luận nghiên cứu về mạng không dây và viết ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
XW






KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP



NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG KHÔNG DÂY
VÀ VIẾT ỨNG DỤNG











SINH VIÊN THỰC HIỆN : ĐINH NGUYỄN VŨ PHÚC

MSSV : 02110166
SINH VIÊN THỰC HIỆN :

NGUYỄN VĂN TÂM
MSSV : 02110095

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S VŨ THANH HIỀN










TP. HỒ CHÍ MINH – 2007

LỜI CẢM ƠN

Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn:
Thạc sĩ, Thầy Vũ Thanh Hiền, giảng viên- trưởng khoa, khoa Công nghệ thông tin
trường Đại học HUFLIT đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình
thực hiện đề tài.

Các thầy, cô khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.
HCM đã trang bị cho chúng em những kiến thức quý báo trong quá trình học tập.

Các thầy, cô trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. HCM đã trang bị những kiến
thức quý báo cho chúng em trong quá trình học tập.

Các bạn khoa Công nghệ thông tin, khóa 2002 đã đồng hành cùng chúng tôi

trong suốt thời gian qua.











Khóa luận tốt nghiệp Trang 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT:

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 3

Tp. HCM, ngày tháng năm
Giáo viên hướng dẫn













GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

NHẬN XÉT:

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 5

Tp. HCM, ngày tháng năm

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 6
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 4
MỤC LỤC 6
DANH MỤC HÌNH 9
LỜI MỞ ĐẦU 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 11
1.1 Mở đầu 11
1.2 Phân loại mạng không dây 11
1.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây 12
1.4 Sơ nét về một số mạng không dây 12
1.4.1 WPAN 12
1.4.2 WLAN 14
1.4.3 WMAN (công nghệ WiMax) 14
CHƯƠNG 2. MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY 25
2.1 Tổng quan về WLAN 25
2.1.1 Giới thi
ệu 25
 Một số khái niệm ban đầu 26
2.1.2 Các thiết bị cơ bản và các ứng dụng của hệ thống WLAN 31
2.1.3 Ưu, nhược điểm của WLAN 40
2.2 Các chuẩn thông dụng của WLAN 41
2.2.1 Các chuẩn IEEE 802.11 41
2.2.2 HiperLAN 62

2.2.3 Các chuẩn khác 65
2.2.4 Bản tóm tắt các chuẩn 66
CHƯƠNG 3: BẢO MẬT MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY 68
3.1 Giới thiệu 68
 Một số hình thức tấn công xâm nhập mạng không dây phổ biến 69
a) Tấn công không qua chứng th
ực 69
b) Tấn công truyền lại 70
c) Giả mạo AP 71
d) Tấn công dựa trên sự cảm nhận sóng mang lớp vật lý 71
e) Giả địa chỉ MAC 73
f) Tấn công từ chối dịch vụ 73
3.2 Các phương pháp bảo mật cho mạng Wireless LAN 73
3.2.1 Firewall, các phương pháp lọc 74
3.2.2 Xác thực 79
3.2.3 Mã hóa dữ liệu truyền 83
 Một số sai lầm phổ biến về bảo mật cho mạng LAN không dây 89

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 7
CHƯƠNG 4. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG VIỆC THIẾT KẾ, TRIỂN KHAI VÀ SỬ
DỤNG HỆ THỐNG WLAN 91
4.1 Phương pháp triển khai lắp đặt Access Point 91
4.1.1 Xem xét trước khi thiết kế 91
4.2 Triển khai AP 95
4.2 Các vấn đề liên quan khi sử dụng WLAN 98
4.2.1 Nút ẩn 98
4.2.2 Theo dõi công suất 99
4.2.3 Các nguồn nhiễu vô tuyến 100

4.2.4 Các vật cản lan truyền tín hiệu 100
4.3 Một số phương pháp nâng cao chất lượng WLAN 101
4.3.1 Xây dựng cấu hình đa kênh 101
4.3.2 Khai thác đa kênh cho WLAN 2,4 GHz, WLAN DSSS 2,4 GHz 102
4.3.3 Gi
ảm tốc độ dữ liệu (Fall back) 102
4.3.4 Lọc lưu lượng mạng 102
4.3.5 Phủ sóng và chuyển vùng 103
4.3.6 Cân bằng tải 104
4.3.7 Bảo vệ truy nhập vô tuyến 105
4.4 Vài nét về các điểm HotSpot 105
4.5 Khắc phục một số khó khăn khi sử dụng mạng không dây 106
4.6 Tình hình sử dụng WLAN & WiMax 112
4.6.1 Trên thế giới 112
4.6.2 Tại Việt Nam 114
4.6.3 Thị trường WiFi trong năm 2006 116
CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG MINH HỌA- TRÒ CHƠI CỜ CÁ NGỰA 118
5.1 Giớ
i thiệu 118
5.2 Các chức năng của chương trình “Server Game” 118
5.2.1 Khởi động và ngừng server 118
5.2.2 Khởi tạo game room mới 118
5.2.3 Chọn màu cho quân cờ 118
5.2.4 Sắp bàn cờ 118
5.2.5 Chọn giá trị xí ngầu 119
5.3 Các chức năng của chương trình “Client Game” 119
5.3.1 Kết nối vào server 119
5.3.2 Ngắt kết nối tới server 119
5.3.3 Kết nối vào Game room đã tồn tại 119
5.3.4 Chọn màu cho quân cờ 119

