Tìm Hiểu, Nghiên Ứu Ông Nghệ Mạng Không Dây Và Đề Xuất Mô Hình Ứng Dụng.pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.16 MB, 110 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA H NI
------------------------
Luận văn thạc sĩ khoa học
Ngành: Xử lý thông tin & truyền thông
Tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ
mạng không dây và đề xuất
mô hình ứng dụng
hoàng văn quang
Hà nội 2006
Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131449511000000
Luận văn Thạc sĩ
-1-
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của bản thân
dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Kim Khánh. Nếu có gì sai phạm tơi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Người làm cam đoan
Hoàng Văn Quang
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
-2-
Luận văn Thạc sĩ
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................. 6
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................... 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ....................................................... 7
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY ............................ 11
1.1 KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ........................................ 11
1.2 MƠ HÌNH KẾT NỐI ......................................................................... 13
1.2.1 Mơ hình kết nối Wi-Fi ................................................................ 13
1.2.2 Kết nối Điểm - Điểm (Peer to Peer Mode) ................................ 14
1.2.3 Kết nối Điểm - Đa điểm (Infrastructure Mode) .......................... 15
1.2.4 Kết nối dạng Lưới (Mesh) .......................................................... 16
1.3 CÁC DỊCH VỤ ................................................................................. 17
1.3.1 Nhóm sử dụng cho mạng dùng riêng .......................................... 17
1.3.2 Nhóm sử dụng cho phục vụ ở các điểm cơng cộng .................... 18
1.3.3 Nhóm sử dụng cho phủ sóng thị trấn và thành phố nhỏ .............. 19
1.4 CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ........................................................... 20
1.4.1 Kỹ thuật điều chế trải phổ (Spread Spetrum technique) .............. 21
1.4.2 Điều chế dãy trực tiếp (DS) ........................................................ 22
1.4.3 Kỹ thuật điều chế phân chia theo tần số trực giao OFDM .......... 25
1.5 MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TIỂU BIỂU CHO WLAN ...... 27
1.5.1 IEEE 802.x sử dụng mô hình 7 lớp OSI ..................................... 27
1.5.2 IEEE 802.11 ............................................................................... 28
1.5.3 IEEE 802.11b ............................................................................. 29
1.5.4 IEEE 802.11a ............................................................................. 30
1.5.5 IEEE 802.11g ............................................................................. 30
1.5.6 IEEE 802.11n ............................................................................. 30
1.5.7 HiperLAN .................................................................................. 31
1.5.8 Các tiêu chuẩn khác ................................................................... 32
1.6 VẤN ĐỀ TẦN SỐ ............................................................................. 33
1.6.1 Dải tần sử dụng .......................................................................... 33
1.6.2 Khả năng tái sử dụng tần số và nhiễu của Wi-Fi ........................ 37
1.7 CHUYỂN VÙNG .............................................................................. 40
1.8 VẤN ĐỀ BẢO MẬT ......................................................................... 40
1.8.1 Xác thực qua hệ thống mở (Open Authentication)...................... 40
1.8.2 Xác thực qua khoá chia sẻ (Shared-key Authentication) ............. 42
1.8.3 Bảo mật dữ liệu thông qua WEP (Wired Equivalent Privacy) .... 44
19T
1 9T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
1 9T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
1 9T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19 T
19T
19 T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
Hoàng Văn Quang
19T
19T
19T
Lớp CH XLTT&TT 2004
-3-
Luận văn Thạc sĩ
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
1.8.4 Bảo mật dữ liệu thông qua EAP ................................................ 45
1.9 QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ .............................................. 45
1.10 SO SÁNH CÔNG NGHỆ WIFI – CÔNG NGHỆ WIMAX ................ 46
1.10.1 Mở đầu ..................................................................................... 46
1.10.2 Thị trường ................................................................................ 47
1.10.3 Kỹ thuật truyền dẫn .................................................................. 48
1.10.4 Băng thông ............................................................................... 50
1.10.5 Điều chế ................................................................................... 50
1.10.6 Mã sửa sai FEC ........................................................................ 51
1.10.7 Hiệu suất sử dụng băng thông .................................................. 51
1.10.8 Giao thức truy cập .................................................................... 51
