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng. Tuy
11
Đồ án tốt nghiệp
nhiên giao thức đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực
tiếp tới nút khác nằm trong cùng vùng với điểm truy nhập như trong cấu hình mạng
WLAN độc lập. Trong trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút
phát gốc và sau đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ
làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng trễ truyền dẫn.
Điểm truy nhập Điểm truy nhập
Nút di động
Nút di động
Mạng hữu tuyến
Nút di động
Nút di động
Nút di động

Hình 1.4: Mạng WLAN cơ sở
1.6.3 Mô hình mạng mở rộng ( Extended Service Set (ESSs).
Hình 1.4 Mô hình mạng mở rộng
12
Đồ án tốt nghiệp
Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kì thông qua ESS. Một
ESSs là một tập hợp các BSSs nơi mà các Access Point giao tiếp với nhau để
chuyển lưu lượng từ một BSS này đến một BSS khác để làm cho việc di chuyển dễ
dàng của các trạm giữa các BSS, Access Point thực hiện việc giao tiếp thông qua
hệ thống phân phối. Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point
mà nó xác định đích đến cho một lưu lượng được nhận từ một BSS. Hệ thống phân
phối được tiếp sóng trở lại một đích trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống
phân phối tới một Access Point khác, hoặc gởi tới một mạng có dây tới đích không
nằm trong ESS. Các thông tin nhận bởi Access Point từ hệ thống phân phối được
truyền tới BSS sẽ được nhận bởi trạm đích.
13
Đồ án tốt nghiệp
Chương 2Kỹ thuật trải phổ và tiêu chuẩn IEEE 802.11
2.1 . Trải phổ
Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ. Khái niệm về
trải phổ đã xuất hiện hơn 50 năm và được khởi xướng từ trong quốc phòng để đảm
bảo quá trình truyền thông là tin cậy và an toàn. Trải phổ đề cập đến các sơ đồ tín
hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin được phát đi) và chúng sử
dụng băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu. Băng thông lớn
hơn có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đường chỉ ảnh hưởng một phần
đến quá trình truyền dẫn trải phổ. Vì vậy mà năng lượng tín hiệu thu hầu như
không đổi theo thời gian. Điều này cho phép tách sóng dễ dàng khi máy thu được
đồng bộ với các tham số của tín hiệu trải phổ. Các tín hiệu trải phổ có khả năng hạn
chế nhiễu và gây khó khăn cho quá trình phát hiện và chặn tín hiệu trên đường
truyền. Có hai kỹ thuật trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy

tần (FHSS).
2.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
Các hệ thống DSSS cho phép truyền dẫn tin cậy với tỷ số tín hiệu trên tạp âm
tương đối nhỏ. DSSS trải rộng năng lượng (công suất) của tín hiệu trên một băng
thông lớn. Năng lượng trên mỗi đơn vị tần số giảm đi một cách tương ứng. Vì vậy,
nhiễu tạo ra bởi các hệ thống DSSS nhỏ hơn đáng kể khi so sánh với các hệ thống
băng hẹp. Điều này cho phép các tín hiệu DSSS có thể sử dụng chung một băng
tần. Đối với một máy thu không xác định trước, các tín hiệu DSSS xuất hiện như là
tạp âm băng rộng công suất thấp và bị loại bỏ bởi hầu hết các bộ thu băng hẹp. Trái
lại, kỹ thuật này làm giảm bớt ảnh hưởng của các nguồn nhiễu băng hẹp bằng việc
trải rộng chúng ra ở phía máy thu.
DSSS kết hợp luồng số liệu với một mã số tốc độ cao hơn. Mỗi bit số liệu
được biến đổi thành một mẫu bit chung mà chỉ có máy phát và máy thu chủ định
được biết. Mẫu bit gọi là mã giả tạp âm và mỗi bit trong mã gọi là ‘chip’. Thuật
ngữ ‘chip’ được sử dụng để nhấn mạnh rằng một bit trong một mã giả tạp âm tạo
14
Đồ án tốt nghiệp
thành một phần của bit số liệu thật. Chuỗi các chip trong một chu kỳ chip là ngẫu
nhiên nhưng một chuỗi giống như vậy được lặp lại trong mỗi chu kỳ bit, vì vậy mà
làm nó trở thành giả ngẫu nhiên hay là ngẫu nhiên một phần. Tốc độ chip của một
mã giả tạp âm n-bit cao hơn n lần tốc độ dữ liệu. Tốc độ cao của chuỗi chip dẫn
đến kết quả là có một băng thông rất rộng. Tiêu chuẩn 802.11 sử dụng mã 11-chip,
tốc độ chip nhanh hơn 11 lần tốc độ số liệu. Mã giả tạp âm càng dài, xác suất khôi
phục được tín hiệu ban đầu càng lớn, nhưng khi đó sẽ cần băng thông lớn hơn vì
yêu cầu tốc độ dữ liệu cao hơn. Thông thường độ rộng băng thông trải phổ vào
khoảng hai lần tốc độ chip. Vì vậy, tốc độ chip 11 Mchip/s chuyển thành độ rộng
băng thông trải phổ 22 MHz.
