ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG WLAN VÀ MÔ PHỎNG TRÊN OMNET++

1

MỤC LỤC
DANH SÁCH HÌNH VẼ 3
DANH SÁCH BẢNG BIỂU 5
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 8
1.1. Lý do chọn đề tài 8
1.2. Mục tiêu của đề tài 8
1.3. Nội dung thực hiện 9
1.4. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 9
1.5. Phƣơng pháp tiếp cận 9
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠNG WLAN 10
2.1. Tổng quan về mạng WLAN 10
2.1.1. Khái niệm mạng WLAN 10
2.1.2. Sự giống và khác nhau giữa mạng LAN và WLAN 11
2.1.3. Kiến trúc mạng WLAN 12
2.1.4. Phân loại mô hình mạng WLAN 14
2.1.5. Các loại Frame trong IEEE 802.11 17
2.1.6. Họ chuẩn IEEE 802.11 22
2.1.7. Các vấn đề liên quan khi sử dụng WLAN 26
2.1.8. Bảo mật trong WLAN 29
2.2. Chuyển giao trong mạng WLAN 34
2.2.1. Khái niệm chuyển giao 34
2.2.2. Phân loại chuyển giao 35
2.2.3. Các kịch bản chuyển giao trong IEEE 802.11 36
2.2.4. Tiêu chí chuyển giao 37
2.2.5. Quá trình chuyển giao thông thƣờng 40
2.2.6. Quá trình chuyển giao với Inter Access Point Protocol (IAPP)

48
2.2.7. Quá trình chuyển giao với IAPP sử dụng RADIUS 52
2.3. Các phƣơng pháp giảm trễ chuyển giao 53
2.3.1. Phƣơng pháp dò tìm có chọn lọc 54
2.3.2. Phƣơng pháp dò tìm trƣớc với chọn lọc mặt nạ kênh 55
2.3.3. Phƣơng pháp sử dụng đồ thị hàng xóm-NG 57
2.3.4. Phƣơng pháp sử dụng bộ nhớ đệm 58


2

2.3.5. Phƣơng pháp sử dụng bộ nhớ đệm động 60
2.3.6. Phƣơng pháp caching thông tin cả hai phía 61
CHƢƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN 65
3.1. Khái quát về Omnet++ và Inet framework 65
3.1.1. Giới thiệu về Omnet++ và Inet framework 65
3.1.2. Tổng quan về Omnet++ 66
3.1.3. Ngôn ngữ NED 73
3.1.4. Module đơn giản 87
3.2. Thí nghiệm mô phỏng quá trình chuyển giao 88
3.2.1. Mô hình chung 88
3.2.2. Kịch bản mô phỏng 94
3.2.3. Kết quả mô phỏng và phân tích 101
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 107
4.1. Kết quả đạt đƣợc 107
4.2. Hạn chế của đề tài 107
4.3. Hƣớng phát triển của đề tài 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

3

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2- 1 Chuẩn 802.11 và 802.3 đƣợc ánh xạ trong mô hình tham chiếu OSI 10
Hình 2- 2: Kiến trúc vật lý mạng WLAN 14
Hình 2- 3: Mô hình mạng Adhoc 15
Hình 2- 4: Mô hình tập hợp dịch vụ cơ bản BSS 16
Hình 2- 5: Mô hình tập hợp dịch vụ mở rộng ESS 17
Hình 2- 6: Hệ thống MIMO NxM có N kênh phát và M kênh thu. 24
Hình 2- 7: So sánh các chuẩn 802.11 a,b,g,n 25
Hình 2- 8: Đụng độ tại B do vấn đề đầu cuối ẩn 27

Hình 2- 9: Sơ đồ quá trình mã hóa WEP 30
Hình 2- 10: Sơ đồ quá trình giải mã WEP 30
Hình 2- 11: Kiến trúc hệ thống của 802.11i trong mạng WLAN 31
Hình 2- 12: Mô hình hoạt động xác thực 802.1X 32
Hình 2- 13: Tình huống có thể xảy ra chuyển giao trong mạng WLAN 34
Hình 2- 14: Chuyển giao ngang 35
Hình 2- 15: Chuyển giao dọc 36
Hình 2- 16: Kịch bản chuyển giao trong IEEE 802.11 37
Hình 2- 17: Độ mạnh tín hiệu và ngƣỡng chuyển giao 38
Hình 2- 18: Thời điểm quyết định của thủ tục chuyển giao. 39
Hình 2- 19: Dò tìm chủ động 41
Hình 2- 20: Dò tìm bị động 42
Hình 2- 21: Quá trình chuyển giao thông thƣờng 45
Hình 2- 22: Các phƣơng pháp chứng thực cơ bản 46
Hình 2- 23: Chứng thực hệ thống mở 47
Hình 2- 24: Chứng thực khóa chia sẻ 48
Hình 2- 25: Thủ tục chuyển giao dựa trên IEEE 802.11 và IEEE 802.11f 49
Hình 2- 26: Phạm vi chất lƣợng kết nối và vùng tìm kiếm 50
Hình 2- 27: Kiến trúc mạng có dây và hệ thống đa kênh với 3 kênh tần số 52
Hình 2- 28: Thủ tục IAPP MOVE 53
Hình 2- 29: Lựa chọn dò tìm sử dụng mặt nạ kênh 54
Hình 2- 30: Thuật toán dò tìm có chọn lọc 55
Hình 2- 31: Chứng thực trƣớc với lựa chọn mặt nạ kênh 56
Hình 2- 32: Khái niệm về đồ thị hàng xóm (a) vị trí của các điểm truy cập (b) đồ thị
hàng xóm tƣơng ứng với kênh thông tin 57
Hình 2- 33: Thuật toán Neighbor Graph 58
Hình 2- 34: Thủ tục caching 59
Hình 2- 35: Cơ chế bộ nhớ đệm động 60
Hình 2- 36: Sơ đồ AP nhận yêu cầu thăm dò từ STA 62
Hình 2- 37: AP nhận gói tin cập nhật hàng xóm thông qua giao thức IAPP. 63

Hình 2- 38: Sơ đồ STA kết nối với AP mới 64


4

Hình 3- 1 Cấu trúc phân cấp của các module 67
Hình 3- 2: Các kiểu kết nối giữa module cha và module con 68
Hình 3- 3: Mô hình truyền gói tin 69
Hình 3- 4: Hệ thống file trong Inet framework 73
Hình 3- 5: Đa kết nối 86
Hình 3- 6: Thiết kế các module mô phỏng trong file HandoverNetwork.ned 88
Hình 3- 7: Mối quan hệ giữa các module 88
Hình 3- 8: Module Access Point 90
Hình 3- 9: Module Wireless Host 93
Hình 3- 10: Các gói tin đƣợc gửi qua lại 101
Hình 3- 11: host gửi gói Probe Request tới ap1 101
Hình 3- 12: host thông báo mất kết nối với ap1 102
Hình 3- 13: Thông báo mất kết nối ở host 102
Hình 3- 14: host tìm kiếm mạng mới 103
Hình 3- 15: Thời điểm chuyển giao thành công 103
Hình 3- 16: Trao đổi giữa các gói tin trong file .elog 104
Hình 3- 17: Các gói tin trao đổi trong quá trình mô phỏng 104
Hình 3- 18: Thay đổi của trạng thái Radio khi chuyển giao xảy ra 104
Hình 3- 19: Ảnh hƣởng của chuyển giao tới quá trình trao đổi các gói tin 105
Hình 3- 20: Trễ chuyển giao giữa STA và AP trong chuẩn 802.11 X 105