5.3.5 Chọn giá trị xí ngầu 119
5.4 Phân tích thiết kế 120
5.4.1 Server Game 120
5.4.2 Client Game 125
5.4.3 Trò chơi “Cờ Cá Ngựa” 131
5.5 Tổng kết 145

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 8
5.5.1 Các yêu cầu chức năng 145
5.5.2 Yêu cầu chất lượng 146
5.5.2.1 Tính tiến hóa 146
5.5.2.2 Yêu cầu chất lượng 146
5.5.2.3 Tính hiệu quả 146
5.5.3 Tự đánh giá 147
5.5.3.1 Ưu Điểm 147
5.5.3.2 Khuyết điểm 147
CHƯƠNG 6. TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 149
6.1 Kết luận 149
6.2 Hướng phát triển 149
PHỤ LỤC A 151
PHỤ LỤC B 157
TÀI LIỆU THAM KHẢO 163

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 9

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Mô hình ứng dụng cố định của WiMax 16
Hình 2. Các mạng không dây 24
Hình 3. Card mạng không dây sử dụng khe cắm PCI 32
Hình 4. Access Point 33
Hình 5. Access Role 34
Hình 6. Mở rộng mạng 35
Hình 7. Kết nối các toà nhà 36
Hình 8. Dịch vụ dặm cuối 37

Hình 9. Sự di động 38
Hình 10. SOHO Wireless LAN 39
Hình 11. Văn phòng di động 39
Hình 12. IEEE 802.11 và OSI 42
Hình 13. Các lựa chọn chuẩn 802.11b 44
Hình 14. Dải tần 5Ghz 44
Hình 15. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) 45
Hình 16. Hai anten ở mỗi đầu thiết bị giúp chuẩn 802.11n tăng tốc độ không dây
lên gấp bốn lần 49
Hình 17. Cấu trúc c
ơ bản của WirelessLAN 51
Hình 18. Mô hình Ad hoc 52
Hình 19. Mô hình Infrastructure 53
Hình 20. Mô hình ESS 54
Hình 21. Sự kết nối 57
Hình 22. DCF 60
Hình 23. PCF 60
Hình 24. Mô hình OSI và HiperLAN 63
Hình 25. Một người lạ truy cập vào mạng 69
Hình 26. Mô hình bảo mật LAN không dây 74
Hình 27. Lọc địa chỉ MAC 76
Hình 28. Lọc giao thức 79
Hình 29. Mô hình xác nhận 81
Hình 30. Xác nhận 802.1x EAP-TLS 82
Hình 31. 802.1x EAP-TLS trong controller mode 83
Hình 32. Quy trình mã hóa WEP sử dụng RC4 84
Hình 33. Khắc phục lỗ đen Wifi 107
Hình 35. Tránh lỗi Wifi trong Windows XP 110

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Khóa luận tốt nghiệp Trang 10

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời gian gần đây chúng ta thường nghe nói về WiFi và Internet không dây.
Thực ra, WiFi không chỉ được dùng để kết nối Internet không dây mà còn dùng để
kết nối hầu hết các thiết bị tin học và viễn thông quen thuộc như máy tính, máy in,
PDA, điện thọai di động mà không cần dây cáp nối, rất thuận tiện cho người sử
dụng
.
Mạng không dây là một trong những bước tiến lớn nhất của ngành máy tính. Năm
ngoái, hàng chục triệu thiết bị Wi-Fi đã được tiêu thụ và dự báo năm nay sẽ có
khoảng 100 triệu người sử dụng. Con đường phát triển của công nghệ này từ quy
mô hẹp ra phạm vi lớn thực ra mới chỉ bắt đầu cách đây 5 năm
Theo đà phát triển của công nghệ mạng không dây, nhóm chúng em quyết định thực
hiện đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu về mạng không dây và viết ứng dụng” nhằm
mục đích tìm hiểu đồng thời trang bị những kiến thức và tầm nhìn của mình về
mạng không dây, đặc biệt là mạng cục bộ không dây hay còn được gọi là Wireless
LAN. Trên cơ sở đó việc phát triển các ứng dụng trên mạng không dây là không thể
thiếu nên “Trò chơi cờ cá ngựa” cũng là một phần trong đề tài này nhằm minh họa
cho ứng dụng chạy trên môi trường mạng không dây.
Trong quá trình thực hiện đề tài, do hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như kinh
nghiệm thực tế nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong sự đóng góp ý kiến
quý báo của quý thầy cô cùng các bạn để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn


GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY

1.1 Mở đầu
Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một thành phần không thể thiếu đối với
nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ dùng để chia sẻ tài
nguyên trong đơn vị cho đến hệ thống mạng toàn cầu như Internet. Các hệ thống
mạng hữu tuyến và vô tuyến đang ngày càng phát triển và phát huy vai trò của
mình.
M
ặc dù mạng không dây đã xuất hiện từ nhiều thập niên nhưng cho đến
những năm gần đây, với sự bùng nổ các thiết bị di động thì nhu cầu nghiên cứu và
phát triển các hệ thống mạng không dây ngày càng trở nên cấp thiết. Nhiều công
nghệ, phần cứng, các giao thức, chuẩn lần lượt ra đời và đang được tiếp tục nghiên
cứu và phát triển.
Mạng không dây có tính linh hoạt cao, hỗ trợ các thi
ết bị di động nên không
bị ràng buộc cố định về phân bố địa lý như trong mạng hữu tuyến. Ngoài ra, ta còn
có thể dễ dàng bổ sung hay thay thế các thiết bị tham gia mạng mà không cần phải
cấu hình lại toàn bộ topology của mạng. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của mạng
không dây là khả năng bị nhiễu và mất gói tin so với mạng hữu tuyến. Bên cạnh đó,
tốc độ truyền cũng là vấn đề rất đáng quan tâm.
Hiện nay, những hạn chế trên đang dần được khắc phục. Những nghiên cứu
về mạng không dây hiện đang thu hút các viện nghiên cứu cũng như các doanh
nghiệp trên thế giới. Với sự đầu tư đó, hiệu quả và chất lượng của hệ thống mạng

không dây sẽ ngày càng được nâng cao, hứa hẹn những bước phát triển trong tương
lai.

1.2 Phân loại mạng không dây
Đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy
mô và phạm vi triển khai tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến: WPAN IEEE
802.15 (Wireless Personal Area Network), WLAN IEEE 802.11 (Wireless Local

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 12
Area Network), WMAN IEEE 802.16 (Wireless Metropolitan Area Network),
WWAN IEEE 802.20 (Wireless Wide Area Network).

1.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây
Trong các hệ thống mạng hữu tuyến, dữ liệu được truyền từ thiết bị này sang
thiết bị khác thông qua các dây cáp hoặc thiết bị trung gian. Còn đối với mạng
không dây, các thiết bị truyền và nhận thông tin thông qua sóng điện từ, sóng radio
hoặc tín hiệu hồng ngoại. Trong WLAN và WMAN thì sóng radio được sử dụng
rộng rãi hơn.
Tín hiệu được truyền trong không khí trong m
ột khu vực gọi là vùng phủ
sóng. Thiết bị nhận chỉ cần nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị phát thì sẽ nhận
được tín hiệu.

1.4 Sơ nét về một số mạng không dây
1.4.1 WPAN
Kể từ khi Bluetooth được triển khai, đã có rất nhiều lời bàn luận về các mạng
vùng cá nhân không dây. Hầu hết các mối quan tâm đối với mạng PAN đều liên
quan đến việc sử dụng nó trong các điện tho

ại di động thông minh, chẳng hạn như
để đồng bộ hoá với phần mềm máy tính hoặc để sử dụng các tai nghe không dây.
Nó cũng bắt đầu được sử dụng cho các thiết bị như các tai nghe có gắn micro không
dây, với việc truyền âm thanh số cung cấp âm thanh rõ nét.
Việc triển khai công nghệ Bluetooth hiện nay có xu hướng sử dụng nó như
một sự thay thế cáp ngoại vi cho một số lượng hạn chế các thiết bị
, hơn là một công
cụ nhằm cho phép một số lượng lớn các thiết bị trong nhà hoặc văn phòng có thể
giao tiếp trực tiếp.
Những viễn cảnh dài hạn thì lớn hơn nhiều. Nhiều thiết bị gia đình có thể
hưởng lợi từ kết nối không dây. Chúng ta nói đến các bàn điều khiển trò chơi vốn
có thể trò chuyện vô tuyến với các router, các hộp truyền tín hiệu số vố
n có thể
truyền tín hiệu TV số tới máy tính hoặc tới nhiều màn hình trong nhà, các máy chủ

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 13
đường truyền vốn có thể phát quảng bá vô tuyến âm nhạc tới các bộ tai nghe tuỳ ý
nằm trong phạm vi truyền, các máy ảnh vốn có thể giao tiếp trực tiếp với các máy in
và các đầu chơi MP3 cầm tay vốn có thể gửi tệp âm nhạc tới hệ thống âm thanh tại
nhà. Đây là các loại ứng dụng liên thông mà những người tiêu dùng hàng điện tử
mơ. Nhưng Bluetooth không đủ nhanh cho các ứng dụng video, và chắc chắn là
không bao gi
ờ. Bluetooth hiện nay chỉ có khả năng truyền với tốc độ 1 đến 2 Mbit/s
trong một phạm vi khoảng 10m với một công suất ở đầu ra khoảng 100mW. Như
vậy là quá tốt cho âm thanh và cho máy in và các thiết bị nhập nhưng TV số đòi hỏi
một tốc độ tối thiểu 7Mbit/s. Nếu muốn truyền tín hiệu TV độ phân giải cao, phải
cần một hệ thống có khả năng xử lý 20-24Mbit/s.
Công nghệ xuất sắc hiện nay cho các mạng vùng cá nhân là UWB, còn được