Ở máy thu các chip được giải trải phổ bởi cùng một mã giả tạp âm và được
biến đổi ngược lại thành dữ liệu gốc. Tuy nhiên, năng lượng của tạp âm và nhiễu có
thể đã được bổ sung thêm trong lúc quá trình truyền dẫn bị trải rộng và do đó bị

khử bỏ bởi mã giả tạp âm. Ngoài việc biết được mã giả tạp âm được dùng bởi máy
phát thì máy thu cũng phải được đồng bộ một cách chính xác với pha đúng của mã
cũng như tốc độ chip của nó. Vì vậy, chức năng quan trọng của cơ chế định thời
trong phần mở đầu của một gói DSSS là phải cho phép máy thu đồng bộ với pha
đúng của mã giả tạp âm của một gói trong thời gian ngắn nhất có thể được. Vì quá
trình truyền dẫn các gói là không đồng bộ, nên mỗi gói DSSS phải được khởi đầu
bởi phần mở đầu dành cho các mục đích đồng bộ.
Khi mã giả ngẫu nhiên được tạo ra bởi máy thu được đồng bộ chính xác với
tín hiệu thu quá trình giải trải phổ tạo ra đỉnh cực trị của quá trình tự tương quan
cao. Nếu mã giả ngẫu nhiên được dịch đi một hay nhiều khoảng cách chip, ta có
quá trình tự tương quan thấp. Tương tự như vậy, tạp âm và nhiễu có thể được thêm
vào tín hiệu thu tạo ra quá trình tự tương quan thấp bởi vì chúng không tương quan
với mã giả ngẫu nhiên. Điều này tạo ra một đỉnh cực trị đơn lẻ giữa khoảng cách
mỗi bit. Khi truyền dẫn qua đường truyền vô tuyến có rất ít trải trễ, đường bao sóng
của tín hiệu thu hoặc là được tăng cường hoặc là bị giảm đi nhưng đỉnh cực trị
không bị ảnh hưởng. Bởi vì đỉnh cực trị tự tương quan xuất hiện định kỳ các máy
thu DSSS có thể khoá các đỉnh cực trị này một cách đơn giản khi mã hoá dữ liệu
sau khi chúng đạt được quá trình đồng bộ hoá ban đầu. Điều này ngụ ý rằng ngay
15
Đồ án tốt nghiệp
cả khi một hay nhiều chip bị phá huỷ trong quá trình truyền dẫn, thuộc tính tự
tương quan trong tín hiệu DSSS có thể khôi phục dữ liệu ban đầu mà không cần
yêu cầu truyền dẫn lại. Ngoài ra, các đỉnh cực trị của nhiễu gây ra bởi các quá trình
phản xạ từ hiệu ứng đa đường hoặc là việc truyền dẫn một gói mới có thể bị loại bỏ
làm cho các đỉnh cực trị này là không đồng nhất với các đỉnh cực trị yêu cầu. Khả
năng chống chịu các đỉnh cực trị nhiễu phụ thuộc vào quá trình phân giải thời gian
của tín hiệu DSSS. Một quá trình phân giải cao hơn yêu cầu độ trải phổ rộng hơn
nhưng lại cho phép các đỉnh cực trị nhiễu có thể được phân giải dễ dàng hơn. Một
máy thu DSSS đồng bộ với một trong số các quá trình phản xạ từ hiệu ứng đa
đường thu được. Các quá trình phản xạ khác bị trễ đi lâu hơn một khoảng thời gian

của một chip bị suy giảm đáng kể.
