đề tài “công nghệ wifi và ứng dụng”

Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
LỜI 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 cá nhân 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. Tuy
nhiên, để có thể kết nối Internet người sử dụng phải truy nhập Internet từ một vị trí
cố định thông qua một máy tính kết nối vào mạng. Điều này đôi khi gây ra rất nhiều
khó khăn cho những người sử dụng khi đang di chuyển hoặc đến một nơi không có
điều kiện kết nối vào mạng.
Mạng không dây là một trong những bước tiến lớn nhất của ngành công nghệ
thông tin và truyền thông, mạng không dây tạo nên một cuộc cách mạng trong việc
truy cập và truyền thông tin giữa các thiết bị đầu cuối. Mạng không dây làm thay
đổi hoàn toàn cuộc sống của con người, thói quen và kỹ năng của con người trong
sinh hoạt, học tập và công việc được cải thiện với năng suất và hiệu quả cao nhất.
Ngày nay mạng không dây đang trở nên phổ biến trong các tổ chức, doanh nghiệp
và cá nhân. Chính vì sự tiện lợi của mạng không dây nên nó dần thay thế cho các hệ
thống mạng có dây truyền thống hiện tại. Sự ra đời của nó khắc phục những hạn chế
mà mạng nối dây không thể giải quyết được, và là giải pháp cho xu thế phát triển
của công nghệ truyền thông hiện đại.
Mạng không dây mang lại lợi ích rất to lớn cho công nghệ thông tin và
truyền thông trong tất cả các lĩnh vực. Với ưu điểm tiện lợi, linh hoạt và đơn giản
trong quá trình triển khai và sử dụng, mạng không dây đang đáp ứng hầu hết các
nhu cầu trong cuộc sống hiện đại. Công nghệ Wifi hay chuẩn IEEE 802.11 là một
trong những công nghệ không dây được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay. Sự phát
triển và cải tiến không ngừng của công nghệ Wifi nhằm giải quyết những hạn chế
đang tồn tại như tốc độ, phạm vi phủ sóng, an toàn thông tin, tất cả vì mục đích

Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu

SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
nâng cao chất lượng dịch vụ cho người sử dụng. Với mong muốn tìm hiểu những
vấn đề quan tâm ở trên, em lựa chọn đề tài “Công nghệ Wifi và ứng dụng”, đề tài
giúp em hiểu rõ hơn về những kiến thức chuyên ngành đã được học và ứng dụng
của nó trong thực tế cuộc sống.
Mục đích của đề tài:
Mục đích của đề tài là tìm hiểu công nghệ Wifi, một công nghệ không dây
phổ biến nhất hiện nay. Nội dung chính của đề tài là trình bày quá trình hoạt động
và ứng dụng trong thực tế, từ đó đánh giá sự phát triển trong tương lai của công
nghệ Wifi.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các vấn đề liên quan đến mạng không dây
nói chung và công nghệ Wifi nói riêng. Các khía cạnh của công nghệ Wifi được
nghiên cứu là lịch sử ra đời và phát triển, mô hình kiến trúc triển khai, nguyên lý
hoạt động, ưu nhược điểm, ứng dụng và bảo mật. Trong đó nổi bật là nguyên lý
hoạt động và ứng dụng trong cuộc sống của công nghệ Wifi. Phạm vi nghiên cứu ở
đây là các công nghệ mạng không dây, các chuẩn, các hình thức và thiết bị ứng
dụng, các kỹ thuật xử lý và truyền dẫn tín hiệu vô tuyến của công nghệ Wifi.






Đồ án tốt nghiệp Mục lục
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
MỤC LỤC
Trang
TỜ BÌA
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

LỜI MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY 1
1.1 Lịch sử phát triển công nghệ mạng không dây: 1
1.1.1 Lịch sử phát triển công nghệ mạng không dây: 1
1.1.2 Giới thiệu công nghệ mạng không dây: 2
1.2 Phân loại và đặc điểm mạng không dây: 2
1.2.1 Phân loại mạng không dây: 2
1.2.2 Đặc điểm của mạng không dây: 5
1.2.3 Mô hình của mạng không dây cục bộ WLAN: 7
1.3 Những công nghệ và giao thức sử dụng trong mạng không dây: 10
1.3.1 Những công nghệ sử dụng trong mạng không dây: 10
1.3.2 Những giao thức sử dụng trong mạng không dây: 20
1.4 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của mạng không dây: 23
1.4.1 Ưu điểm của mạng không dây: 23
1.4.2 Nhược điểm của mạng không dây: 24
1.4.3 So sánh mạng không dây và mạng có dây: 25

Đồ án tốt nghiệp Mục lục
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
1.5 Một số ứng dụng của mạng không dây: 26
1.5.1 Vai trò truy cập: 26
1.5.2 Mở rộng mạng: 26
1.5.3 Kết nối các tòa nhà: 26
1.5.4 Khả năng di động: 27
1.5.5 Hội thoại và truyền dữ liệu: 28
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIFI 29