5

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2- 1: Ngƣỡng của SNR
th
và Δ 39
Bảng 2- 2: Độ trễ chuyển giao của 802.11b trong lớp Liên kết 59
Bảng 2- 3: Phần thân gói tin cập nhật hàng xóm 62
Bảng 3- 1: Thông số mô phỏng cho chuẩn 802.11 95
Bảng 3- 2: Thông số mô phỏng cho chuẩn 802.11b 96
Bảng 3- 3: Thông số mô phỏng cho chuẩn 802.11a 98
Bảng 3- 4: Thông số mô phỏng cho chuẩn 802.11g 99

6

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Mô tả
Nghĩa tiếng việt
AAA
Accounting, Authorisation,
Authentication
Xác thực, cấp quyền, điều
khiển truy xuất
ACK
ACKnowldge
Phản hồi - đáp lại
AES
Advanced Encryption Standard
Chuẩn mã hóa tiên tiến
AP
Access Point
Điểm truy cập
BSS
Basic Services Set
Mô hình mạng cơ sở
BSSID
Basic Service Set Identity
Mô hình mạng độc lập
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access with

Conllision Detection
Đa truy nhập nhận biết sóng
mang với khả năng phát hiện
xung đột
DS
Distribution System
Hệ thống phân phối
DSSS
Direct Sequence Spread Spectrum
Kỹ thuật trải phổ tuần tự trực
tiếp
EAP
Extensible Authentication Protocol
Giao thức xác thực mở rộng
ESS
Extended Service Set
Dịch vụ mở rộng
ESSID
Extended Service Set IDentity

FHSS
Frequency Hopping Spread Spectrum
Kỹ thuật trải phổ nhảy tần
HO
Handover
Chuyển giao
IAPP
Inter Access Point Protocol

IBSS

Independent Basic Service Set
Thiết lập dịch vụ cơ bản
IEEE
Institute of Electrical and Electronic
Engineers
Viện kỹ thuật điện và điện tử
Mỹ
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
MAC
Medium Access Control
Điều khiển truy cập môi
trƣờng
MIMO
Multiple Input Multiple Output
Nhiều ăng ten thu, nhiều ăng
ten phát.
N/A
Not Applicable
Chƣa sử dụng
OFDM
Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Kỹ thuật điều chế ghép phân
chia tần số trực giao
OSI
Open Systems Interconnec
Mô hình tham chiếu kết nối
các hệ thống mở

PDA
Personal Digital Assistant
Thiết bị cầm tay


7

PMK
Pairwise Master Key
Cặp khóa chính
PMKSA
Pairwise Master Key Security
Association
Cặp khóa liên kết bảo mật
chính
PS
Power Save
Nặng lƣợng dự trữ
RADIUS
Remote Authentication Dial-In User
Service
Dịch vụ truy cập bằng điện
thoại xác nhận từ xa
QoS
Quality of Service
Chất lƣợng dịch vụ
STA
Station
Trạm
TDMA

Time Division Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo
thời gian
WLAN
Wireless Local Area Network
Mạng cục bộ không dây
VoIP
Voice over Internet Protocol
Mạng điện thoại sử dụng qua
mạng Internet

Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

8

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, đã có một sự gia tăng lớn trong việc triển khai các
chuẩn IEEE 802.11 dựa trên mạng cục bộ không dây (WLAN) trên toàn thế giới, về
cơ bản là do dễ triển khai, chi phí thấp và hoạt động trong dải băng tần vô tuyến
không bị kiểm soát.
Khi máy trạm (Station - STA) di chuyển trong vùng phủ sóng của một Access
Point (AP) trong mạng WLAN, bình thƣờng thì không có vấn đề gì trong việc sử
dụng các dịch vụ thời gian thực, nhƣng vấn đề chỉ phát sinh khi các dịch vụ thời
gian thực đang đƣợc sử dụng và máy trạm thực hiện một chuyển giao. Các chuyển
giao xảy ra khi STA di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của AP hiện tại (AP cũ). Khi
đó STA sẽ cố gắng để tìm ra một AP khác (AP mới) và bỏ kết nối với AP cũ để kết
nối tới AP mới và từ đó nó tiếp tục nhận đƣợc dữ liệu thông qua AP mới. Trong quá
trình chuyển giao có một độ trễ của vài trăm mili giây đến vài giây trƣớc khi STA
nhận dữ liệu thông qua AP mới, đƣợc gọi là trễ chuyển giao. Vấn đề về độ trễ
chuyển giao này trở nên phức tạp hơn và lâu hơn khi các mạng WLAN đƣợc đảm
bảo là sử dụng IEEE 802.11i và các dịch vụ AAA đƣợc yêu cầu để truy cập mạng
WLAN, tức là STA phải đƣợc chứng thực của mọi AP nó muốn kết nối vào, từ đó
mới đƣợc truy cập vào các dịch vụ mạng. Điều này có nghĩa rằng trong thời gian
chuyển giao STA phải đƣợc chứng thực lại vào mạng WLAN nhƣ thƣờng lệ thông
qua AP mới trƣớc khi tiếp cận với các dịch vụ mạng thông qua AP mới này, quá
trình tái xác thực này làm tăng tổng độ trễ chuyển giao với đơn vị đƣợc đo bằng
giây. Tổ chức IEEE đã công bố chuẩn 802.11 mà chính trong đó không đề cập đến
bất kỳ kỹ thuật hoặc thuật toán để giảm độ trễ chuyển giao này.
Từ những vấn đề trên, em quyết định lựa chọn đề tài “Tìm hiểu quá trình
chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++”. Đề tài này sẽ

nghiên cứu chi tiết các giai đoạn của toàn bộ quá trình chuyển giao trong liên mạng
WLAN; mô phỏng quá trình chuyển giao; tìm hiểu một số phƣơng pháp tối ƣu trễ
chuyển giao trong mạng WLAN.
1.2. Mục tiêu của đề tài
- Phân tích chi tiết quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và tìm hiểu
các thuật toán và phƣơng pháp để giảm tổng độ trễ chuyển giao khi các
mạng WLAN đƣợc đảm bảo đầy đủ các công nghệ và phƣơng pháp hoàn
toàn phù hợp với chuẩn 802.11i.
- Mô phỏng quá trình chuyển giao trong mạng WLAN sử dụng Omnet++.
- Phân tích kết quả mô phỏng và rút ra kết luận.
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