Một tham số quan trọng đối với các hệ thống DSSS là số lượng các chip trên
mỗi bit được gọi là độ lợi xử lý hay tỷ số trải phổ. Độ lợi xử lý cao làm tăng khả
năng loại bỏ nhiễu của tín hiệu (bởi vì nhiễu được trải với cùng một hệ số như độ
lợi xử lý). Độ lợi xử lý thấp làm tăng độ rộng băng thông cần thiết cho quá trình
truyền dẫn tín hiệu. Ở Mỹ, FCC xác định độ lợi xử lý cực tiểu là 10 cho các băng
ISM. Giới hạn trên của độ lợi xử lý được xác định bởi độ rộng băng thông khả
dụng. Tiêu chuẩn IEEE 802.11 dùng một mã giả tạp âm 11-chip trải rộng dữ liệu
11 lần trước khi trưyền dẫn, do đó đạt được độ lợi xử lý 10,4 dB. Độ lợi này là khá
nhỏ khi so sánh với các hệ thống tế bào trải phổ. Do vậy, khả năng khử nhiễu bị
hạn chế nhưng có nhiều độ rộng băng thông khả dụng hơn cho quá trình truyền dẫn
dữ liệu người dùng với tốc độ cao.
Phương pháp DSSS được sử dụng trong các mạng WLAN khác với đa truy
nhập phân chia theo mã (CDMA). Phân chia mã liên quan đến quá trình truyền dẫn
các mã giả tạp âm trực giao có thể chồng lấn về thời gian nhưng ít hoặc không ảnh
hưởng lẫn nhau. Các nút khác nhau sử dụng các mã dành riêng khi phát tín hiệu.
Đối với một máy thu đã được điều chỉnh theo mã của một quá trình truyền dẫn, các
tín hiệu khác (sử dụng các mã khác) xuất hiện như là tạp âm nền. Trong quá trình
giải trải phổ tạp âm này bị loại bỏ bởi độ lợi xử lý. Một hệ thống CDMA truy cập
ngẫu nhiên đòi hỏi các máy thu phức tạp có thể đồng bộ và giải điều chế tất cả các
mã giả tạp âm. Các mạng WLAN sử dụng chung một mã giả tạp âm và do đó
16
Đồ án tốt nghiệp
không có một bộ mã khả dụng cần thiết cho hoạt động của CDMA. Một mã đơn
giản cho phép thông tin được quảng bá một cách đơn giản. Ngoài ra, mã có thể
được làm cho ngắn hơn, do vậy mà làm tăng độ rộng băng thông cho quá trình
truyền dẫn số liệu.
2.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS)
FHSS trải phổ tín hiệu bằng cách phát đi một cụm ngắn trên một kênh tần số
và sau đó chuyển (nhảy) tới một kênh khác trong một khoảng thời gian ngắn theo

một mẫu đã được xác định trước mà cả hai máy phát và máy thu đều được biết.
Không giống như DSSS dùng nhiều kênh tần số đồng thời, FHSS dùng nhiều kênh
tần số một cách ngẫu nhiên. Vì các kênh tần số là băng hẹp nên chúng cho phép tỷ
số tín hiệu trên tạp âm rất tốt và các bộ lọc băng hẹp có thể được sử dụng để loại bỏ
nhiễu. Đối với một máy thu không xác định, truyền dẫn DSSS được xem như là tạp
âm xung thời gian ngắn. Mẫu nhảy tần xác định các kênh tần số được chọn và thứ
tự mà các kênh tần số được sử dụng. Đồng bộ giữa máy phát và máy thu phải được
thực hiện và được duy trì để chúng có thể nhảy vào cùng một kênh tần số tại cùng
một thời điểm. Đối với các hệ thống FHSS độ lợi xử lý được định nghĩa là tỷ số của
toàn bộ độ rộng băng bị chiếm bởi các kênh tần số trên độ rộng băng tần tín hiệu.
Thời gian cư trú (tức là thời gian ở mỗi kênh tần số) phải được xác định rõ vì
FHSS yêu cầu các kênh phải được chuyển đổi sau một khoảng thời gian nhất định.