biết đến với cái tên 802.15.3a (một chuẩn IEEE khác). Đây được coi là công nghệ
PAN mà tất cả các công nghệ PAN khác phải chịu khuất phục. Lý do chúng được
quan tâm đến vậy là vì UWB có rất nhiều tiềm năng. UWB truyền những đoạn dữ
liệu cực ngắn-ít hơn một nanô giây-qua một dải phổ rộng.
Trong những khoảng cách rất ngắn, công nghệ UWB có khả n
ăng truyền dữ
liệu với tốc độ lên tới 1Gbit/s với một nguồn công suất thấp (khoảng 1mW). Với dải
phổ rộng của nó, UWB ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi suy luận méo hơn các công
nghệ không dây, và bởi vì công suất truyền thấp như vậy, nó gây ra rất ít nhiễu
trong các thiết bị khác.
Phạm vi dự tính của nó chỉ khoảng 10m và vì các vấn đề về chuẩn của nó,
người ta dự tính rằng công nghệ UWB sẽ có một vị trí trong cả phiên bản không dây
của USB và trong sự lặp lại tiếp theo của công nghệ không dây.
Dự báo của Intel (06/2006) và những người ủng hộ UWB khác là UWB sẽ
hoạt động như một loại lớp vận chuyển đa năng cho các ứng dụng không dây phạm
vi ngắn. Trong dự báo này, một phiên bản tương lai của Bluetooth sử dụng UWB
như lớp kiểm soát truy nhậ
p đường truyền và vận chuyển của nó, cũng giống như sử
dụng USB không dây. Các giao thức cấp cao hơn đảm trách việc triển khai cụ thể
ứng dụng. UWB được xem là một thành phần cốt lõi của thế giới được kết nối

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 14
không dây, được điều khiển bởi các chuẩn mở vốn cho phép tất cả các thiết bị giao
tiếp với nhau. ở phạm vi ngắn
Công nghệ UWB có thể được sử dụng trong
WPAN với những vai trò:
• Thay cáp IEEE1394 nối giữa thiết bị điện tử đa phương tiện dân dụng như
máy quay phim, máy chụp hình số, thiết bị phát MP3.

• Thiết lập tuyến bus chung không dây tốc độ cao nối giữa PC với thiết bị
ngoại vi, gồm máy in, máy quét và thiết bị lưu trữ gắn ngoài.
• Thay cáp và Bluetooth trong các thiết bị thế hệ mới, như điện thoại di động
3G, kế
t nối IP/UPnP cho thế hệ thiết bị di động/điện tử dân dụng/máy tính dùng IP.
• Tạo kết nối không dây tốc độ cao cho thiết bị điện tử dân dụng, máy tính và
điện thoại di động.

1.4.2 WLAN
Wireless LAN (Wireless Local Area Network) sử dụng sóng điện từ (thường
là sóng radio hay tia hồng ngoại) để liên lạc giữa các thiết bị trong phạm vi trung
bình. So với Bluetooth, Wireless LAN có khả năng kết nối phạm vi rộng h
ơn với
nhiều vùng phủ sóng khác nhau, do đó các thiết bị di động có thể tự do di chuyển
giữa các vùng với nhau. Phạm vi hoạt động từ 100m đến 500m với tốc độ truyền dữ
liệu trong khoảng 1Mbps-54Mbps (100Mbps). Wireless sẽ được giới thiệu chi tiết
trong chương 2 và chương 3

1.4.3 WMAN (công nghệ WiMax)
WiMax là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access
có nghĩ là khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba.
Công nghệ WiMax, hay còn gọ
i là chuẩn 802.16 là công nghệ không dây
băng thông rộng đang phát triển rất nhanh với khả năng triển khai trên phạm vi rộng
và được coi là có tiềm năng to lớn để trở thành giải pháp “dặm cuối” lý tưởng nhằm
mang lại khả năng kết nối Internet tốc độ cao tới các gia đình và công sở.

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 15

Trong khi công nghệ quen thuộc Wi-Fi (802.11a, b và g) mang lại khả năng
kết nối tới các khu vực nhỏ như trong văn phòng hay các điểm truy cập công cộng
hotspot, công nghệ WiMax có khả năng phủ sóng rộng hơn, bao phủ cả một khu
vực thành thị hay một khu vực nông thôn nhất định. Công nghệ này có thể cung cấp
với tốc độ truyền dữ liệu đến 75 Mbps tại mỗi trạm phát sóng với tầm phủ sóng từ 2
đến 10 km. Với băng thông như vậy, công nghệ này có đủ khả năng để hỗ trợ cùng
lúc (thông qua một trạm phát sóng đơn lẻ) khả năng kết nối của hơn 60 doanh
nghiệp với tốc độ kết nối của đường T1/E1 và hàng trăm gia đình với tốc độ kết nối
DSL.
 Mô hình ứng dụng WiMAX
Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng:
- Mô hình ứng dụng cố
định
- Mô hình ứng dụng di động.

a) Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX)
Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004.
Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các
anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp
tương tự như chảo thông tin vệ tinh.


GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 16

Hình 1. Mô hình ứng dụng cố định của WiMax

Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất
nhiên tín hiệu thu không khỏe bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (theo quy

định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz. Độ rộng băng tầng
là 3,5MHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nói không dây đến
các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền
phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang). WiMAX cố
định có
thể phục vụ cho các loại người dùng (user) như: các xí nghiệp, các khu dân cư nhỏ
lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của
mạng thông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS. Về cách phân bố theo địa
lý, các user thì có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu
vùng xa khó đưa mạng cáp hữu tuyến đến đó.
Sơ đồ kết cấu m
ạng WiMAX được đưa ra trên hình 1. Trong mô hình này bộ
phận vô tuyến gồm các trạm gốc WiMAX BS (làm việc với anten đặt trên tháp cao)
và các trạm phụ SS (SubStation). Các trạm WiMAX BS nối với mạng đô thị MAN
hoặc mạng PSTN


GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 17
b) Mô hình ứng dụng WiMAX di động
Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE
802.16e. Tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn 802.16-2004 hướng tới các
user cá nhân di động, làm việc trong băng tần thấp hơn 6GHz. Mạng lưới này phối
hợp cùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng
phủ sóng rộng. Hy vọng các nhà cung cấp viễn thông hiệp đồng cộng tác để thực
hiện được mạng viễn thông digital truy nhập không dây có ph
ạm vi phủ sóng rộng
thỏa mãn được các nhu cầu đa dạng của thuê bao. Tiêu chuẩn IEEE 802.16e được
thông qua trong năm 2005.

1.4.3.1 Diễn đàn WiMax
Diễn đàn WiMax là một tổ chức của các nhà khai thác và các công ty thiết bị
và cấu kiện truyền thông hàng đầu. Mục tiêu của Diễn đàn WiMax là thúc đẩy và
chứng nhận khả năng tương thích của các thiết bị truy cập vô tuyến băng rộng tuân
thủ chuẩn 802.16 của IEEE và các chuẩ
n HiperMAN của ETSI. Diễn đàn WiMax
được thành lập để dỡ bỏ các rào cản tiến tới việc chấp nhận rộng rãi công nghệ truy
cập vô tuyến băng rộng BWA (Broadband Wireless Access), vì riêng một chuẩn thì
không đủ để khuyến khích việc chấp nhận rộng rãi một công nghệ. Theo mục tiêu
này, Diễn đàn đã hợp tác chặt chẽ với các nhà cung cấp và các cơ quan quản lý để
đảm bảo các hệ thống được Diễ
n đàn phê chuẩn đáp ứng các yêu cầu của khách
hàng và của các chính phủ.
1.4.3.2 Thiết bị tại nhà của khách hàng (CPE) và chi phí
Thế hệ CPE do Diễn đàn WiMax chứng nhận đầu tiên sẽ là các trạm thuê
bao được lắp đặt ngoài trời giống với các chảo vệ tinh nhỏ đã có cuối năm ngoái và
đầu năm nay và giá khoảng 350USD mỗi bộ. Thế hệ CPE thứ 2 có thể là những
modem có thể tự lắp trong nhà tương tự như modem cáp và DSL và có giá khoảng
250USD mỗi bộ và sẽ có mặt trên thị trường trong năm nay. Thế hệ CPE thứ 3 sẽ

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 18
được tích hợp vào các laptop và các thiết bị xách tay khác, ước tính có giá 100USD
và sẽ xuất hiện trong năm 2006 – 2007.
1.4.3.3 Điểm khác nhau giữa IEEE 802.16 và công nghệ WiMax
Một trong những mục tiêu chính của Diễn đàn WiMax là tạo ra một chuẩn
tương thích từ chuẩn 802.16 của IEEE và các chuẩn HiperMAN của ETSI. Điều này
sẽ thực hiện được nhờ việc hình thành các mô tả hệ thống. Dựa trên những gì mà

Diễn đàn WiMax xem xét về các điều khoản củ
a nhà cung cấp dịch vụ và các kế
hoạch thiết bị của các nhà cung cấp, Diễn đàn WiMax đã quyết định tập trung trước
tiên vào các mô tả cho phương thức PHY OFDM 256 của chuẩn 802.16 năm 2004,
được IEEE thông qua vào tháng 6/2004. Lớp vật lý (PHY) sẽ được kết hợp với một
bộ điều khiển truy nhập phương tiện (MAC) độc lập đảm bảo một nền tảng thống
nhất cho tấ
t cả những triển khai WiMax.
Tuân thủ theo chuẩn 802.16 không có nghĩa là thiết bị được Diễn đàn
WiMax chứng nhận hoặc có thể tương thích với các thiết bị của các nhà cung cấp
khác. Tuy nhiên nếu một thiết bị tuân thủ thiết kế được Diễn đàn WiMax chứng
nhận thì vừa tuân thủ chuẩn 802.16 và tương thích với cả thiết bị của các nhà khai
cấp khác.
1.4.3.4 Điểm khác nhau giữa các phiên bản 802.16 nh
ư 802.16a,
802.16-2004 và 802.16e
Chuẩn 802.16a của IEEE tập trung vào truy cập băng rộng cố định. Chuẩn
mở rộng 802.16-2004 của IEEE cải tiến hơn nhờ hỗ trợ cho CPE trong nhà. Chuẩn
802.16e là một mở rộng của chuẩn 802.16-2004. Mục đích của chuẩn 802.16e là để
bổ sung khả năng di động dữ liệu cho chuẩn hiện thời, mà ban đầu thiết kế chủ yếu
dành cho cố định.
1.4.3.5 Thời gian phê duy
ệt chuẩn 802.16 của IEEE
IEEE thông qua chuẩn 802.16 ban đầu cho mạng MAN vô tuyến trong dải
tần từ 10 – 66GHz vào tháng 12/2001. 802.16a mở rộng cho dải tần số 11 GHz