9

1.3. Nội dung thực hiện
- Tìm hiểu các đặc điểm của mạng WLAN và các vấn đề liên quan khi sử
dụng WLAN.
- Tìm hiểu lý thuyết về quá trình chuyển giao trong mạng WLAN, chuyển
giao trên lớp 2.
- Tìm hiểu cách mô phỏng trên công cụ mô phỏng Omnet++ sử dụng Inet
framework.
- Từ kiến thức lý thuyết tìm hiểu đƣợc, tiến hành mô phỏng trên Omnet++
để thấy đƣợc độ trễ trong quá trình chuyển giao.
- Tìm hiểu đƣợc những phƣơng pháp tối ƣu hóa quá trình chuyển giao.
1.4. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
- Đề tài đƣợc giới hạn trong phạm vi của 1 đồ án tốt nghiệp
- Quá trình chuyển giao đƣợc giới hạn nghiên cứu trên mô hình mạng cơ sở
hạ tầng (Infrastructure Network) và chuyển giao xảy ra ở lớp 2.
- Mô phỏng quá trình chuyển giao trên công cụ mô phỏng mạng Omnet++
và sử dụng Inet.

1.5. Phƣơng pháp tiếp cận
- Phƣơng pháp lý luận: Tham khảo tài liệu trên sách báo, đặc biệt là các
diễn đàn công nghệ và đọc dịch tài liệu tiếng anh.
- Phƣơng pháp xử lý thông tin: Tiếp cận thông tin, phân loại thông tin và
phân tích thông tin, đồng thời sắp xếp các thông tin một cách logic.
- Phƣơng pháp thực nghiệm.
- Phƣơng pháp chuyên gia: Nhờ vào kiến thức của các thầy giáo có chuyên
môn về lĩnh vực này để nhận xét, đánh giá, đóng góp ý kiến cho đề tài
hoàn thiện hơn.












Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

10

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠNG WLAN
2.1. Tổng quan về mạng WLAN
2.1.1. Khái niệm mạng WLAN
Mạng WLAN là một hệ thống truyền thông số liệu linh hoạt đƣợc thực hiện
trên sự mở rộng của LAN hữu tuyến. Mạng WLAN gồm các thiết bị đƣợc nối lại

với nhau có khả năng giao tiếp thông qua sóng Radio hay tia hồng ngoại trên cơ sở
sử dụng các giao thức chuẩn riêng của mạng không dây thay vì các đƣờng truyền
dẫn bằng dây.
Mạng WLAN đang thực sự thay thế cho mạng máy tính có dây, cung cấp khả
năng xử lý linh động hơn và tự do hơn cho các hoạt động kinh doanh. Ngƣời dùng
có thể truy cập vào mạng Intranet của nội bộ công ty hoặc mạng Internet từ bất cứ
địa điểm nào mà không bị ràng buộc bởi các kết nối vật lý.
Đƣợc IEEE giới thiệu lần đầu tiên trong năm 1997 tiêu chuẩn WLAN, IEEE
802.11. Họ chuẩn 802.11 định nghĩa các giao thức giao tiếp giữa các trạm không
dây và các điểm truy cập mạng không dây làm cầu nối giữa mạng không dây và
mạng có dây. Đó là một sự khởi đầu, nhƣng các tiêu chuẩn đã có thiếu sót nghiêm
trọng. Ban đầu 802.11 chỉ hỗ trợ tốc độ lên đến 2 Mbps. Nó hỗ trợ hai phƣơng pháp
mã hóa hoàn toàn khác nhau: Trải phổ nhảy tần (FHSS) và Trải phổ chuỗi trực tiếp
(DSSS), dẫn đến sự nhầm lẫn và không tƣơng thích giữa các thiết bị. Nó cũng có
vấn đề trong giải quyết với đụng độ va chạm và với các tín hiệu phản xạ từ bề mặt,
chẳng hạn nhƣ tƣờng. Những hạn chế này đã nhanh chóng đƣợc giải quyết và trong
năm 1999, tiêu chuẩn IEEE 802.11b đƣợc công bố. Chuẩn 802.11 là tƣơng tự nhƣ
trong hầu hết các khía cạnh với các tiêu chuẩn IEEE 802.3 Ethernet, có thể đƣợc
nhìn thấy trong hình 2-1:

Hình 2- 1 Chuẩn 802.11 và 802.3 được ánh xạ trong mô hình tham chiếu
OSI
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

11

2.1.2. Sự giống và khác nhau giữa mạng LAN và WLAN
Sự giống nhau giữa mạng LAN và WLAN
Thời kỳ ban đầu WLAN đƣợc thiết kế sao cho giống với mạng cục bộ LAN
IEEE 802. WLAN phải hỗ trợ đƣợc tất cả các giao thức và các công cụ quản lý

mạng LAN đã chạy tốt trên mạng LAN truyền thống. Để thực hiện nhiệm vụ giống
với mạng LAN, mạng WLAN đƣợc thiết kế cho cùng loại giao diện nhƣ IEEE
802.3. WLAN hoạt động dƣới phân lớp điều khiển liên kết logic IEEE 802.1 (LLC),
cung cấp tất cả các dịch vụ đòi hỏi để hỗ trợ phân lớp LLC. Trong trƣờng hợp này
WLAN phân biệt với IEEE 802.3 bởi các giao thức chạy trên 802.2. Sử dụng loại
giao diện 802.2 đảm bảo các giao thức trên LLC không cần phải biết mạng truyền
dữ liệu thực. Hình 2-1 ở trên đã thể hiện điều này.
Sự khác nhau giữa mạng LAN và WLAN
Những đặc tính cơ bản của mạng vô tuyến khiến nó trở lên khác biệt với các
mạng LAN truyền thống:
 Địa chỉ đích không đồng nghĩa với vị trí đích: Trong mạng LAN truyền
thống một địa chỉ tƣơng đƣơng với một địa chỉ vật lý. Trong WLAN dơn
vị đƣợc đánh địa chỉ là một trạm (Station -STA). STA là một đích nhận
gói tin nhƣng nó không có vị trí cố định.
 Môi trƣờng ảnh hƣởng tới việc thiết kế: Các lớp vật lý sử dụng trong
WLAN về cơ bản là khác với môi trƣờng truyền hữu tuyến. Do vậy lớp
vật lý WLAN:
 Sử dụng môi trƣờng truyền dẫn không độc lập cũng nhƣ không có
đƣờng biên.
 Không đƣợc bảo vệ khỏi các tín hiệu phía ngoài.
 Kết nối qua môi trƣờng kém tin cậy hơn so với môi trƣờng dùng
cáp.
 Có cấu trúc TOPO mạng động.
 Thiếu các kết nối đầy đủ, do đó thƣờng phải chấp nhận sự không
hợp lệ là khả năng mà tất cả các trạm STA có thể nghe các trạm
STA khác (ví dụ một trạm STA có thể đƣợc gọi là ẩn so với một
trạm STA khác).
 Có tính chất nan truyền không đối xứng và biến đổi theo thời
gian. Do có những giới hạn về phạm vi của lớp vật lý vô tuyến,
WLAN có xu hƣớng phục vụ những khoảng cách địa lý hẹp có thể

phục vụ trong các khối của một toà nhà lớn.
 Ảnh hƣởng của việc giám sát các trạm di động: Một trong những yêu cầu
của mạng WLAN là giám sát các trạm di động cũng nhƣ các trạm dễ
mang (máy tính xách tay). Trạm dễ mang là trạm có thể di chuyển từ vị
trí này sang vị trí khác nhƣng chỉ hoạt động trong khi cố định ở một vị
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