2.1 Khái niệm, sự ra đời và phát triển của Wifi: 29
2.1.1 Khái niệm công nghệ Wifi: 29
2.1.2 Sự ra đời và phát triển công nghệ Wifi: 31
2.2 Các tiêu chuẩn của Wifi: 33
2.2.1 Các tiêu chuẩn phổ biến của Wifi: 33
2.2.2 Một số tiêu chuẩn mở rộng và đang phát triển của Wifi: 38
2.3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của Wifi: 39
2.3.1 Ưu điểm của công nghệ Wifi: 39
2.3.2 Nhược điểm của công nghệ Wifi: 40
2.3.3. So sánh Wifi và các công nghệ không dây khác: 40
2.4 Các thiết bị cơ bản của mạng WLAN: 41
2.4.1 Điểm truy cập không dây Wireless AP: 41
2.4.2 Bộ định tuyến không dây WR: 42
2.4.3 Thiết bị Wireless Router Modem: 43
2.4.4 Cầu nối không dây WB: 44
2.4.5 Bộ chuyển đổi không dây và Card mạng không dây: 44

Đồ án tốt nghiệp Mục lục
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
CHƢƠNG 3. CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
CỦA WIFI 47
3.1 Kiến trúc của công nghệ Wifi: 47
3.1.1 Các thành phần kiến trúc: 47
3.1.2 Kiến trúc các lớp trong mô hình OSI của chuẩn IEEE 802.11: 51
3.2 Kỹ thuật cơ bản trong Wifi: 56
3.2.1 Kỹ thuật trải phổ: 56
3.2.2 Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM: 61
3.2.3 Kỹ thuật đa truy nhập cảm ứng sóng mang chống va chạm CSMA/CA: 64
3.3 Cách thức hoạt động của Wifi: 68
3.3.1 Hoạt động của mạng wifi: 68

3.3.2 Tùy chọn kết nối một trạm với một ô hiện hữu: 73
3.3.3 Chuyển vùng: 76
3.3.4 Giữ đồng bộ: 76
3.3.5 Tiết kiệm năng lượng: 77
3.3.6 Phân đoạn và tập hợp: 78
3.3.7 Giải thuật quay lùi theo luật số mũ: 79
3.3.8 Các kiểu khung 80
3.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng WLAN: 85
3.4.1 Phạm vi phủ sóng: 85
3.4.2 Lưu lượng: 85
3.4.3 Sự toàn vẹn và độ tin cậy: 85
3.4.4 Khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng mạng nối dây: 86
3.4.5 Khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng mạng không dây: 86

Đồ án tốt nghiệp Mục lục
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
3.4.6 Nhiễu : 86
3.4.7 Tính đơn giản và dễ dàng trong sử dụng: 87
3.4.8 Bảo mật: 87
3.4.9 Chi phí: 88
3.4.10 Tính linh hoạt: 88
3.4.11 Tuổi thọ nguồn pin cho các sản phẩm di động: 88
3.4.12 An toàn: 88
3.5 Bảo mật trong Wifi: 89
3.5.1 Cơ sở bảo mật mạng Wifi: 89
3.5.2 Cơ chế bảo mật WEP: 93
3.5.3 Cơ chế bảo mật WPA: 96
3.5.4 Cơ chế bảo mật WPA2: 97
3.5.5 Tổng quan về chuẩn bảo mật IEEE 802.11i: 98
CHƢƠNG 4. ỨNG DỤNG VÀ SỰ PHÁT TRIỀN TRONG TƢƠNG LAI CỦA

WIFI 100
4.1 Ứng dụng của công nghệ Wifi: 100
4.1.1 Truy cập mạng công cộng: 100
4.1.2 Kết nối và truyền tải dữ liệu: 101
4.1.3 Thiết lập mạng giải trí gia đình: 103
4.1.4 Tự động hóa ngôi nhà: 104
4.1.5 Giải pháp văn phòng di động: 105
4.1.6 Giải pháp Wifi chuyên dụng: 106
4.2 Công nghệ Wifi tại Việt Nam: 108
4.2.1 Sự phát triển của công nghệ Wifi tại Việt Nam: 108

Đồ án tốt nghiệp Mục lục
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
4.2.2 Một số dự án Wifi tại Việt Nam: 110
4.3 Một số thiết bị sử dụng công nghệ Wifi: 115
4.3.1 Máy tính xách tay và máy tính bảng: 115
4.3.2 Điện thoại di động: 117
4.3.3 Các thiết bị dân dụng: 119
4.4 Sự phát triển trong tƣơng lai của công nghệ Wifi: 120
4.4.1 Cơ hội của công nghệ Wifi: 120
4.4.2 Thách thức của công nghệ Wifi: 122
4.4.3 Sự phát triển trong tương lai của công nghệ Wifi: 123
KẾT LUẬN
LỜI CẢM ƠN
TÀI LIỆU THAM KHẢO




Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt

SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
DANH MỤC VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber
Line
Đường dây thuê bao số bất đối
xứng
AES
Advanced Encryption Standard
Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến
AMPS
Advanced Mobile Phone System
Hệ thống điện thoại di động
nâng cao năm 1977
AP
Access Point
Điểm truy cập
ASM
Automatic Storage Management
Quản lý lưu trữ tự động
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Chế độ truyền dẫn không đồng
bộ
BAP
Battery Assisted Passive
Pin hỗ trợ thụ động

BSS
Basic Service Sets
Tập dịch vụ cơ bản
Mô hình mạng cơ sở
BPSK
Binary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha nhị phân
CCMP
Counter Cipher Mode Protocol
Giao thức mã hóa dữ liệu
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo
mã
DES
Data Encryption Standard
Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu
DLNA
Digital Living Network Alliance
Công nghệ giao tiếp không dây
gia đình
DS
Distribution System
Hệ thống phân phối
DSL
Digital Subscriber Line
Đường dây thuê bao số
DSSS
Direct Sequence Spread Spectrum
Trải phổ chuỗi trực tiếp

ESS
Extended Service Sets
Tập dịch vụ mở rộng
Mô hình mạng mở rộng
ETSI
European Telecommunications
Standards Institute
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông
Châu Âu
FCC
Federal Communications
Ủy ban truyền thông

Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
Commission
Liên bang Hoa Kỳ
FHSS
Frequency Hopping Spread
Spectrum
Trải phổ nhảy tần
FSK
Frequency Shift Keying
Khóa dịch tần số
FSO
Free Space Optics
Truyền thông quang vô tuyến
FTP
File Transfer Protocol
Giao thức truyền tập tin

FTS
File Transfer Service
Dịch vụ truyền tập tin
GPRS
General Packet Radio Service
Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
GSM
Global System for Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động
toàn cầu
HDMI
High Definition Multimedia
Interface
Giao tiếp đa phương tiện tin
cậy cao
HTTP
Hyper Text Transfer Protocol
Giao thức truyền tải siêu văn
bản
IBSS
Independent Basic Service Sets
Tập dịch vụ cơ bản độc lập
Mô hình mạng độc lập
IEEE
Institute of Electrical and
Electronic Engineers

Viện Kỹ sư Điện và Điện tử
IMTS
Improved Mobile Telephone
Service
Dịch vụ điện thoại di động cải
tiến năm 1964
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
ISM
Industrial, Scientific, Medical
Băng tần dành cho công
nghiệp, khoa học và y học
ISO
International Socialist Organization
Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
MIMO
Multi Input Multi Output
Đa đầu vào - đa đầu ra
MAC
Media Access Control
Điều khiển truy nhập môi
trường

Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
NFC
Near Field Communication
Công nghệ giao tiếp khoảng
cách gần
NIC
Network Interface Card
Card giao diện mạng
NOS
Network Operation System
Hệ thống điều hành mạng
OBEX
OBject EXchange
Giao thức trao đổi dũ liệu dùng
hồng ngoại
OFDM
Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia tần số
trực giao
PC
Persional Computer
Máy tính cá nhân
PDA
Personal Digital Assistant
Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá
nhân
PMD
Physical Media Dependent

Phân lớp phụ thuộc môi trường
vật lý
PSK
Phase Shift Keying
Khóa dịch pha
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying
Khoá dịch pha cầu phương
RF
Radio Frequency
Tần số vô tuyến
RFID
Radio Frequency
Identification
Công nghệ Nhận dang tận số
vô tuyến
SSID
Service Set Identifier
Bộ nhận dạng dịch vụ
TKIP
Temporal Key Integrity Protocol
Giao thức toàn vẹn khóa thời
gian
UHF

Ultra High Frequency
Dải tần số cực cao
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu
USB
Universal Serial Bus
Chuẩn gia
UWB
Ultra Wide Band
Công nghệ siêu băng rộng
VHF
Very High Frequency
Dải tần số rất cao
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo

Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
VLAN
Virtual Local Area Network
Mạng cục bộ ảo
WAP
Wireless Application Protocol
Giao thức ứng dụng không dây
WEP
Wired Equivalent Privacy

Bảo mật tương đương mạng đi
dây
WLAN
Wireless Local Area Network
Mạng vô tuyến cục bộ
WMAN
Wireless Metropolitan Area
Network
Mạng vô tuyến đô thị
WPA
Wi-Fi Protected Access
Bảo vệ truy cập Wi-Fi
WPAN
Wireless Personal Area Network
Mạng vô tuyến cá nhân
WRAN
Wireless Regional Area Network
Mạng vô tuyến khu vực
WWAN
Wireless Wide Area Network
Mạng vô tuyến diện rộng
WWW
World Wide Web
Hệ thống liên kết dữ liệu toàn
cầu


Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Phân loại mạng không dây 3
Hình 1.2 Mô hình mạng Ad-hoc 7
Hình 1.3 Mô hình mạng Infrastructure 8
Hình 1.4 Mô hình mạng mở rộng 9
Hình 1.5 Phiên bản mới nhất Bluetooth 4.0 11
Hình 1.6 Thiết bị ứng dụng công nghệ Bluetooth 12
Hình 1.7 Ứng dụng của RFID 13
Hình 1.8 Ứng dụng của công nghệ NFC 15
Hình 1.9 Mô hình công nghệ WiMAX 17

Hình 2.1 Biểu tượng công nghệ Wifi 29
Hình 2.2 Tốc độ và khoảng cách truyền dữ liệu của Wifi 38
Hình 2.3 Access Point chuẩn N 41
Hình 2.4 Wireless Router Linksys chuẩn N 42
Hình 2.5 Wireless Router Modem Linksys chuẩn N 43
Hình 2.6 Wireless Bridge Linksys 44
Hình 2.7 PC Card của Asus và Planet 45
Hình 2.8 Adapter Card TP-Link 45
Hình 2.9 Wireless USB Card TP-Link 46

Hình 3.1 Các thành phần kiến trúc của Wifi 47
Hình 3.2 Mô hình DS và ESS 49
Hình 3.3 Vị trí của 802.11 trong mô hình OSI 51

Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
Hình 3.4 Lớp vật lý của 802.11 53
Hình 3.5 Mô hình phân lớp MAC 54
Hình 3.6 Lớp MAC của 802.11 56
Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống trải phổ nhảy tần 58

Hình 3.8 Ví dụ về trải phổ nhảy tần 59
Hình 3.9 Sơ đồ khối hệ thông trải phổ chuỗi trực tiếp 60
Hình 3.10 Nguyên lý trải phổ chuỗi trực tiếp 61
Hình 3.11 So sáng kỹ thuật sóng mang không chồng phổ (a) và sóng mang chồng
phổ (b) 63
Hình 3.12 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 64
Hình 3.13 Cơ chế hoạt động của CSMA/CA 66
Hình 3.14 Quá trình trao đổi đầy đủ của cảm ứng sóng mang ảo 67
Hình 3.15 Sơ đồ phân bố kênh trong dải tần số 2.4GHz 69
Hình 3.16 Sơ đồ phân bố kênh trong dải tần số 5GHz 70
Hình 3.17 Chế độ quét thụ động 74
Hình 3.18 Chế độ quét chủ động 74
Hình 3.19 Phân đoạn khung 79
Hình 3.20 Khuôn dạng khung chuẩn IEEE 802.11 80
Hình 3.21 Khuôn dạng khung MAC 81
Hình 3.22 Trường điều khiển khung của lớp MAC 81
Hình 3.23 Khung định dạng RTS 83
Hình 3.24 Khuôn định dạng CTS 84
Hình 3.25 Khuôn dạng khung ACK 84
Hình 3.26 Các mức độ bảo vệ mạng 90

Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
Hình 3.27 Chứng thực hệ thống mở. 92
Hình 3.28 Chứng thực khóa chia sẻ 93
Hình 3.29 Quy trình mã hóa WEP sử dụng RC4 94
Hình 3.30 Thành phần của IEEE 802.11i 98

Hình 4.1 Ứng dụng truy cập mạng công cộng 101
Hình 4.2 Mô hình kết nối Wifi trong gia đình 102

Hình 4.3 Mô hình kết nối của WiFi Direct 103
Hình 4.4 Ứng dụng giải trí gia đình 104
Hình 4.5 Giải pháp văn phòng di động 105
Hình 4.6 Mô hình giải pháp Wifi trường học 106
Hình 4.7 Mô hình công nghệ Hybrid Wicell 108
Hình 4.8 Máy tính xách tay Osborne 1 115
Hình 4.9 Máy tính xách tay và máy tính bảng 116
Hình 4.10 Sự phát triển của điện thoại di động 118
Hình 4.11 Smartphone của Samsung, HTC và Apple 118
Hình 4.12 Máy in Canon tích hợp Wifi 119
Hình 4.13 Máy ảnh và máy quay tích hợp Wifi 120
Hình 4.14 Camera quan sát không dây 120
Hình 4.15 Băng thông 160MHz trong tần số 5GHz 125
Hình 4.16 So sánh cách phát dữ liệu giữa Wifi hiện nay và 802.11ac 126

Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. So sánh mạng không dây và mạng có dây 25
Bảng 2.1 Các lựa chọn của chuẩn 802.11b 35
Bảng 2.2 Các tiêu chuẩn phổ biến của IEEE 802.11 38
Bảng 2.3 So sánh Wifi và các công nghệ không dây khác 40

1
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
MẠNG KHÔNG DÂY
1.1 Lịch sử phát triển công nghệ mạng không dây:
1.1.1 Lịch sử phát triển công nghệ mạng không dây:

 Nhà khoa học Guglielmo Marconi đã sáng lập ra mạng không dây.
 Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1895 ông thành công
khi gửi các tín hiệu vô tuyến qua khoảng cách 2,5km. Năm 1899 ông thiết lập
được hệ thống truyền thông vô tuyến qua biển Măngsơ (Manche) nối Anh và
Pháp. Thành tựu “chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là
dấu hiệu cho sự ra đời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao.
 Năm 1901 ông đã lập được một kỳ tích là phát tín hiệu mã Mooxơ (morse) qua
Đại Tây Dương từ Anh qua Canada để chứng minh rằng sóng vô tuyến không
bị ảnh hưởng bởi bề cong trái đất mở ra triển vọng thiết lập hệ thống vô tuyến
điện toàn cầu. Công nghệ không dây mà Marconi phát triển là một sự pha tạp
giữa điện báo có dây truyền thống và sóng Hertz.
 Trong chiến tranh thế giới I, lần đầu tiên nó được sử dụng ở cuộc chiến Boer
năm 1899, và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã được sử dụng trong con tàu
Titanic.
 Trước thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phương tiện truyền
thông hữu hiệu bởi nó cho phép gửi các tin nhắn cá nhân băng qua các lục địa.
Cùng với sự ra đời của radio (máy phát thanh), công nghệ không dây đã có thể
tồn tại một cách thương mại hóa. Năm 1927, dịch vụ điện thoại vô tuyến được
thương mại hóa và hoạt động giữa 2 nước Britain và US (United States).
 Vào đầu thập niên 1970, IMTS (Improved Mobile Telephone System) phát
triển thu phát dữ liệu đồng thời, tăng số lượng kênh truyền và công suất lớn
hơn.
2
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
 Năm 1977, AMPS (Advanced Mobile Phone System) được phát minh bởi Bell
Labs, hoạt động đầu tiên ở US với những vùng địa lý được phân chia thành
những tế bào.
 Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu tương tự. Thập niên
1990, chuyển sang tín hiệu số ngày càng có chất lượng tốt hơn, nhanh chóng

và hiệu quả cao hơn.
1.1.2 Giới thiệu công nghệ mạng không dây:
 Mạng không dây (Wireless Network) là mạng sử dụng công nghệ cho phép hai
hay nhiều thiết bị kết nối với nhau bằng cách sử dụng một giao thức chuẩn mà
không cần những kết nối bằng dây mạng. Mạng không dây (mạng vô tuyến )
là một mạng dữ liệu linh hoạt được thực hiện như một sự mở rộng hoặc một sự
lựa chọn mới cho mạng máy tính có dây (mạng hữu tuyến).
 Mạng máy tính không dây sử dụng các sóng điện từ không gian (sóng vô
tuyến hoặc sóng ánh sáng) thu, phát dữ liệu qua không khí, giảm thiểu nhu cầu
về kết nối bằng dây. Vì vậy, các mạng máy tính không dây kết hợp liên kết dữ
liệu với tính di động của người sử dụng.
 Mạng không dây thực sự đang thay thế cho mạng máy tính có dây, cung cấp
khả năng xử lý linh động hơn và tự do hơn cho tất cả các lĩnh vực trong cuộc
sống. Người dùng có thể truy cập thông tin từ mạng, chia sẻ và trao đổi dữ liệu
với nhau từ bất cứ địa điểm nào trong vùng phủ sóng của mạng mà không bị
ràng buộc bởi các kết nối vật lý.
1.2 Phân loại và đặc điểm mạng không dây:
1.2.1 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 có dây: WPAN (Wireless
Personal Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN
(Wireless Metropolitan Area Network), WWAN (Wireless Wide Area Network),
WRAN (Wireless Regional Area Network). Ngoài ra, mạng không dây còn được
3
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
phân loại theo phương thức truyền thông tin, bao gồm truyền thông tin bằng sóng
vô tuyến và bằng tín hiệu hồng ngoại.
WWAN
< 15km

GSM, CDMA, 3G UMTS
WRAN
< 100km
802.22
WMAN
< 5km
WiMAX
WLAN
< 150m
Wifi, HiperLAN
WPAN
<10m
Bluetooth, RFID, Zigbee