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 19
được thông qua tháng 1/2003. Chuẩn 802.16-2004 được IEEE thông qua tháng

6/2004. Chuẩn 802.16e được thông qua tháng 12/2005. Diễn đàn WiMax sẽ bắt đầu
quá trình chứng nhận thiết bị ban đầu trong các băng tần 3.3 đến 3.8 GHz và 5.7 đến
5.8 GHz. Những mô tả này bao gồm cả các hệ thống song công phân chia theo thời
gian (TDD) và song công phân chia theo tần số (FDD). Diễn đàn WiMax đã xây
dựng các mô tả hệ thống tập trung vào băng tần được miễn cấp phép 5.8GHz, và các
băng tần được cấp phép là 2.5 và 3.5 GHz để khởi động thị trường. Diễn đàn
WiMax đã kết hợp với các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà sản xuất thiết bị để mở
rộng sự phân bổ tần số để bao phủ tất cả các dải phổ chủ chốt mà tất cả các công ty
thành viên xác định là hấp dẫn đối với các nhà cung cấp dịch vụ WiMax tiềm năng.
Các thiết bị ban đầu được Diễn đ
àn WiMax phê chuẩn sẽ ở trong băng tần 3.5GHz,
sau đó là 5.8GHz.
1.4.3.6 WiMax với Wi-Fi
WiMax và Wi-Fi sẽ cùng tồn tại và trở thành những công nghệ bổ sung ngày
càng lớn cho các ứng dụng riêng. Đặc trưng của WiMax là không thay thế Wi-Fi.
Hơn thế WiMax bổ sung cho Wi-Fi bằng cách mở rộng phạm vi của Wi-Fi và mang
lại những thực tế của người sử dụng "kiểu Wi-Fi" trên một quy mô địa lý rộng hơn.
Công nghệ Wi-Fi được thiết kế và tố
i ưu cho các mạng nội bộ (LAN), trong khi
WiMax được thiết kế và tối ưu cho các mạng thành phố (MAN). Trong khoảng thời
gian từ 2006 - 2008, hy vọng cả 802.16 và 802.11 sẽ xuất hiện trong các thiết bị
người sử dụng từ laptop tới các PDA, cả 2 chuẩn này cho phép kết nối vô tuyến trực
tiếp tới người sử dụng tại gia đình, trong văn phòng và khi đang di chuyển.
1.4.3.7 WiMax với HiperMAN của ETSI
Các chuẩn 802.16-2004 (256 OFDM PHY) của IEEE và HiperMAN của
ETSI sẽ chia sẻ chung các đặc tính kỹ thuật PHY và MAC. Diễn đàn WiMax hoạt
động ở cả hai tổ chức tiêu chuẩn này để đảm bảo một chuẩn toàn cầu chung cho
MAN vô tuyến, sẽ được chấp nhận.
1.4.3.8 Điểm khác nhau giữa 802.16 và 802.20

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 20
802.16 và 802.20 của IEEE là hai mục tiêu công nghệ khác nhau tập trung
vào các thị trường riêng biệt. Tuy nhiên, 802.20 vẫn đang ở trong những giai đoạn
đầu tiên của việc xây dựng chuẩn và chưa thể hoàn tất trong hai năm tới. Và bởi vì
802.20 hiện nay chưa được sự hỗ trợ rộng rãi của ngành Viễn thông như là Diễn đàn
WiMax với hơn 350 thành viên, tương thích cũng còn là vấn đề và như vậy nó vẫn
còn khá xa vời.
1.4.3.9 Những ứ
ng dụng dành cho công nghệ WiMax
Công nghệ WiMax là giải pháp cho nhiều loại ứng dụng băng rộng tốc độ
cao cùng thời điểm với khoảng cách xa và cho phép các nhà khai thác dịch vụ hội tụ
tất cả trên mạng IP để cung cấp các dịch vụ "3 cung": dữ liệu, thoại và video.
WiMax với sự hỗ trợ QoS, khả năng vươn dài và công suất dữ liệu cao được
dành cho các ứng dụng truy cập băng rộng cố
định ở những vùng xa xôi, hẻo lánh,
nhất là khi khoảng cách là quá lớn đối với DSL và cáp cũng như cho các khu vực
thành thị ở các nước đang phát triển. Những ứng dụng cho hộ dân gồm có Internet
tốc độ cao, thoại qua IP, video luồng/chơi game trực tuyến cùng với các ứng dụng
cộng thêm cho doanh nghiệp như hội nghị video và giám sát video, mạng riêng ảo
bảo mật (yêu cầu an ninh cao). Công nghệ WiMax cho phép bao trùm các ứng dụng
với yêu cầu b
ăng thông rộng hơn.
WiMax cũng cho phép các ứng dụng truy cập xách tay, với sự hợp nhất trong
các máy tính xách tay và PDA, cho phép các khu vực nội thị và thành phố trở thành
những "khu vực diện rộng" nghĩa là có thể truy cập vô tuyến băng rộng ngoài trời.
Do vậy, WiMax là một công nghệ bổ sung bình thường cho các mạng di động vì
cung cấp băng thông lớn hơn và cho các mạng Wi-Fi nhờ cung cấp kết nối băng
rộng ở các khu vực l