12

trí. Còn trạm di động là trạm hoạt động trong khi đang ở trạng thái di
chuyển.
 WLAN sẽ không thực sự đầy đủ nếu chỉ giám sát các trạm máy
tính xách tay. Những ảnh hƣởng của quá trình truyền sóng làm
mờ đi sự khác biệt giữa trạm di động và trạm dễ mang.
 Các trạm di động thƣờng đƣợc cấp nguồn bằng pin. Do vậy quản
lý nguồn là một yếu tố cần phải xem xét. Không thể coi là thiết bị
nhận của trạm luôn ở chế độ nguồn bật.
 Tƣơng tác với các lớp IEEE 802 khác: WLAN phải làm việc với các lớp
cao hơn (Lớp điều khiên liên kết logic LLC) giống nhƣ là LAN truyền
thống. Điều này đòi hỏi WLAN phải xử lý khả năng di động của các
trạm trong phân lớp MAC. Để đáp ứng độ tin cậy mà lớp LLC đòi hỏi,
WLAN cần phải phối hợp với các chức năng hoàn toàn mới trong các
phân lớp MAC.
 Các mạng WLAN phải thỏa mãn yêu cầu về dải tần số ở các quốc gia.
 Sử dụng cơ chế CSMA/CA thay cho CSMA/CD để truy nhập đƣờng
truyền.
 Một số vấn đề ở sóng Radio mà không tìm thấy khi sử dụng cab có dây:
 Trong kết nối: can nhiễu tần số, vấn đề về vùng phủ sóng,
 Trong bảo mật
2.1.3. Kiến trúc mạng WLAN

Kiến trúc 802.11 bao gồm một số thành phần và các dịch vụ tƣơng tác để cung
cấp cho trạm với khả năng kết nối và di động. Thành phần chính gồm:
 Trạm
- Tất cả các thành phần có thể kết nối vào một môi trƣờng không dây
trong một mạng lƣới đƣợc gọi là trạm.
- Tất cả các trạm đƣợc trang bị card giao diện mạng không dây
(WNICs).
- Trạm không dây thuộc vào một trong hai loại: các điểm truy cập
(AP) và máy khách (client).
- Các điểm truy cập (AP) hay các bộ định tuyến thông thƣờng là các
trạm cơ sở cho các mạng không dây. Chúng truyền và nhận sóng vô
tuyến qua các thiết bị không dây cho phép giao tiếp với chúng.
- Máy khách không dây có thể là thiết bị di động nhƣ máy tính xách
tay, điện thoại IP hoặc các thiết bị cố định nhƣ máy tính để bàn và
máy trạm đƣợc trang bị một giao diện mạng không dây.
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

13

- Trạm WLAN là thành phần cơ bản của mạng không dây. Một trạm là
một thiết bị bất kỳ mà nó cung cấp chức năng 802.11 và thực hiện
802.11 MAC và PHY.
 Điểm truy cập (AP): về cơ bản là một trạm, nhƣng với chức năng bổ
sung để hỗ trợ cầu nối (ví dụ, chuyển tiếp lớp 2) và quản lý 802.11. AP
thƣờng đƣợc kết nối với mạng có dây và có thể chuyển tiếp dữ liệu giữa
các thiết bị trên mỗi bên của cầu nối.
 Tập hợp dịch vụ cơ bản (Basic Service Set-BSS)
- Là các khối xây dựng cơ bản của một 802.11 WLAN. BSS bao gồm
một nhóm các trạm mà giao tiếp trực tiếp với nhau.
- Có hai loại BSS: BSS độc lập (cũng đƣợc gọi là IBSS) và BSS cơ sở

hạ tầng.
- Mỗi BSS có một nhận dạng (ID) đƣợc gọi là BSSID, đó là địa chỉ
MAC của điểm truy cập phục vụ BSS.
- Một IBSS là một mạng ad-hoc mà không chứa các điểm truy cập, có
nghĩa là chúng không thể kết nối với bất kỳ thiết lập dịch vụ cơ bản
khác.
- Một trạm có thể giao tiếp với các trạm khác không trong cùng một
BSS bằng cách giao tiếp thông qua các điểm truy cập.
 Tập hợp dịch vụ mở rộng (Extended Service Set-ESS)
- Một bộ dịch vụ mở rộng (ESS) là một tập hợp các BSS kết nối. Các
điểm truy cập trong một ESS đƣợc kết nối bởi một hệ thống phân
phối. Mỗi ESS có một ID đƣợc gọi là SSID với một chuỗi ký tự (tối
đa) 32-byte .
- Để cho phép tính di động cao hơn của các trạm di động và không
giới hạn chúng vào một BSS, nhiều BSS có thể đƣợc kết hợp để tạo
thành một ESS. AP xác định xem các Frame cần phải đƣợc chuyển
tiếp trong BSS, chuyển tiếp trong ESS thông qua DS hoặc chuyển
đến các đơn vị bên ngoài. DS giấu sự di chuyển của các trạm bằng
cách xử lý toàn bộ ESS nhƣ một mạng duy nhất (miền L2), mà làm
cho nó có thể sử dụng giao thức lớp liên kết hiện có trong một thiết
lập di động cục bộ.
 Định danh tập hợp dịch vụ (Service Set Identifier-SSID)
- Service Set Identifier(SSID) là một nhãn hiệu duy nhất để phân biệt
một mạng WLAN với mạng khác. Tất cả các AP và STA cố gắng để
trở thành một phần của một mạng WLAN cụ thể phải sử dụng cùng
một SSID. STA sử dụng SSID này để thiết lập và duy trì kết nối với
AP.
 Hệ thống phân phối (Distribution System-DS)
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

14

- Một hệ thống phân phối (DS) kết nối các điểm truy cập trong một bộ
dịch vụ mở rộng. Khái niệm về một DS có thể đƣợc sử dụng để tăng
vùng phủ sóng thông qua chuyển vùng giữa các tế bào.