Số kênh tần số trong một mẫu nhảy và thời gian cư trú bị hạn chế bởi hầu hết các
cơ quan chức năng. Ví dụ như trong băng 2,4 GHz, FCC yêu cầu sử dụng nhiều
hơn hoặc bằng 75 kênh trong mỗi mẫu và thời gian cư trú lớn nhất là 400 ms (tức là
hết 30s cho thời gian cư trú của cả 75 kênh). Để đảm bảo rằng các kênh khả dụng
được lựa chọn ngang nhau trên mức trung bình, tất cả các kênh trong một mẫu nhảy
phải được sử dụng hết trước khi các kênh trong mẫu nhảy đó được sử dụng lại, vì
vậy mà tỷ số nhảy nhỏ nhất là 75/30 hay 2,5 bước nhảy/s. Điều này có nghĩa là
trong hầu hết thời gian, nhiều gói dữ liệu có thể được phát đi trong khoảng thời
gian cư trú của của một kênh tần số trong một mẫu nhảy. Xem xét quá trình truyền
dẫn của một gói dữ liệu Ethernet có độ dài lớn nhất 1518 octet hay 12144 bit. Với
tốc độ số liệu 2 Mbps, thời gian truyền dẫn gói có thể xấp xỉ 6 ms. Vì vậy, theo lý
thuyết có nhiều hơn 60 khung Ethernet độ dài cực đại có thể được gửi đi trong
17
Đồ án tốt nghiệp
khoảng thời gian cư trú 400 ms. Vì các ứng dụng thông thuờng sử dụng nhiều gói
có kích thước ngắn hơn, nên con số này tăng rất đáng kể.
Tỷ số giữa tốc độ nhảy và tốc độ số liệu dẫn đến kết quả là có hai phương thức
nhảy tần FHSS. Khi tốc độ nhảy cao hơn tốc độ số liệu thì hệ thống được gọi là

nhảy tần nhanh. Ngược lại, khi tốc độ nhảy thấp hơn (như ở trong ví dụ trên) hệ
thống được gọi là nhảy tần chậm. Tốc độ nhảy có ảnh hưởng mạnh đến hiệu năng
của một hệ thống FHSS. Không giống như các hệ thống băng hẹp được cấp phép
hoạt động ở vùng phổ dành riêng và nói chung không liên quan đến nhiễu, các hệ
thống nhảy tần hoạt động trong các băng tần ISM dùng chung và không được cấp
phép có thể gặp nhiễu trên một số kênh. Đối với các hệ thống FHSS chậm, điều này có
khả năng làm mất nhiều gói số liệu. Do đó nhảy tần nhanh thường thực hiện tốt hơn
nhảy tần chậm ngay cả khi có cùng một độ lợi xử lý. Tuy nhiên các FHSS nhanh là
tốn kém hơn khi thực hiện vì chúng yêu cầu các bộ tổng hợp tần số rất nhanh.
Các mẫu nhảy được thiết kế hầu như là trực giao để các kênh tần số trong các
mẫu khác nhau hầu như không gây nhiễu với nhau. Do đó xác xuất xung đột giữa
các kênh là nhỏ, điển hình là khoảng 1%. Các bước nhảy kế tiếp (giữa các kênh tần
số) thường vượt quá độ rộng băng kết hợp của đường truyền. Do đó, nếu nhiễu làm
gián đoạn quá trình truyền số liệu trên một bước nhảy riêng biệt, thì khả năng mà
nó ảnh hưởng đến bước nhảy kế tiếp trong mẫu đó là nhỏ. Đối với các FHSS nhảy
tần nhanh, những xung đột như vậy thường tạo ra các lỗi ngẫu nhiên có thể sửa
được bởi máy thu mà không cần phát lại. Tuy nhiên, đối với tỷ số nhảy tần chậm cho
trước trong các mạng WLAN FHSS, các xung đột có thể dẫn đến một hay nhiều gói bị
hỏng mà cần phải phát lại để khôi phục số liệu bị mất. Không giống như các mạng
WLAN DSSS sử dụng cùng một mã giả tạp âm, các mạng WLAN FHSS có thể sử
dụng nhiều hơn một mẫu nhảy tần để tăng dung lượng mạng. Ý tuởng sử dụng nhiều
mẫu nhảy là tương đương với sử dụng các mã giả tạp âm khác nhau.
2.1.3 So sánh các mạng WLAN DSSS và FHSS
Vì các hệ thống DSSS là các hệ thống làm trung bình nhiễu trong khi các hệ
thống FHSS lại dựa trên cơ sở tránh nhiễu, nên mỗi hệ thống có những điểm mạnh
và điểm yếu của riêng nó.