ớn hơn.
1.4.3.10 Sự cần thiết và tầm quan trọng của WiMax cho vô tuyến
băng rộng cố định và vô tuyến băng rộng di động

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 21
WiMax cần thiết vì là một công nghệ độc lập cho phép truy cập băng rộng cố
định và di động.
Chuẩn WiMax là cần thiết để đạt mục tiêu chi phí thấp hơn. Đây là điều mà
các giải pháp vô tuyến độc quyền không thể đạt được do những hạn chế về số
lượng. Các giải pháp WiMax có khả năng tương thích cho phép giảm bớt chi phí
sản xuất nhờ việc tích hợp các chip chuẩn, làm cho các sản phẩm được Diễn đàn
WiMax chứng nhận có chi phí hợp lý để cung cấp các dịch vụ băng rộng công suất
cao ở những khoảng cách bao phủ lớn trong các môi trường Tầm nhìn thẳng (LOS)
và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS). Đây là điều khả thi đối với WiMax nhờ có
sự hỗ trợ mạnh mẽ của ngành công nghiệp thông qua Diễn đàn WiMax với hơn 350
thành viên bao gồm các nhà cung cấp thiết bị, các nhà sản xuất chip và các nhà cung
cấp dịch vụ hàng đầu.
WiMax quan trọng vô tuyến băng rộng cố định để cung cấp truy cập băng
rộng cần thiết tới các doanh nghiệp và người sử dụng là hộ gia đình như là một sự
thay thế cho các dịch vụ cáp và DSL đặc biệt là khi truy cập tới cáp đồng là rất khó
khăn.
WiMax quan trọng trong vô tuyến băng rộng di động, vì nó bổ sung trọn vẹn
cho 3G vì hiệu su
ất truyền dữ liệu luồng xuống cao hơn 1Mbit/s, cho phép kết nối
các máy laptop và PDA và bổ sung cho Wi-Fi nhờ độ bao phủ rộng hơn.
1.4.3.11 Những cơ sở quan trọng của công nghệ WiMax
Cơ sở quan trọng của công nghệ WiMax là sự tương thích của thiết bị
WiMax, được Diễn đàn WiMax chứng nhận, tạo sự tin cậy và làm tăng số lượng lớn

cho nhà cung cấp dịch vụ khi mua thiết bị không ch
ỉ từ 1 công ty và tất cả đều
tương thích với nhau. Diễn đàn WiMax lần đầu tiên tụ họp những công ty hàng đầu
trong ngành truyền thông và máy tính để tạo nên một nền tảng chung cho việc triển
khai các dịch vụ vô tuyến băng rộng IP trên toàn cầu.

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 22
Các cơ sở quan trọng khác là chi phí, độ bao phủ, công suất và chuẩn cho cả
truy cập vô tuyến cố định và di động.
 Chi phí thấp hơn
CPE vô tuyến cố định có thể sử dụng cùng loại chipset modem được sử dụng
trong máy tính cá nhân (PC) và PDA, vì ở khoảng cách gần các modem có thể tự
lắp đặt trong nhà CPE sẽ tương tự như cáp, DSL và các trạm gốc có thể sử dụng
cùng loại chipset chung được thiết kế cho các đ
iểm truy cập WiMax chi phí thấp và
cuối cùng là số lượng tăng cũng thỏa mãn cho việc đầu tư vào việc tích hợp mức độ
cao hơn các chipset tần số vô tuyến (RF), làm chi phí giảm hơn nữa.
 Độ bao phủ rộng hơn
Công nghệ sau WiMax đã được tối ưu để mang đến độ bao phủ NLOS tốt
nhất. Các ưu điểm của NLOS là độ bao phủ trên diện rộng, khả năng dự báo độ bao
phủ tốt hơn và chi phí thấp hơn có nghĩa là số trạm gốc và backhaul ít hơn, định cỡ
RF đơn giản, các thời điểm lắp đặt tháp ngắn hơn và lắp đặt CPE nhanh hơn.
Nhờ có các kỹ thuật cải tiến độ bao phủ NLOS như phân tập, mã hóa thời
gian không gian và yêu cầu truyền lại tự động (Automatic Retransmission Request -
ARQ), các khoảng cách bao phủ sẽ được tăng lên.