Hình 2- 2: Kiến trúc vật lý mạng WLAN
 Mobility – Tính di động
- Tính di động của các trạm không dây có thể là tính năng quan trọng
của một mạng WLAN. Một mạng WLAN sẽ không phục vụ nhiều
mục đích khác ngoài việc giảm chi phí dây nối nếu các trạm không
thể tự do di chuyển từ vị trí này đến vị trí kia thuộc một mạng
WLAN cụ thể hoặc giữa các phân đoạn mạng WLAN khác. Nhƣ đã
mô tả ở trên, 802.11 MAC xuất hiện ở tầng trên của mạng cũng
giống nhƣ một chuẩn Ethernet của mạng LAN. Vì vậy, lớp 802.11
MAC buộc phải sử lý việc di động của trạm theo một cách mà trong
suốt đối với các lớp trên của tầng IP. Điều bắt buộc này tạo nên
nhiều chức năng trong lớp 802.11 MAC mà thƣờng đƣợc sử lý bởi
các lớp trên.
2.1.4. Phân loại mô hình mạng WLAN
Mạng 802.11 linh hoạt về thiết kế, gồm 2 mô hình mạng sau:
- Mô hình mạng độc lập (IBSS) hay còn gọi là mạng Ad Hoc
- Mô hình mạng cơ sở (Infrastruture network) hay còn gọi là mạng đấu dây
một phần
a. Mô hình mạng AD hoc
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

15

Mạng này gồm các mạng máy tính có card mạng không dây liên kết với

nhau. Các
máy tính trong mạng này có thể chia sẻ tài nguyên nhƣng không thể
truy cập tài
nguyên của mạng có dây nếu không cấu hình một máy tính hoạt động
nhƣ cầu nối tới mạng có dây. Các mạng không dây đặc biệt (ad hoc), tuy nhiên,
không cần bất kỳ cơ sở hạ tầng nào để làm việc.

Hình 2- 3: Mô hình mạng Adhoc
Không dùng đến các thiết bị định tuyến (Wireless Router) hay thu phát không
dây (Wireless Access Point ). Mỗi nút mạng có thể truyền thông với nút mạng khác,
không cần thiết điểm truy cập điều khiển truy cập môi trƣờng truyền thông.
Trong các mạng đặc biệt (ad hoc), sự phức tạp của mỗi nút mạng là cao hơn bởi
vì mọi nút phải thực thi các cơ chế truy cập môi trƣờng truyền thông, các cơ chế điều
khiển ẩn hoặc bộc lộ các vấn đề thiết bị đầu cuối và có lẽ là các cơ chế ƣu tiên để cung
cấp một dịch vụ đảm bảo chất lƣợng. Mạng không dây kiểu này tỏ ra mềm dẻo hơn
hết, ví dụ: cần thiết cho các hội nghị đột xuất, các sự thay thế nhanh của cơ sở hạ tầng
hoặc các kịch bản truyền thông đi xa từ bất kỳ cơ sở hạ tầng nào.
b. Mô hình mạng cơ sở (Infrastructure)
Mạng này cung cấp kết nối tới mạng có dây và cho phép các máy tính kết nối
không dây truy cập tới tài nguyên của mạng có dây.
Luôn phải có 1 AP và một số client. Mỗi client này phải có card giao tiếp vô
tuyến (adapter) để kết nối với AP.
Trong chể độ cơ sở ta có thể chia làm 2 loại (theo số lƣợng AP):
 Tập hợp dịch vụ cơ sở - Basic Service Set (BSS)
 Tập hợp dịch vụ mở rộng - Extended Service Set (ESS)
 Tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS)
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

16

Bao gồm điểm truy cập (AP) gắn với đƣờng mạng 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 lƣu lƣợng 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 đƣờng trục, ấn
định các địa chỉ và các mức ƣu tiên, giám sát lƣu lƣợng mạng, quản lý chuyển đi
các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng. Tuy 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 nhƣ trong cấu hình mạng WLAN độc lập. Trong trƣờng
hợp này, mỗi gói sẽ phải đƣợc phát đi 2 lần (từ nút phát gốc và sau đó là điểm truy
nhập) trƣớc khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ làm giảm hiệu quả truyền dẫn và
tăng trễ truyền dẫn.

Hình 2- 4: Mô hình tập hợp dịch vụ cơ bản BSS
 Tập hợp các dịch vụ mở rộng (ESSs)
Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kì thông qua ESS.
Một ESS là một tập hợp các BSSs nơi mà các Access Point giao tiếp với nhau để
chuyển lƣu lƣợng từ một BSS này đến một BSS khác để làm cho việc di chuyển dễ
dàng của các trạm giữa các BSS, AP thực hiện việc giao tiếp thông qua hệ thống
phân phối. Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi AP mà nó xác định đích
đến cho một lƣu lƣợng đƣợc nhận từ một BSS. Hệ thống phân phối đƣợc tiếp sóng
trở lại một đích trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống phân phối tới một
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

17

AP khác hoặc gởi tới một mạng có dây tới đích không nằm trong ESS. Các thông

tin nhận bởi AP từ hệ thống phân phối đƣợc truyền tới BSS sẽ đƣợc nhận bởi trạm
đích.

Hình 2- 5: Mô hình tập hợp dịch vụ mở rộng ESS
2.1.5. Các loại Frame trong IEEE 802.11
Các loại Frame trong 802.11 đƣợc chia làm 3 loại sau:
 Managment Frames
 Control Frames.
 Data Frames
a. Các gói tin Quản lý – Managament Frames
Các khung quản lý đã đƣợc sử dụng bởi STA để tham gia hoặc rời bỏ một
BSS. Sau đây là danh sách tất cả 12 gói tin Quản lý đƣợc định nghĩa bởi chuẩn
802.11.
 Beacon Frame
Các điểm truy cập định kỳ gửi một gói quảng bá mạng (Beacon Frame) thông
báo sự hiện diện của nó và chuyển tiếp thông tin, chẳng hạn nhƣ khoảng thời gian,
SSID và các thông số khác liên quan đến điểm truy cập tới card mạng không dây có
trong phạm vi phủ sóng. Card mạng không dây liên tục quét tất cả các kênh 802.11
sử dụng và lắng nghe các beacon frame làm cơ sở cho việc lựa chọn những điểm
truy cập tốt nhất để liên kết với nó.
Là các frame đƣợc phát từ AP tới các trạm (nếu ở chế độ cơ sở) hoặc giữa các
trạm với nhau (nếu ở chế độ độc lập - ad hoc mode).
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

18


Frame định hƣớng chứa các thông tin về đồng bộ thời gian, các tham số trải
phổ, SSID, tốc độ cho phép Cụ thể:
 Thông tin đồng bộ thời gian