Dung lượng toàn mạng
18
Đồ án tốt nghiệp
Nếu so sánh các kênh tần số riêng lẻ thì các DSSS có tiềm năng truyền dẫn tốc

độ cao hơn bởi vì các kênh DSSS rộng hơn các kênh FHSS. Ví dụ như trong băng
ISM 2,4 GHz, mỗi kênh DSSS chiếm một độ rộng băng khoảng 22 MHz trong khi
với FHSS, độ rộng băng lớn nhất được xác định là 1 MHz. Mặc dù việc trải rộng độ
rộng băng được yêu cầu trong các mạng WLAN DSSS nhưng những hệ thống như
vậy sẵn sàng cung cấp các tốc độ số liệu vô tuyến lên đến 11 Mbps trên mỗi kênh
trong khi tốc độ số liệu cao nhất hiện nay của các kênh FHSS ở mức 3 Mbps trên
mỗi kênh.
Tuy nhiên, các hệ thống DSSS là không phân cấp như ở các hệ thống FHSS.
Độ rộng băng rộng hơn được cấp phát cho mỗi kênh DSSS là một trở ngại vì số
lượng các kênh không chồng lấn khả dụng là ít hơn. Điều này giới hạn số lượng các
vùng phủ vô tuyến độc lập mà chúng có thể có cùng vị trí và hoạt động mà không
có nhiễu. Trong băng tần ISM 2,4 GHz, tối đa chỉ có 3 vùng phủ DSSS cùng vị trí.
Mặt khác, do có nhiều hơn các kênh 1 MHz không chồng lấn và do vậy có nhiều
mẫu nhảy hơn, các mạng WLAN FHSS 2,4 GHz có thể hỗ trợ đến 26 vùng phủ vô
tuyến cùng vị trí, vì vậy mà cho phép dung lượng toàn mạng lớn hơn. Tuy nhiên,
lựa chọn này là tốn kém vì yêu cầu phải có nhiều điểm truy cập hơn.
Sự loại bỏ nhiễu
Khác biệt chính giữa các mạng WLAN DSSS và FHSS 2,4 GHz là trong
FHSS các kênh tần số trong một mẫu nhảy được trải ra toàn bộ băng ISM còn
trong DSSS chỉ có một phần của độ rộng băng ISM được sử dụng. Do đó các mạng
WLAN FHSS ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu mà nhiễu này có thể chiếm giữ ngẫu nhiên
một phần cố định của băng tần ISM 2,4 GHz. Rõ ràng là, các nguồn nhiễu băng
rộng và bất biến theo thời gian có thể làm giảm hiệu năng của hệ thống DSSS
nghiêm trọng hơn các hệ thống FHSS nhảy tần nhanh. Hơn nữa truyền dẫn FHSS
có công suất cao hơn có thể khắc phục và làm giảm những tác động của nhiễu công
suất thấp hơn. Các hệ thống DSSS không thể tránh khỏi nhiễu và truyền dẫn công
suất thấp của chúng không thể loại bỏ nhiễu. Tuy nhiên, bởi vì thời gian rỗi là khá
dài nên một số gói FHSS rất có thể bị mất do nhiễu.
19
Đồ án tốt nghiệp

DSSS có thể được cải thiện nếu thực hiện phân tập thời gian nhờ đó mà tín
hiệu được phát đi có thể thu được tại nhiều vị trí khác nhau. Ngoài ra, khi có hai
hay nhiều tín hiệu đa đường được tách biệt về thời gian nhiều hơn một chu kỳ chip
thì chúng trở nên độc lập với nhau. Các đường truyền độc lập này có thể được kết
hợp để thực hiện phân tập tại máy thu DSSS, quá trình này thực sự làm tăng cường
hiệu năng của máy thu.
Nút A
Nút B
Nút C
Thời gian
Tấn số
Thời gian cư trú
Hình 2.1: Truyền dẫn FHSS chồng lấn sử dụng một mẫu nhảy chung
Các xung đột
Xung đột trong hệ thống trải phổ có cùng một tác động như xung đột trong hệ
thống băng hẹp. Các gói liên quan đến xung đột bị loại bỏ và phải được phát lại sau
đó. Khác biệt quan trọng trong hệ thống trải phổ là xác suất mà khi cả hai gói xung
đột với nhau thì vẫn thu được gói thứ ba (ví dụ như gói thứ ba có thể sử dụng mã
giả ngẫu nhiên dịch thời gian hay mẫu nhảy tần). Vì thế, nếu truyền dẫn trải phổ
được sử dụng thì các xung đột liên quan đến các gói riêng lẻ hơn là liên quan đến
các khe thời gian cụ thể hay các máy thu dùng riêng.