Hình 1.1 Phân loại mạng không dây
 WPAN (Wireless Personal Area Network): mạng vô tuyến cá nhân, nhóm này
bao gồm các công nghệ vô tuyến được ứng dụng trong phạm vi gia đình hoặc
trong không gian xung quanh của một cá nhân. WPAN có tốc độ truyền có
thể đạt 480Mbps trong phạm vi 10m, băng thông tối đa 1Mbps được chia sẻ
cho tất cả kết nối trên cùng 1 thiết bị và hỗ trợ tối đa 8 kết nối đồng thời với
các thiết bị khác. Công nghệ này phục vụ mục đích nối kết các thiết bị ngoại
vi như máy in, bàn phím, chuột, khóa USB (Universal Serial Bus), đồng
hồ, với điện thoại di động, máy tính. Các công nghệ trong nhóm này bao
gồm: Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Wibree, ZigBee,
UWB (Ultra Wide Band), Wireless USB, EnOcean, Đa phần các công nghệ
này được chuẩn hóa bởi Viện Kỹ sư Điện và Điện tử IEEE (Institute of
Electrical and Electronics Engineers), cụ thể là nhóm làm việc 802.15.
4
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50

 WLAN (Wireless Local Area Network): mạng vô tuyến cục bộ, có khả năng
kết nối phạm vi rộng hơn 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. WLAN là một phần
của giải pháp văn phòng di động, cho phép người sử dụng kết nối mạng cục
bộ tại các khu vực công cộng như văn phòng, khách sạn, sân bay, trường học,
bênh viện. Phạm vi hoạt động từ 100m đến 500m với tốc độ truyền dữ liệu
trong khoảng 11Mbps - 54Mbps. Công nghệ nổi bật nhất trong nhóm này là
Wifi với tiêu chuẩn IEEE 802.11. Bên cạnh WiFi thì còn một chuẩn khác là
HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởi
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu ETSI (European Telecommunications
Standards Institute).
 WMAN (Wireless Metropolitan Area Network): mạng vô tuyến đô thị, sử
dụng tiêu chuẩn IEEE 802.16. Việc đưa ra chuẩn này mở ra một công nghệ
mới truy nhập không dây băng rộng WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access) cho giao tiếp dành cho hệ thống truy cập không dây băng
rộng cố định với mục tiêu cung cấp những trục kết nối trực tiếp trong mạng
đô thị đạt băng thông tương đương cáp, đường dây thuê bao số DSL (Digital
Subscriber Line), trục T1 phổ biến hiện nay. 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
75Mbps tại mỗi trạm phát sóng với tầm phủ sóng từ 2km đến 10km. Ngoài ra
có chuẩn IEEE 802.20, được gọi là truy nhập vô tuyến băng rộng di động
WBMA (Mobile Broadband Wireless Access). Nó có thể hỗ trợ ngay cả khi
đang di chuyển với vận tốc lên tới 250km/h. Trong khi chuyển vùng của
WiMAX nhìn chung bị giới hạn trong một phạm vi nhất định, thì chuẩn IEEE
802.20 giống như công nghệ 3G (Third Generation Technology) có khả năng
hỗ trợ chuyển vùng toàn cầu. Trong mạng IEEE 802.20, việc đồng bộ giữa
đường lên và đường xuống đều được thực hiện hiệu quả.
5
Đồ án tốt nghiệp Chương 1

SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
 WWAN (Wireless Wide Area Network): mạng vô tuyến diện rộng, kết nối các
máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một
châu lục. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn
thông. Nhóm này bao gồm các công nghệ mạng thông tin di động như 3G
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), GSM (Global
System for Mobile), CDMA2000 (Code Division Multiple Access). Vùng phủ
sóng của mạng này khoảng từ vài km đến vài chục km. Các công nghệ
WWAN phổ biến hiện nay sử dụng công nghệ truyền thông quang vô tuyến
FSO (Free Space Optics), các sóng vô tuyến được cấp phép và không cần cấp
phép, hoặc kết hợp cả hai loại trên.
 WRAN (Wireless Regional Area Network): mạng vô tuyến khu vực, mạng này
sử dụng chuẩn IEEE 802.22, có vùng phủ sóng từ hàng chục đến hàng trăm
km với tốc độ khoảng 22Mbps. Công nghệ phát sóng này sẽ sử dụng băng tần
UHF (Ultra High Frequency), VHF (Very High Frequency) vốn được sử dụng
trong vô tuyến truyền hình hiện nay.
1.2.2 Đặc điểm của mạng không dây:
 Mạng không dây cung cấp tất cả các tính năng của công nghệ mạng cục bộ
LAN (Local Area Network) như là Ethernet và Token Ring mà không bị giới
hạn về kết nối vật lý.
 Việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị có hỗ trợ mà không có sự ràng buộc về
khoảng cách và không gian như mạng có dây thông thường. Người dùng mạng
không dây có thể kết nối vào mạng trong khi di chuyển bất cứ nơi nào trong
phạm vi phủ sóng của thiết bị tập trung.
 Mạng không dây sử dụng sóng hồng ngoại (Infrared Light) và sóng vô tuyến
RF (Radio Frequency) để truyền nhận dữ liệu thay vì dùng cáp xoắn (Twist-
Pair) và cáp quang (Fiber Optic Cable). Thông thường thì sóng vô tuyến được
dùng phổ biến hơn vì nó truyền xa hơn, lâu hơn, rộng hơn, băng thông cao
hơn.
6

Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
 Các kết nối không dây được thiết lập bằng sóng điện từ. Tùy theo mục đích
hoạt động mà các dạng kết nối khác nhau sẽ sử dụng các dải tần số khác nhau,
đồng thời các thiết bị sử dụng kết nối đó sẽ giao tiếp theo các phương thức
khác nhau.
 Trong phần lớn trường hợp, dữ liệu được truyền đi do các thiết bị tham gia
mạng không dây phát sóng ra mọi hướng xung quanh (quảng bá) chứ không
được định hướng bằng dây dẫn. Cũng đồng nghĩa với việc những thiết bị
không phải của người nhận cũng có thể tiếp cận các sóng có chứa dữ liệu của
bạn, nhưng nhờ vào các phương pháp định danh và bảo mật của từng giao thức
mạng nên thường thì chỉ người nhận mới có thể mở dữ liệu bạn gửi đi.
 Các sóng vô tuyến thường được xem như các sóng mang vô tuyến do chúng
chỉ thực hiện chức năng cung cấp năng lượng cho một máy thu ở xa. Dữ liệu
khi phát đi được điều chế trên sóng mang vô tuyến sao cho có thể được khôi
phục chính xác tại máy thu.
 Nhiễu sóng mang vô tuyến có thể tồn tại trong cùng không gian, tại cùng thời
điểm mà không can nhiễu lẫn nhau nếu các sóng vô tuyến được phát trên các
tần số vô tuyến khác nhau. Để nhận lại dữ liệu, máy thu vô tuyến sẽ thu trên
tần số vô tuyến xác định trong khi sẽ loại bỏ các tần số vô tuyến khác.
 Trong mạng không dây tiêu chuẩn, một thiết bị thu và phát được gọi là một
điểm truy cập, nối với mạng hữu tuyến tại một vị trí cố định sử dụng cáp
Ethernet tiêu chuẩn. Chức năng của điểm truy cập là thu, lưu vào bộ nhớ đệm,
và phát dữ liệu giữa mạng không dây và cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến. Một
điểm truy cập đơn hỗ trợ một nhóm nhỏ người sử dụng và thực hiện chức năng
trong một phạm vi nhất định. Điểm truy cập được đặt ở bất kỳ vị trí nào miễn
là nằm trong vùng phủ sóng mong muốn.
 Người sử dụng truy cập vào mạng không dây thông qua các bộ thích ứng máy
tính không dây được tích hợp trong các thiết bị đầu cuối như máy vi tính, điện
thoại di động và các thiết bị cá nhân khác. Các bộ thích ứng máy tính không

dây cung cấp một giao diện giữa hệ thống điều hành mạng NOS (Network
7
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
Operation System) của máy khách (Client) và các sóng không gian qua một
anten.
 Công nghệ không dây bao gồm các thiết bị và hệ thống phức tạp như hệ thống
WLAN, điện thoại di động (Mobile Phone) cho đến các thiết bị đơn giản như
tay nghe không dây, microphone không dây và nhiều thiết bị khác có khả năng
truyền nhận và lưu trữ thông tin từ mạng. Ngoài ra cũng bao gồm cả những
thiết bị hỗ trợ hồng ngoại như thiết bị điều khiển từ xa (Remote Control) , điện
thoại … truyền dữ liệu trực diện giữa 2 thiết bị.
1.2.3 Mô hình của mạng không dây cục bộ WLAN:
 Mô hình mạng độc lập IBSS (Independent Basic Service Sets):
- Mô hình này còn được gọi là mô hình mạng Ad-hoc, là mạng gồm hai hay
nhiều máy tính có trang bị card không dây mà không dùng đến các thiết bị
định tuyến hay thu phát không dây.
- Các máy tính có vai trò ngang nhau, các thiết bị tham gia mạng không dây
Ad-hoc ngoài việc giao tiếp với nhau còn đảm nhiệm luôn cả việc chuyển tiếp
dữ liệu cho các thiết bị khác trong mạng.