- Khi client nhận đƣợc các frame định hƣớng, nó sẽ thay đổi đồng hồ
(clock) của mình sao cho tƣơng ứng (Reflect) với đồng hồ của AP.
Khi đó 2 đồng hồ đƣợc gọi là đồng bộ
- Tác dụng: đảm bảo tất cả các công việc phân biệt bởi thời gian
(Time sensitive funtions) nhƣ là nhảy tần (Hopping) trong FHSS
đƣợc thực hiện mà không bị lỗi.
 Các thông số trải phổ
- Các frame dẫn đƣờng chứa thông tin về kỹ thuật trải phổ mà hệ
thống đang sử dụng. Các thông tin này đƣợc thể hiện dƣới dạng tập
các tham số FH hoặc DS.
- VD: Với 1 hệ thống FH là các tham số về hop, well time và hop
sequence - các thông số về thời gian nhảy và ngừng
- Với hệ thống DS: frame dẫn đƣờng sẽ chứa thông tin về các kênh.
 SSID
- Station sau khi nhận đƣợc các frame dẫn đƣờng, sẽ căn cứ vào các
frame này để xác định SSID của mạng mà nó muốn kết nối. Sau khi
tìm thấy thông tin SSID (Network name), station sẽ tìm địa chỉ
MAC của nơi phát ra các frame dẫn đƣờng. và gửi 1 yêu cầu cần
xác thực (Authentication Request), để chờ đƣợc kết nối (Associate)
vào mạng.
- Nếu một trạm đƣợc đặt chế độ chấp nhận bất kỳ SSID nào, thì sau
đó nó sẽ cố gắng tham gia vào mạng thông qua AP đầu tiên gửi
frame dẫn đƣờng, hoặc AP nào có tín hiệu mạnh nhất (trong trƣờng
hợp có nhiều AP).
 Tốc độ cho phép (Supported rate)
- Trong các beacons còn chứa thông tin về tốc độ cho phép của AP.
VD: các thiết bị chuẩn 802.11b hỗ trợ tốc độ 1Mbps, 2 Mbps, 5.5
Mbps và 11 Mbps.
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

19

 Probe request frame
Một trạm sẽ gửi một frame yêu cầu thăm dò khi nó cần để có đƣợc thông tin từ
các trạm khác. Ví dụ, một Card mạng không dây sẽ gửi một yêu cầu thăm dò để xác
định các điểm truy cập trong phạm vi của nó.

 Probe Response frame
Các AP sẽ phản hồi với một frame phản hồi thăm dò, có chứa thông tin: SSID,
IBSS, tốc độ dữ liệu đƣợc hỗ trợ, khi sau khi nó nhận đƣợc một frame yêu cầu
thăm dò từ phía máy trạm.

 Authentication frame

Xác thực trong 802.11 là một quá trình mà trong đó các điểm truy cập hoặc
chấp nhận hoặc từ chối danh tính của một Card mạng không dây. STA bắt đầu quá
trình này bằng cách gửi một frame xác thực có chứa danh tính của mình cho các
AP. Với hệ thống xác thực mở (Open authentication), STA dây gửi một frame để
yêu cầu xác thực và các AP phản hồi với một frame phản hồi xác thực nhƣ một
phản ứng chấp nhận (hoặc từ chối). Với các tùy chọn xác thực khóa chia sẻ (Pre
share key), STA gửi một khung xác thực ban đầu và các AP phản hồi với một
khung xác thực có chứa plaintext. STA phải gửi một phiên bản mã hóa của văn bản
yêu cầu (sử dụng khóa WEP của nó) trong một frame xác thực lại cho AP. Các điểm
truy cập đảm bảo rằng các STA có khóa WEP chính xác (đó là cơ sở để xác thực)
bằng cách kiểm tra khi giải mã các văn bản nhận về với văn bản mà đã gửi trƣớc đó.
Dựa trên kết quả của sự so sánh này, các AP trả lời với STA với một gói thẩm định
kết quả xác thực .
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

20

Xác thực WLAN xảy ra ở lớp 2 (L2) và đƣợc các thiết bị xác thực thay vì
ngƣời sử dụng xác thực. Các quá trình xác thực và liên kết đƣợc diễn ra theo thứ tự.
Lƣu ý: xác thực xảy ra đầu tiên và sau đó là liên kết.
 Deauthenication frame
Một trạm gửi một Deauthentication frame tới AP nếu nó muốn chấm dứt tuyền
tin an toàn.
 Assosiation Request frame

Liên kết trong 802.11 cho phép các điểm truy cập để phân bổ nguồn lực và
đồng bộ hóa với một STA. Một STA bắt đầu quá trình liên kết bằng cách gửi một
yêu cầu liên kết với một điểm truy cập. Frame này mang thông tin về Card mạng
không dây của STA (ví dụ, tốc độ dữ liệu đƣợc hỗ trợ) và SSID của mạng mà nó có
nhu cầu liên kết. Sau khi nhận đƣợc yêu cầu liên kết, các điểm truy cập xem xét và
phản hồi lại STA. Nếu đƣợc chấp nhận thì không gian bộ nhớ dự trữ, ID liên kết
đƣợc thiết lập cho STA.
 Assosiation Response frame
Một điểm truy cập sẽ gửi một frame phản hồi liên kết có chứa một thông báo
chấp nhận hoặc từ chối với các yêu cầu liên kết tới radio NIC. Nếu điểm truy cập
chấp nhận radio NIC, khung bao gồm thông tin về liên kết, chẳng hạn nhƣ ID liên
kết và hỗ trợ tốc độ dữ liệu. Nếu kết quả của liên kết là tích cực, rado NIC có thể sử
dụng các điểm truy cập để giao tiếp với NIC khác trên mạng và các hệ thống trên
các phân phối (ví dụ, Ethernet) về bên của điểm truy cập.
 Reassosiation Request frame
Nếu một radio NIC chuyển vùng từ các điểm truy cập hiện tại đã liên kết và
tìm thấy một điểm truy cập có một tín hiệu beacon mạnh mẽ hơn, radio NIC sẽ gửi
một khung tái liên kết đến điểm truy cập mới. Các điểm truy cập mới sau đó phối
hợp các chuyển tiếp của khung dữ liệu mà vẫn có thể trong bộ đệm của các điểm
truy cập chờ đợi trƣớc đó để truyền cho các radio NIC.
 Reassosiation Response frame

Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

21

Một điểm truy cập sẽ gửi một khung phản hồi tái liên kết có chứa một thông
báo chấp nhận hoặc từ chối với radio NIC yêu cầu liên kết lại. Tƣơng tự nhƣ quá
trình liên kết, khung bao gồm thông tin về liên kết, chẳng hạn nhƣ ID liên kết và hỗ
trợ tốc độ dữ liệu.
 Disassosiation frame
Một trạm sẽ gửi một khung hủy liên kết tới trạm khác nếu nó muốn chấm dứt
liên kết. Ví dụ, một radio NIC tắt có thể gửi một khung hủy liên kết để cảnh báo các
điểm truy cập rằng NIC đang tắt máy. Sau đó các điểm truy cập có thể từ bỏ cấp
phát bộ nhớ và loại bỏ các radio NIC từ các bảng liên kết.
b. Gói tin điều khiển- Control Frames
Các khung kiểm soát phải đƣợc lắng nghe bởi tất cả các trạm, do đó chúng
phải đƣợc truyền tại một trong những tốc độ cơ bản
Khung kiểm soát cũng đƣợc sử dụng để xóa các kênh, có đƣợc các kênh và
cung cấp các khung unicast hiểu đƣợc.
Nó chỉ có thông tin tiêu đề
Sau đây là danh sách khung kiểm soát phân nhóm theo quy định của chuẩn
802.11
Power Save(PS) Poll
Request to Send (RTS)
Clear to send (CTS)
Acknowledgement(ACK)
Contention-Free(CF)-End (PCF only)
CF-End+CF-ACK (PCF only)
Black-ACK(HCF)
Black Ack Request(HCF)