1.10.9 Bảo mật .................................................................................... 53
1.11 KẾT LUẬN ..................................................................................... 56
CHƯƠNG 2 - ĐÁNH GIÁ THỊ TRƯỜNG VÀ THIẾT LẬP MẠNG
KHÔNG DÂY ............................................................................................. 58
2.1 TÁC ĐỘNG ĐẾN THỊ TRƯỜNG VIỄN THÔNG ............................ 58
2.1.1 Tác động đến dịch vụ truy nhập Internet .................................... 59
2.1.2 Tác động đến thị trường thông tin di động ................................. 59
2.2 KINH NGHIỆM TRIỂN KHAI TRÊN THẾ GIỚI ............................. 60
2.3 NHU CẦU PHÁT TRIỂN WLAN TẠI VIỆT NAM .......................... 64
2.3.1 Đánh giá nhu cầu thị trường ....................................................... 64
2.3.2 Hiện trạng triển khai và nhu cầu của các doanh nghiệp .............. 65
2.4 LẮP ĐẶT MẠNG KHÔNG DÂY ..................................................... 68
2.4.1 Giới thiệu ................................................................................... 68
2.4.2 Lựa chọn các thiết bị .................................................................. 69
2.4.2.1 Router Wi-Fi ....................................................................... 69
2.4.2.2 Card mạng Wi-Fi ................................................................. 70
2.4.2.3 Access Point ........................................................................ 71
2.4.2.4 Máy chủ in ấn ...................................................................... 72
2.4.2.5 Cầu nối Wi-Fi ...................................................................... 73
2.4.2.6 Carmera không dây ............................................................. 73
2.4.2.7 Thiết bị nghe nhạc và xem phim .......................................... 74
2.4.2.8 Router du lịch ...................................................................... 74
2.4.2.9 Lựa chọn Antenna ............................................................... 75
2.4.3 Chọn vị trí lắp đặt thiết bị ....................................................... 76
2.4.5 Thiết lập mạng không dây .......................................................... 77
2.4.6 Bảo mật hệ thống ....................................................................... 80
2.4.7 Xử lý sự cố mạng ....................................................................... 82
2.5 KẾT LUẬN ....................................................................................... 83
19T
19 T
19T
19T
19T
1 9T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
Hoàng Văn Quang
19T
19 T
Lớp CH XLTT&TT 2004
-4-
Luận văn Thạc sĩ
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
CHƯƠNG 3 - ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CHO TRƯỜNG ĐẠI
HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI .................................................................. 84
3.1 NHU CẦU VỀ SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC PHỦ SĨNG ................. 84
3.2 MƠ HÌNH KẾT NỐI CHO TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP ............. 85
3.2.1 Các thơng số kỹ thuật của Wi-Fi ................................................ 85
3.2.2 Mơ hình đấu nối cơ bản .............................................................. 86
3.2.3 Mơ hình phủ sóng cho toàn trường ............................................. 86
3.2.3.1 Sơ đồ mặt bằng .................................................................... 86
3.2.3.2 Mơ hình phủ sóng ................................................................ 88
3.2.3.3 Cơ sở phân tích ................................................................... 88
3.2.4 Mơ hình phủ sóng riêng từng tịa nhà ......................................... 89
3.2.4.1 Mơ hình phủ sóng Nhà A10 ................................................ 89
3.2.4.2 Mơ hình kết nối giữa các tịa nhà ......................................... 94
3.2.4.3 Mơ hình kết nối khơng dây mỗi tầng trong tịa nhà .............. 95
3.2.4.4 Mơ hình phủ sóng các phịng thư viện ................................ 96
3.2.4.5 Mơ hình phủ sóng các lớp học ............................................ 98
3.2.4.6 Mơ hình phủ sóng phịng họp ............................................. 98
3.3 TRIỂN KHAI WIMAX KẾT HỢP WIFI ............................................. 99
3.3.1 Mở đầu ....................................................................................... 99
3.3.2 Lợi ích của cơng nghệ WiMax ................................................ 100
3.3.3 Cấp phép lắp đặt ...................................................................... 100
3.3.4 Giải pháp triển khai mạng WiMax ........................................... 103
3.3.5 Hai mạng WiFi và WiMax đan xen .......................................... 104
3.4 KẾT LUẬN ..................................................................................... 108
KẾT LUẬN .............................................................................................. 106
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
19T
19T
19T
19T
19 T
19T
19T
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
-5-
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cám ơn:
Ts. Nguyễn Kim Khánh đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong
thời gian làm luận văn.