Nói chung, các xung đột trong cả hai hệ thống DSSS và FHSS ít xảy ra thường
xuyên hơn so với các hệ thống băng hẹp và khả năng truyền dẫn gói không đồng bộ
chính xác về mặt thời gian là rất nhỏ. Vì vậy, khi các vùng phủ khác nhau có các
kênh tần số giống nhau chồng lấn, nhiều quá trình truyền dẫn trải phổ có thể dẫn tới
các lỗi ngẫu nhiên nhưng không nhất thiết là các xung đột phá huỷ. Ví dụ như các
20
Đồ án tốt nghiệp
máy thu DSSS có khả năng thu gói dữ liệu đầu tiên ngay cả khi có truyền dẫn gói
tiếp theo chồng lấn về mặt thời gian có cùng một mã giả tạp âm. Đó là bởi vì các

gói đến sau tạo ra các xê dịch thời gian khác nhau (các pha) của cùng một mã, khi
đó các đỉnh cực trị tự tương quan của chúng bị lệch về thời gian. Giả sử rằng các
gói A và B được phát đến nút C sử dụng DSSS. Gói B bị trễ so với gói A hơn một
chu kỳ chip (xem Hình 1.8). Trong hệ thống băng hẹp, bất cứ hai gói nào chồng lấn
về thời gian đều dẫn đến việc phá huỷ cả hai. Thời gian xung đột nguy hiểm là toàn
bộ độ dài của gói dữ liệu. Khi trải phổ, thời gian nguy hiểm là khá ngắn điển hình
là ở vào trong khoảng các bit mào đầu của gói dữ liệu. Vì vậy, nếu nút C đồng bộ
thành công với đỉnh cực trị tự tương quan của phần mào đầu của gói A, nó sẽ khá
khó khăn trong việc tự hiệu chỉnh các đỉnh cực trị khác trong phần còn lại của gói
dữ liệu bởi vì các đỉnh cực trị xuất hiện một cách định kỳ. Các đỉnh cực trị nhiễu ở
gói B có thể được bỏ qua. Vì vậy, gói B có thể được coi là bị mất trong quá trình
truyền nhưng không có xung đột nào xảy ra. Ở đây ngầm giả sử rằng các đỉnh cực
trị tự tương quan của các gói A và B là không trùng khớp nhau. Bởi vì ở đây yêu
cầu mã giả ngẫu nhiên đủ dài để bao trùm toàn bộ độ dài của gói A nhằm đảm bảo
rằng xung đột được giải phóng một khi máy thu đồng bộ với phần mào đầu của nó.
Nếu mã này lặp lại trong thời gian sống của gói A, gói B cũng có thể làm hỏng gói
A nếu các đỉnh cực trị tự tương quan chồng lấn nhau. Nếu gói A và gói B được
đánh địa chỉ tới các nút khác nhau và các đỉnh cực trị tự tương quan của các gói
này không chồng lấn nhau, có thể giải mã cả hai gói mà không bị lỗi.
Giống như các hệ thống DSSS, các hệ thống FHSS cho phép truyền dẫn đa
phiên sử dụng các thành phần trễ của cùng một mẫu nhảy tần. Sau đó quá trình
truyền dẫn sẽ được nối lại tương tự như cách của phương pháp ghép kênh phân chia
theo tần số. Các xung đột sẽ chỉ xảy ra nếu có hai hay nhiều hơn các nút có cùng
một mẫu nhảy tần dịch thời gian.
2.2 . Giới thiệu các tiêu chuẩn WLAN
Năm 1990, Viện các kỹ sư điện và điện tử IEEE đã thành lập một uỷ ban để
phát triển tiêu chuẩn cho các mạng WLAN hoạt động ở tốc độ từ 1 đến 2 Mbps.
21
Đồ án tốt nghiệp
Năm 1992, Viện các tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu thành lập một hiệp hội để xây

dựng tiêu chuẩn WLAN dùng cho các mạng LAN vô tuyến (HIPERLAN) hoạt
động trong phạm vi tốc độ khoảng 20 Mbps. Gần đây các chuẩn xây dựng cho
mạng WLAN phục vụ cho các ứng dụng đặc biệt trong phạm vi một toà nhà đã và
đang được phát triển. Khác với các chuẩn này, quá trình phát triển chuẩn IEEE
802.11 đã bị ảnh hưởng mạnh bởi các sản phẩm của mạng WLAN có mặt trên thị
trường. Vì vậy, mặc dù cần khá nhiều thời gian để hoàn thiện các tiêu chuẩn (do có
khá nhiều đề xuất mang nặng tính cạnh tranh từ phía các nhà cung cấp thiết bị), nó
vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhất cho đến nay. Phần này trình bày về các chuẩn của
mạng WLAN trong đó tập trung vào chuẩn 802.11.