c. Gói tin dữ liệu- Data Frames
Hầu hết các khung dữ liệu mang dữ liệu thực tế đƣợc truyền từ các giao thức
lớp cao hơn.
Một số khung dữ liệu 802.11 không chứa dữ liệu ở tất cả nhƣng có một mục
đích đặc biệt trong BSS
Có 15 khung dữ liệu đƣợc chia nhỏ:
Data
Data+CF-Ack (PCF only)
Data+CF-Poll (PCF only)
Data+CF-Ack+CF-Poll (PCF only)
Null data (no data transmitted)
CF-Ack (no data transmitted) (PCF only)
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

22

CF-Poll (no data transmitted) (PCF only)
Data+CF-Ack+CF-Poll (PCF only)
Qos Data (HCF)
Qos Null (No Data) (HCF)
Qos Data+CF-Ack (HCF)
Qos Data+CF-Poll (HCF)
Qos Data+CF-Ack+CF-Poll (HCF)
Qos Cf-Poll(HCF)
Qos CF-ACK+CF-Poll (HCF)
2.1.6. Họ chuẩn IEEE 802.11
a. Chuẩn IEEE 802.11
Đây là chuẩn đầu tiên của hệ thống mạng không dây. Chuẩn này chứa tất cả
công nghệ truyền hiện hành bao gồm Direct Sequence Spectrum (DSSS), Frequence
Hopping Spread Spectrum (FHSS) và tia hồng ngoại. 802.11 là một trong hai chuẩn

miêu tả những thao tác của sóng truyền (FHSS) trong hệ thống mạng không dây.
Nếu ngƣời quản trị mạng không dây sử dụng hệ thống sóng truyền này, phải chọn
đúng phần cứng thích hợp cho các chuẩn 802.11.
b. Chuẩn IEEE 802.11b
Hiện là lựa chọn phổ biến nhất cho việc nối mạng không dây, các sản phẩm
bắt đầu đƣợc xuất xƣởng vào cuối năm 1999 và khoảng 40 triệu thiết bị 802.11b
đang đƣợc sử dụng trên toàn cầu. Các chuẩn 802.11b hoạt động ở phổ vô tuyến
2,4GHz. Phổ này bị chia sẻ bởi các thiết bị không đƣợc cấp phép, chẳng hạn nhƣ
các điện thoại không dây và các lò vi sóng là những nguồn gây nhiễu đến mạng
không dây dùng chuẩn 802.11b. Các thiết bị 802.11b có một phạm vi hoạt động từ
100 đến 150 feet (1 feet = 0,3048m) và hoạt động ở tốc độ dữ liệu lý thuyết tối đa là
11 Mbit/s. Nhƣng trên thực tế, chúng chỉ đạt một thông lƣợng tối đa từ 4 đến 6
Mbit/s (Thông lƣợng còn lại thƣờng bị chiếm bởi quá trình xử lý thông tin giao thức
mạng và kiểm soát tín hiệu vô tuyến). Trong khi tốc độ này vẫn nhanh hơn một kết
nối băng rộng ADSL hoặc cáp và đủ cho âm thanh liên tục (Streaming Audio),
802.11b lại không đủ nhanh để truyền những hình ảnh có độ nét cao. Lợi thế chính
của 802.11b là chí phí phần cứng thấp. Chuẩn 802.11b có 14 kênh, chỉ 11 kênh
đƣợc sử dụng và trong 11 kênh chỉ có 3 kênh không chồng lấn là 1, 6 và 11.
c. Chuẩn IEEE 802.11a
Vào cuối năm 2001, các sản phẩm dựa trên một chuẩn thứ hai, 802.11a, bắt
đầu đƣợc xuất xƣởng. Không giống nhƣ 802.11b, 802.11a hoạt động ở phổ vô tuyến
5 GHz (trái với phổ 2,4GHz). Thông lƣợng lý thuyết tối đa của nó là 54 Mbit/s, với
tốc độ tối đa thực tế từ 21 đến 22 Mbit/s. Mặc dù tốc độ tối đa này vẫn cao hơn
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

23

đáng kể so với thông lƣợng của chuẩn 802.11b, phạm vi phát huy hiệu lực trong nhà
từ 25 đến 75 feet của nó lại ngắn hơn phạm vi của các sản phẩm theo chuẩn
802.11b. Nhƣng chuẩn 802.11a hoạt động tốt trong những khu vực đông đúc: Với

một số lƣợng các kênh không gối lên nhau tăng lên trong dải 5 GHz, bạn có thể
triển khai nhiều điểm truy nhập hơn để cung cấp thêm năng lực tổng cộng trong
cùng diện bao phủ. Một lợi ích khác mà chuẩn 802.11a mang lại là băng thông cao
hơn của nó giúp cho việc truyền nhiều luồng hình ảnh và truyền những tập tin lớn
trở nên lý tƣởng.
d. Chuẩn IEEE 802.11g
Là chuẩn nối mạng không dây đƣợc IEEE phê duyệt vào tháng 6 năm 2003.
Các sản phẩm gắn liền với chuẩn này hoạt động trong cùng phổ 2,4GHz nhƣ những
sản phẩm theo chuẩn 802.11b nhƣng với tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều - lên tới cùng
tốc độ tối đa lý thuyết của các sản phẩm theo chuẩn 802.11a, 54 Mbit/s, với một
thông lƣợng thực tế từ 15 đến 20 Mbit/s. Và giống nhƣ các sản phẩm theo chuẩn
802.11b, các thiết bị theo chuẩn 802.11g có một phạm vi phát huy hiệu lực trong
nhà từ 100 đến 150 feet. Tốc độ cao hơn của chuẩn 802.11g cũng giúp cho việc
truyền hình ảnh và âm thanh, lƣới Web trở nên lý tƣởng. 802.11g thiết kế để tƣơng
thích ngƣợc với 802.11b và chúng chia sẻ cùng phổ 2,4GHz. Việc này làm cho các
sản phẩm của 2 chuẩn 802.11b và 802.11g có thể hoạt động tƣơng thích với nhau.
Chẳng hạn, một máy tính xách tay với một card không dây 802.11b có thể kết nối
với một điểm truy nhập 802.11g. Tuy nhiên, các sản phẩm 802.11g khi có sự hiện
diện của các sản phẩm 802.11b sẽ bị giảm xuống tốc độ 802.11b. Trong khi các
mạng 802.11a không tƣơng thích với các mạng 802.11b hay 802.11g, các sản phẩm
bao gồm một sự kết hợp của phổ vô tuyến 802.11a và 802.11g sẽ cung cấp những
thứ tốt nhất. Đây là một tin tốt lành cho chuẩn 802.11a; trong môi trƣờng gia đình,
nơi mà tín hiệu vô tuyến cần phải xuyên qua nhiều bức tƣờng và vật cản, chỉ một
mình tính năng 802.11g có thể sẽ ít đƣợc lựa chọn bởi vì phạm vi hoạt động ngắn
hơn của nó.
e. Chuẩn IEEE 802.11n
Chuẩn 802.11n đã đƣợc IEEE phê duyệt đƣa vào sử dụng chính thức và cũng
đã đƣợc Hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) kiểm định và cấp chứng nhận cho các sảm
phẩm đạt chuẩn. Chứng nhận chuẩn 802.11n là bƣớc cập nhật thêm một số tính
năng tùy chọn cho 802.11n bản dự thảo 2.0 (draft 2.0) đƣợc Wi-Fi Alliance bắt đầu