Trung tâm Đào Tạo và Bồi Dưỡng sau Đại Học - Trường Đại học Bách
khoa Hà nội.
Các Thầy, Cô giáo trong Khoa Công nghệ Điện tử Trường Đại học
Công nghiệp Hà nội, đã giúp đỡ tôi về mặt thời gian.
Các Thầy, Cô giáo Trung tâm tin học APTECH Trường Đại học Công
nghiệp Hà nội đã tạo điều kiện về mặt thiết bị để tơi hồn thành được luận
văn này.
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
-6-
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAA
AP
BRAN
DSSS
EAP-SIM
ETSI
FH
FHSS
GMSK
GSM
Access, Authorisation and
Accounting
Access Point
Broadband Radio Access
Network
Direct Sequence Spread
Spectrum
Extensible Authentication
Protocol SIM
European
Telecomminications
Standards Institute
Frequency Hoping
Frequency Hopping Spread
Spectrum
Gaussian Minimum Shift
Keying
Global System for Mobile
HIPERLAN High PERformance LAN
IEEE
OSI
PHY
Institue of Electrical and
Electronics Engineers
Internet Protocal
Industrial, Scientific and
Medical
Local Area Network
Orthogonal Frequency
Devision Multiplex
Open System Interface
PHYsical layer
PN
WAN
WiFi
Pseudo Noice
Wide Area Network
Wireless Fidelity
WLAN
Wireless Local Area
Network
Wireless Medium
IP
ISM
LAN
OFDM
WM
Hoàng Văn Quang
Truy nhập, nhận thực và quản lý
Điểm truy nhâp
Tên mạng truy nhập vô tuyến
băng rộng do châu Âu khởi xướng
Trải phổ dãy trực tiếp
Giao thức nhận thực thông qua
thẻ SIM của di động
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu
Nhảy tần
Trải phổ nhảy tần
Điều chế dịch pha Gaussian cực
tiểu
Mạng thông tin di động mặt đất
sử dụng băng tần 900/1800 MHz
Mạng máy tính không dây do
ETSI khởi xướng
Viện nghiên cứu kỹ thuật điện điện tử Mỹ
Giao thức Internet
Băng tần dành cho công nghiệp,
khoa học, y tế
Mạng máy tính nội bộ
Kỹ thuật ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao
Giao diện hệ thống mở
Lớp vật lý
Nhiễu giả
Mạng diện rộng
Hiệp hội xác nhận tiêu chuẩn sản
phẩm tương thích 802.11b
Mạng nội bộ khơng dây nội hạt
Mơi trường vô tuyến
Lớp CH XLTT&TT 2004
-7-
Luận văn Thạc sĩ
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5
Bảng 1.6
Bảng 1.7
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Kênh không chồng lẫn băng tần ISM 2.4Ghz .............................. 29
Đặc tính cơ bản của các tiêu chuẩn tiêu biểu .............................. 31
Quy định công suất phát sử dụng băng tần ISM 2.4 GHz ............. 33
Các kênh tần số sử dụng ở băng tần U-NII 5 GHz ....................... 35
Quy định về công suất phát cực đại ở băng tần U-NII của Mỹ ..... 36
Các kênh tần số của tiêu chuẩn 802.11b ...................................... 37
Tóm tắt các thơng số kỹ thuật WiFi và WiMax............................ 55
Thông số của AP ......................................................................... 94
Dải tần của một số vùng trên thế giới ........................................ 101
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Cấu hình mạng Wi-Fi .................................................................. 14
Hình 1.2 Mơ hình kết nối Point – to – Point .............................................. 14
Hình 1.3 Mơ hình kết nối Point – to –MultiPoint ....................................... 15
Hình 1.4 Mơ hình kết nối dạng Mesh ........................................................ 16
Hình 1.5 Nguyên lý trải phổ ..................................................................... 22
Hình 1.6 Nguyên lý trải phổ dãy trực tiếp ................................................. 23
Hình 1.7 Phổ của tín hiệu OFDM ............................................................. 26
Hình 1.8 Quan hệ giữa mơ hình OSI và tiêu chuẩn 802.x ......................... 28
Hình 1.9 Sử dụng băng tần U-NII cho kỹ thuật OFDM ............................ 36
Hình 1.10 Phân bổ các kênh tần số trên trục tần số ..................................... 38
Hình 1.11 Tái sử dụng tần số của Wi-Fi ..................................................... 38
Hình 1.12 Trường hợp triển khai AP cho nhà nhiều tầng ........................... 39