Công suất cao hơn
Ưu điểm quan trọng của WiMax là sử dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal

Frequency Division Multiplexing) qua các cơ chế điều chế đơn sóng mang với khả
năng cung cấp hiệu suất băng thông cao hơn và do đó thông lượng dữ liệu cao hơn
với luồng xuống hơn 1Mbit/s và thậm chí các tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều dù trong
NLOS với các điều kiện đa đường. Đ
iều chế thích ứng (Adaptive Modulation) cũng
làm tăng độ tin cậy đường kết nối đối với hoạt động phân loại sóng mang và khả
năng giữ điều chế 64QAM ở khoảng cách rộng hơn, tăng công suất qua các khoảng
cách dài hơn.
 Chuẩn cho truy cập vô tuyến cố định và di động

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 23
WiMax sẽ trở thành một giải pháp chi phí hợp lý nhất cho các nhà khai thác
triển khai các ứng dụng vô tuyến cố định và di động cho các máy xách tay và PDA.
Diễn đàn WiMax sẽ chứng nhận các sản phẩm tuân thủ và tương thích dựa
trên các chuẩn 802.16 của IEEE và HiperMAN của ETSI.
Cuối cùng một hệ thống quản lý mạng đủ khả năng quản lý các mô tả QoS để
cấu trúc các gọi dịch vụ bổ sung các thành phần quan trọng này.
1.4.3.12 OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)
OFDM là một công nghệ
điều chế và mã hóa số, đã được sử dụng thành công
trong các ứng dụng hữu tuyến như modem DSL và modem cáp. Các sản phẩm của
các công ty thành viên Diễn đàn WiMax đang sử dụng các hệ thống 802.16 dựa trên
OFDM để vượt qua những thách thức của việc truyền sóng NLOS.
OFDM đạt đến tốc độ và hiệu quả dữ liệu cao nhờ sử dụng nhân chồng các
tín hiệu sóng mang thay cho chỉ một tín hiệu. Ưu điểm quan trọng của OFDM của
các cơ chế điều chế đơn sóng mang đơn là khả năng mang lại hiệu suất băng thông
cao hơn và do đó thông lượng dữ liệu sẽ cao hơn thậm chí phải đối mặt thách thức
với kịch bản triển khai chẳng hạn như các đường kết nối NLOS phải chịu suy hao

đáng kể do các điều kiện đa đường.
1.4.3.13 Lớp vật lý WiMax (802.16/HiperMAN OFDM PHY)
Lớp vật lý (PHY) được 802.16 định nghĩa có ba biến thể: Sóng mang đơn,
OFDM 256 và OFDMA 2048. Lớp vật lý OFDM 256 được Diễn đàn WiMax lựa
chọn cho các mô tả đầu tiên dựa trên 802.16-2004 (trước đây là 802.16REVd).
1.4.3.14 Lớp kiểm soát truy cập (MAC) của WiMax
Chuẩn 802.16 của IEEE đưa ra cùng một lớp MAC cho tất cả lớp PHY (đơn
sóng mang, 256 OFDM, 2048 OFDMA). Lớp MAC này là kết nối được định hướng
và chuẩn bị cho kết nối TDM
đường kết hợp với truy cập TDMA ở đường lên.

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm

Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Trang 24
Chuẩn này định nghĩa là hỗ trợ cho cả TDD và FDD và cho phép phương
thức bán song công FDD (HD-FDD). TDD là một kỹ thuật mà ở đó hệ thống phát
và nhận ở cùng kênh gán các khe thời gian cho phương thức phát và nhận. FDD yêu
cầu hai phổ tần riêng rẽ.
1.4.3.15 Lợi ích của doanh nghiệp và người sử dụng hộ gia đình
đối với các sản phẩm của Diễn đàn WiMax
Đối với các doanh nghiệp, WiMax cho phép truy cập băng rộng với chi phí
hợp lý. Vì phần lớn các doanh nghiệp sẽ không được chia thành khu vực để có
đường cáp, lựa chọn duy nhất của họ đối với dịch vụ băng rộng là từ các nhà cung
cấp viễn thông địa phương. Điều này dẫn tới sự độc quyền. Các doanh nghiệp sẽ
được hưởng lợi từ việc triển khai các hệ thống WiMax chứng nhận nhờ tạo ra sự
cạnh tranh mới trên thị tr
ường, giảm giá và cho phép các doanh nghiệp thiết lập
mạng riêng của mình. Điều này đặc biệt phù hợp đối với các ngành như khí đốt, mỏ,
nông nghiệp, vận tải, xây dựng và các ngành khác nằm ở những vị trí xa xôi, hẻo
lánh.

Đối với người sử dụng là hộ gia đình ở những vùng nông thôn (nơi dịch vụ
DSL và cáp chưa thể vươn tới), WiMax mang lại khả năng truy cập băng rộng. Điều
này đặc biệt phù hợp ở các nước đang phát triển nơi mà hạ tầng viễn thông truyền
thống vẫn chưa thể tiếp cận


Hình 2. Các mạng không dây

GVHD: Th.S Vũ Thanh Hiền SVTH: Đinh Nguyễn Vũ Phúc- Nguyễn Văn Tâm