từ tháng 6/2007. Các yêu cầu cơ bản nhƣ băng tần, tốc độ, các định dạng khung, khả
năng tƣơng thích ngƣợc không thay đổi.
Về mặt lý thuyết, chuẩn 802.11n cho phép kết nối với tốc độ 300Mbps (có thể
lên tới 600Mbps), tức là nhanh hơn khoảng 6 lần tốc độ tính theo lý thuyết của các
chuẩn trƣớc đó nhƣ 802.11g,a (54 Mbps) và mở rộng vùng phủ sóng. 802.11n là
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

24

mạng Wi-Fi đầu tiên có thể cạnh tranh về mặt hiệu suất với mạng có dây 100 Mbps.
Chuẩn 802.11n hoạt động ở cả 2 tần số 2,4GHz và 5GHz với kỳ vọng có thể giảm
bớt đƣợc tình trạng “quá tải” ở các chuẩn trƣớc đây.
Với đặc tính kỹ thuật đƣợc phê chuẩn, MIMO (Multiple-Input, Multi-Output)
là công nghệ bắt buộc phải có trong các sản phẩm Wi-Fi 802.11n, thƣờng đƣợc
dùng chung với kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM. MIMO có
thể tăng tốc độ lên nhiều lần thông qua kỹ thuật đa phân chia theo không gian
(spatial multiplexing). Chia một chuỗi dữ liệu thành nhiều chuỗi dữ liệu nhỏ hơn và
phát/thu nhiều chuỗi nhỏ song song đồng thời trong cùng một kênh.
Ngoài ra, MIMO còn giúp cải thiện phạm vi phủ sóng và độ tin cậy của thiết
bị thông qua một kỹ thuật đƣợc gọi là phân tập không gian (Spatial Diverity). Kết
hợp với công nghệ MIMO là 2 kỹ thuật: Mã hóa dữ liệu STBC (Space Time Block
Coding) giúp cải thiện việc thu/phát tín hiệu nhiều anten và chế độ HT Duplicate
(MCS 32). Cho phép gửi thêm gói tin tƣơng tự cùng lúc lên mỗi kênh 20MHz khi
thiết bị hoạt động ở chế độ 40MHz, giúp tăng độ tin cậy cho thiết bị phát

Hình 2- 6: Hệ thống MIMO NxM có N kênh phát và M kênh thu.
Ngoài công nghệ MIMO, các thiết bị còn có thể đƣợc tích hợp thêm một số kỹ
thuật khác để tăng tốc độ. Đầu tiên là kỹ thuật SGI (Short Guard Interval) cũng có
thể góp phần cải thiện tốc độ bằng cách giảm kích thƣớc của khoảng cách giữa các
symbol (ký hiệu). Bên cạnh đó là một số kỹ thuật trên lớp vật lý với các cải tiến

nhằm giảm overhead (gói tin mào đầu) trực tiếp góp phần cải thiệm tốc độ.
Đề giảm overhead, 802.11n dùng kỹ thuật tập hợp khung ghép hai hay nhiều
khung (frame) thành một frame đơn để truyền đi. Chuẩn 802.11n sử dụng 2 kỹ thuật
ghép frame: A-MSDU (Aggregation – MAC Service Data Units) hay viết gọn là
MSDU- làm tăng kích thƣớc dùng để phát các frame qua các giao thức MAC và A-
Tìm hiểu quá trình chuyển giao trong mạng WLAN và mô phỏng trên Omnet++

25

MPDU (Aggregation- MAC Protocol Data Unit) làm tăng kích thƣớc tối đa của các
frame 802.11n phát đi lên đến 64K byte (chuẩn trƣớc chỉ có 2304 byte)
Một cách cải thiện thông lƣợng bổ sung khác là giảm kích thƣớc frame ACK
xuống còn 8byte (chuẩn cũ là 128byte). Ngoài ra, kỹ thuật SGI cũng có thể góp
phần cải thiện 10% tốc độ bằng cách giảm khoảng cách giữa các symbol từ 4 nano
giây xuống còn 3,6 nano giây. Cuối cùng là kỹ thuật GreenField Preamble đƣợc sử
dụng để rút ngắn gói tin đầu tiên của frame nhằm cải thiện hiệu năng và công suất
tiêu thụ cho thiết bị.

Hình 2- 7: So sánh các chuẩn 802.11 a,b,g,n
f. Một số chuẩn khác
Ngoài các chuẩn phổ biến trên, IEEE còn lập các nhóm làm việc độc lập để bổ
sung các quy định vào các chuẩn 802.11 a, 802.11b và 802.11g nhằm nâng cao tính
hiệu quả, khả năng bảo mật và phù hợp với các thị trƣờng châu Âu, Nhật của các
chuẩn cũ nhƣ:
- IEEE 802.11c: Bổ sung việc truyền thông và trao đổi thông tin giữa
LAN qua cầu nối lớp MAC với nhau.
- IEEE 802.11d: Chuẩn này đƣợc đặt ra nhằm giải quyết vấn đề là băng
thông 2,4 GHz không đủ khả dụng ở một số quốc gia trên thế giới.
Ngoài ra còn bổ sung các đặc tính hoạt động cho các vùng địa lý khác
nhau.

- IEEE 802.11e: Nguyên gốc chuẩn 802.11 không cung cấp việc quản lý
chất lƣợng dịch vụ. Phiên bản này cung cấp chức năng QoS. Theo kế
hoạch, chuẩn này sẽ đƣợc ban hành vào năm 2001 nhƣng do không tích
hợp trong thiết thế cấu trúc mà nó không đƣợc hoàn thành theo đúng
thời gian dự kiến.
- IEEE 802.11f: Hỗ trợ tính di động, tƣơng tự mạng di động tế bào. IEEE
802.11f còn đƣợc gọi là Giao thức liên truy cập điểm (Inter Access
Point Protocol - IAPP) là một đề xuất thực tế (RP). Nó mô tả một phần
mở rộng tùy chọn tiêu chuẩn IEEE 802.11 cho phép truyền thông giữa