Hình 1.13 Cấu trúc từ mã .......................................................................... 44
Hình 1.14 Secure Broadband Wireless Network ........................................ 54
Hình 2.1 Mơ hình kết nối của VDC triển khai dịch vụ WiFi@VNN .......... 66
Hình 2.2 Linksys WRT54GS Wireless-G Broadband Router .................... 69
Hình 2.3 Các loại card Wireless ................................................................ 71
Hình 2.4 Linksys WPS54GU2 Wireless-G PrintServer ............................. 72
Hình 2.5 Kiểm tra chất lượng phát sóng ................................................... 78
Hình 2.6 Cơng cụ Wireless Zero của Windows XP ................................... 79
Hình 2.7 Cửa sổ cấu hình Card mạng khơng dây ....................................... 80
Hình 3.1 Mơ hình phủ sóng cơ bản ............................................................ 86
Hình 3.2 Sơ đồ mặt bằng Trường ĐHCN .................................................. 87
Hình 3.3 Mơ hình phủ sóng Trường ĐHCN Hà nội ................................... 88
Hình 3.4 Mơ hình phủ sóng trung tâm cơng nghệ cao và thư viện ............. 90
Hình 3.5 Mơ hình truyền dẫn AP ............................................................... 91
Hình 3.6 Mơ hình phủ sóng trong từng tịa nhà ......................................... 95
Hình 3.7 Kết nối không dây mỗi tầng ........................................................ 96
19TU
U19T
19TU
U1 9T
19TU
U1 9T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19 T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
19TU
U19T
U19T
19TU
U19 T
19TU
U19T
19TU
19TU
U19T
U19T
19TU
U19 T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19 T
19TU
U19 T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
19TU
U19 T
U19 T
19TU
19TU
Hoàng Văn Quang
U19T
U19T
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
-8-
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Hình 3.8 Mơ hình phủ sóng phịng thư viện ............................................. 97
Hình 3.9 Mơ hình phủ sóng các lớp học .................................................. 98
Hình 3.10 Mơ hình phủ sóng phịng họp .................................................... 99
Hình 3.11 Triển khai kết hợp giữa Backhaul và Last mile ....................... 100
Hình 3.12 Triển khai khi 2 mạng ở gần nhau ........................................... 102
Hình 3.13 Triển khai mạng khơng dây .................................................... 103
Hình 3.14 Sự đan xen của các mạng không dây khác nhau ..................... 105
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19T
19TU
U19 T
19TU
19TU
19TU
Hoàng Văn Quang
U19 T
U19T
U19T
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
-9-
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
MỞ ĐẦU
Ngày nay, rất dễ nhận thấy các xu hướng phát triển của thị trường viễn
thông:
Thứ nhất, số lượng các thiết bị mà một người dùng có khả năng kết nối
với mạng viễn thơng tăng nhanh nhóng. Từ máy tính để bàn đến máy tính
xách tay, thiết bị cầm tay (PDA) và điện thoại di động đều được thiết kế đủ
nhỏ để có thể mang theo bên người và đều có thể kết nối với nhau cũng như
kết nối với mạng Internet.
Thứ hai, xu hướng thu nhỏ khoảng cách giữa các lĩnh vực thông tin,
thông tin thoại (Tele communication) và thông tin dữ liệu (Data
communicaion). Cả hai đang hội tụ làm một, một cuộc thoại có thể qua mạng
số liệu và ngược lại, cả hai đang phát triển mạnh mẽ về mặt kỹ thuật. Trong
lĩnh vực truyền thông truyền thống, các hệ thông thông tin di động đang phát
triển lên hệ thống thông tin di động thế hệ 3. Trong lĩnh vực truyền số liệu,
truy cập không dây được xem là động lực cho sự phát triển của các tiêu
chuẩn chung cho mạng cục bộ không dây WLAN, mà tiêu biểu là họ tiêu
chuẩn 802.11x của IEEE (còn được gọi là Wi-Fi). Tất cả các xu hướng này
đang làm phong phú cho môi trường đa truy nhập và làm thay đổi thị trường
viễn thơng trong nước cũng như của thế giới nói chung.