Họ tiêu chuẩn 802.11 do IEEE phát triển định nghĩa giao diện vô tuyến giữa
trạm vô tuyến và trạm gốc hay giữa hai trạm vô tuyến với nhau. Các tiêu chuẩn
IEEE 802.11 cung cấp tốc độ truyền dẫn 2 Mbps. Họ tiêu chuẩn 802.11 có nhiều
phần mở rộng trong đó ba tiêu chuẩn 802.11b, 802.11a, 802.11g là quan trọng nhất.
Tiêu chuẩn IEEE 802.11b hay Wi-Fi là phần mở rộng của tiêu chuẩn 802.11
cho phép tốc độ truyền dẫn 11 Mbps (cũng có thể là 1,2 và 5,5 Mbps) trong băng
tần 2,4 GHz. IEEE 802.11b sử dụng phương pháp trải phổ trực tiếp DSSS.
IEEE 802.11g cung cấp tốc độ lớn hơn 20 Mbps trong băng tần 2,4 GHz.
Chuẩn này có thể mở rộng tốc độ của 802.11b lên tối đa 54 Mbps trong cùng băng
tần nhưng chỉ truyền trong khoảng cách ngắn. Do khả năng tương thích sau này,
các card vô tuyến 802.11 giao tiếp trực tiếp với một điểm truy nhập 802.11g (và
ngược lại) với tốc độ 11 Mbps hoặc thấp hơn tuỳ thuộc vào dải truyền sóng.
Chuẩn IEEE 802.11a áp dụng cho các mạng LAN vô tuyến và cung cấp tốc độ
lên tới 54 Mbps trong băng tần 5 GHz. Chuẩn 802.11a không tương thích với các
mạng sử dụng 802.11b hoặc 802.11g, như vậy một người sử dụng được trang bị
card giao diện vô tuyến 802.11b hoặc 802.11g không thể giao tiếp được với điểm
truy nhập sử dụng chuẩn 802.11a.
Chuẩn HIPERLAN Type I giống như chuẩn 802.11, chuẩn này phục vụ cho cả
các mạng độc lập và các mạng có cấu hình cơ sở. HIPERLAN Type I hoạt động ở
băng tần 5,15 đến 5,3 GHz (băng tần được chia thành 5 kênh tần số) với mức công
22

Đồ án tốt nghiệp
suất đỉnh thấp khoảng 1W. Tốc độ dữ liệu vô tuyến tối đa có thể hỗ trợ là khoảng
23,5 Mbps và chuẩn này cũng hỗ trợ cho các người dùng di động ở tốc độ thấp
(khoảng 1,4 m/s). Ngoài HIPERLAN Type I còn có chuẩn HIPERLAN Type II,
các đặc tính của chuẩn này được cho trên Bảng 2.1.
Chuẩn Tần số Tốc độ Ghép
kênh
Ghi chú
IEEE 802.11 900 MHz 2 Mbps FHSS,
DSSS
IEEE
802.11b
2,4 GHz
900 MHz
11 Mbps FHSS
DSSS
Sử dụng phổ biến nhất
IEEE
802.11a
5 GHz 54 Mbps OFDM Mới hơn, nhanh hơn,
sử dụng tần số cao hơn
IEEE
802.11e
5 GHz UNII 54 Mbps OFDM
IEEE
802.11g
2,4 GHz ISM 54 Mbps DSSS
FHSS
Nhanh hơn và tương
thích với 802.11b

IEEE
802.11h
OFDM
IEEE
802.11i
5 GHz UNII 54 Mbps OFDM
IEEE/ETSI
802.11j
OFDM
GMSK
ETSI
HIPERLAN
5,15-5,3 GHz 23,5
Mbps
GMSK
ETSI
HIPERLAN
2
17,1-17,3
GHz
54 Mbps Dùng cho voice/video
SIG
Bluetooth
2,4 GHz 1 Mbps FHSS Dùng cho mạng cá
nhân (PAN)
Home RF 2,4 GHz 10 Mbps FHSS QoS, mật mã tốt
23
Đồ án tốt nghiệp
OpenAir 1,6 Mbps FHSS
LAN hồng

ngoại
350.000 GHz 4 Mbps Chỉ dùng trong phòng,
không ảnh hưởng tới
sức khoẻ
Bảng 2.1 Tóm tắt các tiêu chuẩn WLAN
2.3 . Tiêu chuẩn 802.11
Tiêu chuẩn IEEE 802.11 cho các mạng WLAN do Uỷ ban 802 các tiêu chuẩn
cho các mạng LAN và MAN (LMSC – 802 Local and Metropolitan Area Networks
Standards Committee) trực thuộc Hội đồng chuyên ban về máy tính trong IEEE
đưa ra. Chuẩn này phát triển từ 6 phiên bản phác thảo và bản cuối cùng được phê
chuẩn vào năm 1997. Chuẩn 802.11 cho phép nhiều nhà cung cấp phát triển các sản
phẩm mạng LAN tương hỗ với nhau sử dụng trong băng tần ISM 2,4 GHz. Quá
trình tiêu chuẩn hoá vẫn đang tiếp tục để đạt được chứng chỉ tiêu chuẩn ISO/IEC và
tiêu chuẩn IEEE.