Ngƣời dùng A
Ngƣời dùng B Ngƣời dùng C

Hình 1.2 Mô hình mạng Ad-hoc
8
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
- Mạng Ad-hoc hoạt động chỉ khi các máy tính của nó nằm gần với nhau về
phương diện vật lý và chỉ khi giới hạn về con số. Hơn nữa, để truy cập và chia

sẻ Internet, một trong các máy tính vẫn phải được kết nối với mạng Internet
thông qua cáp hoặc kết nối không dây khác.
 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng BSSs (Basic Service Sets):
- Mô hình này còn gọi là mô hình mạng Infrastructure, là mạng gồm một hay
nhiều điểm truy cập AP (Access Point) để mở rộng phạm vi hoạt động của các
Trạm (Station) có thể kết nối với nhau với một phạm vi gấp đôi, nhiều điểm
truy cập AP liên kết mạng không dây với mạng nối dây và cho phép các người
dùng chia sẻ các tài nguyên mạng một cách hiệu quả.
- AP đóng vai trò là điểm truy cập cho các client trao đổi dữ liệuvới nhau và
truy xuất tài nguyên của máy chủ (Server). Mỗi AP có thể làm điểm truy cập
cho 10-15 client đồng thời tại một thời điểm tùy sản phẩm và hãng sản xuất.
Ngƣời dùng A
Ngƣời dùng B Ngƣời dùng C
Hình 1.3 Mô hình mạng Infrastructure

9
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
 Mô hình mạng mở rộng ESSs (Extended Service Sets):
- Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kì thông qua
ESS. Một ESSs là một tập hợp các BSSs nơi mà các AP giao tiếp với nhau
để chuyển lưu lượng từ một BSS này đến một BSS khác để làm cho việc di
chuyển dễ dàng của các trạm giữa các BSS, AP thực hiện việc giao tiếp
thông qua hệ thống phân phối DS (Distribution System).
- Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi AP mà nó xác định đích
đến cho một lưu lượng được nhận từ một BSS. Hệ thống phân phối được
tiếp sóng trở lại một đích trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống
phân phối tới một AP khác, hoặc gử tới một mạng có dây tới đích không
nằm trong ESS. Các thông tin nhận bởi AP từ hệ thống phân phối được
truyền tới BSS sẽ được nhận bởi trạm đích.

Ngƣời dùng A
Ngƣời dùng B
Ngƣời dùng C
Access Point 1
Ngƣời dùng D
Access Point 2
Wired Network (DS)

Hình 1.4 Mô hình mạng mở rộng

10
Đồ án tốt nghiệp Chương 1
SVTH : Nguyễn Vũ Đức Lớp KTVT-50
1.3 Những công nghệ và giao thức sử dụng trong mạng không dây:
1.3.1 Những công nghệ sử dụng trong mạng không dây:
 Công nghệ Bluetooth:
- Bluetooth là chuẩn 802.15.1 mạng WPAN, chuẩn kết nối không dây tầm
ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ, trong
phạm vi băng tần chung ISM (Industrial, Scientific, Medical) 2.4 - 2.485 GHz.
Năm 1994, hãng Ericsson đề xuất việc nghiên cứu và phát triển giao diện vô
tuyến công suất nhỏ, chi phí thấp, sử dụng sóng vô tuyến để kết nối không dây
giữa các thiết bị di động với nhau và các thiết bị điện tử khác, tổ chức SIG
(Special Interest Group) đã chính thức giới thiệu phiên bản 1.0 của Bluetooth
vào tháng 7 năm 1999.
- Bluetooth hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 720Kbps trong phạm vi 10m
đến 100m và có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps. Bluetooth sử dụng
phương pháp trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum),
được thiết kế hoạt động trên 79 tần số khác nhau, nó thường thực hiện 1600
bước nhảy trong một giây, khi AFH (Adaptive Frequency Hopping) được kích

hoạt. Một thiết bị Bluetooth tổng thể có thể giao tiếp với tối đa là 7 thiết bị
trong một Piconet (một mạng Ad-hoc sử dụng công nghệ Bluetooth).
- Về tầm phủ sóng, bluetooth có 3 lớp (class): class 1 có công suất 100mW với
tầm phủ sóng gần 100m; class 2 có công suất 2,5mW, tầm phủ sóng khoảng
10m; và class 3 là 1mW với tầm phủ sóng khoảng 5m. Bluetooth có nhiều
giao thức hoạt động khác nhau. A2DP (Advanced Audio Distribution Profile)
là cơ chế truyền dẫn âm thanh stereo qua sóng bluetooth tới các tai nghe, loa;
FTP (File Transfer Protocol) là cơ chế chuyển đổi dữ liệu qua kết nối
bluetooth giữa các thiết bị FTS (File Transfer Services); hay OBEX (OBject
EXchange), được phát triển bởi chính nhà mạng Verizon, cho phép xóa dữ liệu
thông qua bluetooth.
- Bluetooth đã trải qua khoảng 7 phiên bản chính. Ngoài phiên bản 2.1 là
phiên bản đầu tiên hỗ trợ kết nối nhiều thiết bị cùng lúc, hiện nay trên thị