Nội dung luận văn bao gồm 3 chương, trong đó:
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan mạng không dây
Chương 2: Đánh giá nhu cầu sử dụng và thiết lập mạng không dây
Chương 3: Đề xuất mơ hình ứng dụng cho Trường ĐHCN HN
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 10 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Luận văn nghiên cứu tổng quan về công nghệ không dây, kinh nghiệm
và triển khai của các nước trên thế giới và hiện trạng của Việt nam. Luận văn
cũng đưa ra các kiến nghị đề xuất áp dụng tại Trường Đại học Công nghiệp
Hà nội hiện tại và tương lai.
Tuy nhiên do thời gian và khẳ năng còn hạn chế nên luận văn này cịn
nhiều thiếu sót. Rất mong được sự góp ý bổ sung của các Thầy, Cơ giáo.
Hà nội, Ngày tháng 10 năm 2006
Học viên
Hoàng Văn Quang
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 11 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Chương 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY
1.1 KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Liên minh Wi-Fi (Wiless Fidelity) là tổ chức quốc tế phi lợi nhuận
được thành lập năm 1999 để chứng nhận khả năng cùng hoạt động của các
sản phẩm mạng máy tính nội bộ khơng dây WLAN (Wireless Local Area
Network) dựa trên dòng tiêu chuẩn IEEE 802.x.
Cùng với sự phát triển rất nhanh các mạng Wi-Fi trên thế giới (Wi-Fi
Networking hoặc Hotspot) và việc hạ giá thành của các thiết bị được cấp
chứng nhận Wi-Fi, Wi-Fi còn được hiểu như là khả năng cho phép truy nhập
Internet băng rộng không dây dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11b. Wi-Fi cho
phép tốc độ truyền số liệu theo lý thuyết đạt 11 Mbps trong bán kính 50 đến
100 m với cơng suất bức xạ đẳng hưởng tương đương (EIRP) 100mW ở tần
số 2.4 MHz.
Mặt khác, ngoài khả năng sử dụng dịch vụ truy nhập Internet, các sản
phẩm Wi-Fi được sử dụng rộng rãi như là một giải pháp mạng thay thế mạng
LAN có dây của các Cơng ty, Trường học, Trung tâm hội nghị, Nhà riêng và
các mục đích khác.
Mạng máy tính cục bộ khơng dây (WLAN) được xem như là một
mạng máy tính cục bộ (LAN) sử dụng phương thức truyền dẫn vô tuyến để
truyền và nhận số liệu. Các mạng máy tính cục bộ khơng dây thời kỳ đầu sử
dụng băng tần 2.4 GHz ở băng tần được dành cho các ứng dụng trong công
nghiệp, khoa học và y tế ISM (Industrial, Scientific, and Medical), nơi mà
các thiết bị khác như máy điện thoại kéo dài, lị vi sóng, thiết bị điều khiển
gia đình, v.v. cùng hoạt động.
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 12 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Cho đến năm 1997, khi IEEE (Institute of Electical and Electronics
Engineer) ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật 802.11 cho các thiết bị WLAN hoạt
động ở phổ tần 2.4 GHz, một chuẩn cơng nghiệp cho các thiết bị WLAN
được hình thành. Ban đầu, các mạng WLAN có tốc độ truyền số liệu 1 hoặc 2
Mbps đã đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của các ứng dụng hiện thời, tuy
nhiên, tỏ ra chậm hơn nhiều với các ứng dụng sử dụng mạng nội bộ LAN có
tốc độ 10 hoặc 100 Mbps. Hai năm sau, tiêu chuẩn 802.11b đạt tốc độ truy
nhập WLAN lên 11 Mbps và đưa WLAN lên ngang hàng cùng mạng LAN
tiêu chuẩn.