Tiêu chuẩn IEEE 802.11 xác định kết nối vô tuyến cho các nút cố định, cầm
tay, và các nút di động trong một khu vực địa lý nhất định. Đặc biệt, chuẩn này xác
định một giao diện giữa người dùng vô tuyến và điểm truy nhập vô tuyến cũng như
giữa các người dùng vô tuyến. Như ở bất cứ tiêu chuẩn IEEE 802.x nào như 802.3
(CSMA) và 802.5 (token ring), chuẩn 802.11 định nghĩa cả lớp vật lý (PHY) và lớp
điều khiển truy nhập môi trường (MAC). Tuy nhiên, lớp MAC 802.11 cũng thực
hiện các chức năng liên quan đến các giao thức lớp cao hơn (ví dụ như quá trình
phân mảnh, sửa lỗi, quản lý di động, và bảo vệ công suất). Các chức năng này cho
phép lớp MAC 802.11 che khuất các đặc tính của lớp vật lý vô tuyến PHY đối với
các lớp cao hơn.
24
Đồ án tốt nghiệp
Nút di động
Nút di động
Nút di động Nút di động
Bộ dịch vụ cơ sở

Hình 2.2: Các bộ dịch vụ cơ sở trong mạng độc lập
2.4 . Mô hình tham chiếu 802.11 cơ sở
Như ở trong Hình 2.3, lớp vật lý PHY được chia thành hai phân lớp. Phân lớp phụ
thuộc môi trường vật lý PMD xử lý các thuộc tính của môi trường vô tuyến (tức là các
phương pháp trải phổ DSSS, FHSS, hoặc DFIR) và xác định cách phát và thu dữ liệu
thông qua môi trường (ví dụ như điều chế và mã hoá). Phân lớp hàm hội tụ lớp vật lý
PLCP xác định phương pháp chuyển đổi các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC
vào một khuôn dạng gói thích hợp cho phân lớp PMD. Nó cũng có thể thực hiện cảm
biến sóng mang (ấn định kênh) cho phân lớp MAC. Phân lớp MAC xác định cơ chế
truy nhập cơ sở (dựa trên CSMA) cho các nút di động để truy nhập vào môi trường vô
tuyến (xem phần 2.5). Nó cũng có thể thực hiện quá trình phân mảnh và mã hoá gói dữ
liệu. Việc quản lý phân lớp vật lý PHY liên quan đến quá trình nhận các điều kiện liên
kết khác nhau và duy trì thông tin quản lý lớp vật lý cơ sở MIB. Việc quản lý phân lớp
MAC giải quyết các vấn đề như đồng bộ hoá, quản lý công suất, kết hợp và tái kết
hợp. Ngoài ra, nó duy trì phân lớp MAC MIB. Việc quản lý trạm xác định các phân
lớp quản lý lớp vật lý PHY và lớp MAC tương tác với nhau như thế nào.
2.5 .Lớp Vật lý IEEE 802.11
Lớp vật lý PHY cho phép ba tuỳ chọn truyền dẫn đảm bảo các mạng WLAN
có thể được triển khai trong các vùng phủ khác nhau từ phạm vi một căn phòng cho
đến phạm vi toàn khuôn viên của một trường đại học. Các tuỳ chọn này bao gồm
25