Trong cùng năm 1999, nhiều công ty trong ngành cơng nghiệp máy
tính nhận ra rằng kỹ thuật WLAN đã trưởng thành và có tốc độ truyền số liệu
đáp ứng được các ứng dụng đòi hỏi tốc độ truy nhập lớn đã thành lập liên
minh WECA - Wireless Ethernet Compatibility Alliance, sau này đổi tên
thành liên minh Wi-Fi, để hỗ trợ cho sự phát triển của các sản phẩm dựa trên
dòng tiêu chuẩn 802.11b. Hiệp hội này đã xây dựng biểu tượng Wi-Fi để xác
nhận các sản phẩm có thể cùng hoạt động trong mơi trường WLAN. Chứng
nhận Wi-Fi đã đảm bảo cho sự phát triển nhanh chóng của các sản phẩm trên
tiêu chuẩn 802.11b và mở ra thời kỳ bùng nổ thị trường của sản phẩm
802.11b trong cả thị trường gia đình và thương mại.
Tuy nhiên, cùng với sự phát triển nhanh chóng của các điểm nóng trên
tồn thế giới, Wi-Fi cũng đang đứng trước các thách thức mà xem ra khơng
dễ vượt qua như: hồn thiện về mặt tiêu chuẩn kỹ thuật, khả năng tính cước,
chuyển vùng, bảo mật v.v.
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 13 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
1.2 MƠ HÌNH KẾT NỐI
1.2.1 Mơ hình kết nối Wi-Fi
Mạng Wi-Fi gồm ba thành phần: Điểm truy cập để cung cấp vùng phủ
sóng cho người sử dụng, mạng truyền dẫn và hệ thống quản lý. Đối với người
sử dụng thì có thể là các máy tính cá nhân (thơng thường là máy xách tay)
với 1 card WLAN, thiết bị PDA hoặc các máy di động hai chế độ. Một số
máy tính xách tay ngày nay, card WLAN được tích hợp trong máy và được
gọi là máy Centrino (dùng hai chuẩn 802.11b/g).
Các máy trạm của mạng Wi-Fi sử dụng bằng tần 2.4 GHz (hoặc 5
GHz) để truyền nhận dữ liệu với các điểm truy nhập (AP - Access Point), và
sử dụng các kỹ thuật điều chế mới như kỹ thuật trải phổ SS (Spread Spetrum)
và phân chia đa tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Devision
Multiplexing) được sử dụng cho điều chế tín hiệu và đa truy nhập. Các AP
được thiết kế như là cổng (Gateway) nối giữa mạng không dây và hạ tầng
mạng hiện có. Mỗi AP đơn cung cấp kết nối cho các thiết bị đầu cuối trong
phạm vi bán kính khoảng hơn 100m trong tầm nhìn thẳng. Trong vùng phủ
của mỗi điểm truy nhập, các thiết bị đầu cuối có thể kết nối với nhau hoặc
truy nhập sử dụng các ứng dụng, tài ngun Internet thơng qua AP.
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
- 14 -
Luận văn Thạc sĩ
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Internet
Hệ thống quản lý truy cập
AP
(Điểm truy nhập)
AP
(Điểm truy nhập)
Ngời sư dơng
Ngêi sư dơng
Ngêi sư dơng
Ngêi sư dơng
Hình 1.1 Cấu hình mạng Wi-Fi
0T2T
Ngồi ra, sử dụng cơng nghệ Wi-Fi có thể trong kết nối LAN-to-LAN
bằng hình thức điểm-điểm hoặc điểm - đa điểm với an-ten có định hướng để
tăng khoảng cách phục vụ.
1.2.2 Kết nối Điểm - Điểm (Peer to Peer Mode)
Hình1.2 Mơ hình kết nối Point – to – Point
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 15 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Đây là phương pháp truyền thông tin theo kiểu một nguồn phát/thu
truyền thông tin tới một trạm thu/phát. Ưu điểm chính của phương pháp này
là tốc độ kết nối cao, bán kính kết nối rộng, tính bảo mật, đảm bảo thơng
lượng kết nối theo thiết kế và giảm chi phí hệ thống cho các cơ chế bảo toàn
kết nối khi băng thơng thay đổi. Trong mơ hình kết nối này khơng có AP. Hai
hay nhiều khách hàng khơng dây, những người truyền tin theo kiểu phi thể
thức hình thành nên một tập dịch vụ căn bản độc lập (Independent Basic
Service Set - IBSS). Kiểu phi thể thức được dùng để kết nối các khách hàng
khơng dây khi khơng có sự hiện diện của điểm truy nhập không dây.
1.2.3 Kết nối Điểm - Đa điểm (Infrastructure Mode)
Hình1.3: Mơ hình kết nối Point – to –MultiPoint
Đây là phương pháp truyền thông tin theo kiểu: Một nguồn phát/thu
(trạm gốc hay còn gọi là trạm cơ sở) truyền thông tin tới nhiều trạm thu/phát
(trạm khách hàng hay còn gọi là trạm xa CPE ) trong cùng một thời điểm.
Trong các hệ thống truyền dẫn ở tần số cao (băng thơng lớn) thì mơ hình này
là hữu hiệu vì sẽ làm giảm chi phí cho tồn bộ hệ thống. Mơ hình này chủ
yếu được sử dụng tại các khu vực có mật độ tập trung khách hàng cao như
trong thành phố, khu cơng nghiệp...
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
- 16 -
Luận văn Thạc sĩ
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
Về mặt quản lý, mơ hình Điểm-Đa điểm có số hữu hạn CPE. Cục tần
số có thể thu tiền tính trên đầu từng CPE, quản lý chính xác vị trí của từng
CPE. Một điểm truy nhập khơng dây đơn có khả năng hỗ trợ một hoặc nhiều
khách hàng không dây được gọi là một Tập dịch vụ căn bản (Basic Service
Set BSS ). Tập gồm hai hoặc nhiều hơn các điểm truy nhập không dây được
kết nối tới cùng một mạng có dây được gọi là Tập dịch vụ mở rộng
(Extended Service Set). Một ESS là một phân đoạn mạng logic đơn (còn
được gọi là một mạng con) và được nhận dạng bởi chỉ số nhận dạng dịch vụ
của nó ( Service Set Identifier - SSID)
1.2.4 Kết nối dạng Lưới (Mesh)
Hình1.4 Mơ hình kết nối dạng Mesh
Mơ hình lưới mang bản chất của mạng tế bào nên có tính chất chuyển
giao. Cơ chế hoạt động như sau: khi một CPE di chuyển ra khỏi 1 AP và sang
vùng phủ sóng của 1 AP khác thì AP mới sẽ Chứng thực được CPE là một
thành viên trong mạng và làm một số thủ tục cần thiết để vẫn duy trì kết nối
cho CPE đó.
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 17 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
1.3 CÁC DỊCH VỤ
Các dịch vụ dựa trên kỹ thuật mạng nội bộ không dây WLAN được
phân chia thành ba nhóm chính:
- Nhóm sử dụng cho mạng dùng riêng (Cơng ty, Trường học, Viện
nghiện cứu hoặc cho cá nhân).
- Nhóm sử dụng cho phục vụ ở các điểm công cộng (“điểm nóng”).
- Nhóm sử dụng cho phủ sóng thị trấn và thành phố.
1.3.1 Nhóm sử dụng cho mạng dùng riêng
- Thiết lập mạng cục bộ:
Đối với mạng dùng riêng có thể sử dụng kỹ thuật WLAN để thiết lập
mạng thay vì sử dụng thiết lập hệ thống cáp để dùng chung truy nhập Internet
hoặc kết nối với các thiết bị không dây để truyền dẫn dữ liệu và kết nối giữa
chúng với nhau. Những mạng này cũng có thể sử dụng để kết nối giữa các tòa
nhà với nhau (trong phạm vi hàng chục mét), ví dụ như ở các giảng đường
của Trường Đại học hoặc trong các phòng hội nghị, phòng khách của các
doanh nghiệp.
- Sử dụng cho các nhân:
Mục đích chính là thiết lập mạng cá nhân khơng dây ở nhà thay vì phải
thiết lập hệ thống cáp cho kết nối giữa các máy tính (đặc biệt là máy tính
xách tay) để có thể dùng chung truy nhập Internet. Tuy nhiên, ý tưởng sử
dụng cho các ứng dụng điện thoại Internet còn đang ở trong giai đoạn nghiên
cứu, phát triển (mà nguyên nhân chính là chất lượng dịch vụ chưa đảm bảo).
Hoàng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 18 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
1.3.2 Nhóm sử dụng cho phục vụ ở các điểm cơng cộng (“ Điểm nóng”)
Có ba loại hình dịch vụ được đề cập nhiều trong cung cấp dịch vụ ở
nơi công cộng (Truy nhập Internet, dịch vụ thông tin nội bộ và các ứng dụng
đa phương tiện) và được gọi là điểm nóng. Thơng thường các vị trí này là sân
bay, nhà ga, siêu thị, khách sạn, trung tâm hội nghị, trung tâm giải trí, quán
cà phê và nhà hàng.
Các thiết bị đầu cuối sử dụng dịch vụ này khá đa dạng: máy tính xách
tay, thiết bị điện tử cá nhân và các máy di động.
Các loại hình dịch vụ được đề cập:
- Dịch vụ truy nhập Internet:
Cung cấp khả năng truy nhập Internet và sử dụng ứng dụng trên
Internet như messaging, duyệt Web, chơi trò chơi qua mạng, mạng riêng ảo.
- Úng dụng đa phương tiện:
Các ứng dụng đa phương tiện như âm thanh, phát hình quảng bá được
cung cấp qua mạng không dây với tốc độ cao. Tuy nhiên, để đảm bảo dịch vụ
thì mỗi ơ phủ sóng (cell) cần giới hạn số lượng người truy cập là 20 hoặc 30.
- Dịch vụ thông tin:
Dịch vụ này cung cấp cho người sử dụng các thông tin và các bản tin
nội bộ. Ví dụ là lịch trình hoặc các thông tin khác liên quan đến giao thông
(sân bay, nhà ga, tàu điện ngầm) hoặc các thơng tin thương mại.
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
Luận văn Thạc sĩ
- 19 -
Nghiên cứu - Ứng dụng WiFi
1.3.3 Nhóm sử dụng cho phủ sóng thị trấn và thành phố nhỏ
Việc sử dụng kỹ thuật WLAN cho phủ sóng trên diện tích rộng là một
trong những vấn đề gây nhiều bàn cãi nhất và ưa thích nhất ở các diễn đàn về
phát triển của WLAN nói chung và Wi-Fi nói riêng.
Các nhà khai thác di động thường coi kỹ thuật WLAN có vùng phủ
sóng quá hẹp (vài chục mét), và họ không đề cập đến việc sử dụng kỹ thuật
này để thiết lập mạng viễn thông công cộng. Người ta cho rằng nếu áp dụng
kỹ thuật này cho mảng cơng cộng có thể phải đối mặt với một vấn đề rất khó
giải quyết là đảm bảo chất lượng dịch vụ do băng tần là băng tần tự do và
phải chia sẻ cho một số lượng rất lớn người dùng. Tuy nhiên, người ta lại
quan tâm đến kỹ thuật này ở khía cạnh khác là khả năng cạnh tranh về giá
của các thiết bị WLAN. Mặc dù vậy, các nhà khai thác di động cùng chỉ chú
ý đến sử dụng kỹ thuật này cho mảng thị trường là những nơi có mật độ th
bao cao (điểm nóng) mà thơi.
Tuy nhiên, các nhà cung cấp dịch vụ mạng mạch vòng vơ tuyến (WLL)
thì coi WLAN là khả năng để thiết lập mạng cơng cộng cho ở các thành phố
nhỏ (ít hơn 50.000 dân) để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet.
Mặc dù vậy, việc sử dụng kỹ thuật WLAN để hỗ trợ cho phát triển
dịch vụ Intenet ở các vùng nông thôn lại được đề cập nhiều nhất, nơi mà các
nhà khai thác viễn thông không không cung cấp dịch vụ Internet tốc độ cao.
Thế mạnh của WLAN là việc triển khai việc cung cấp dịch vụ tương đối dễ
dàng: giá thành thiết bị thấp, dễ sử dụng, quản lý và khai thác. Một trở ngại
lớn nhất cho phát triển theo hướng này là các quy định về pháp lý hiện hành
không cho phép tự phát triển mạng để cung cấp dịch vụ theo hình thức tự
phát mà khơng có sự tham gia của các hãng viễn thơng.
Hồng Văn Quang
Lớp CH XLTT&TT 2004
