VOIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
1
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Mục lục
Mục lục 1

Thuật ngữ 3

Danh sách các bảng biểu 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị. 6

Mở đầu. 8

Chương 1:

Nền tảng kỹ thuật phần cứng và phần mềm. 10

1.1.

Mạng không dây - Wireless Network 10

1.1.1.

Lịch sử phát triển. 10

1.1.2.

Một số chuẩn của mạng không dây 12

1.1.3.

Tại sao lại chọn mạng không dây. 13

1.1.4.

Các thành phần mạng không dây 15

1.1.5.

Các kiểu mạng 18

1.1.6.

Các dịch vụ mạng 22

1.1.7.

Một số vấn đề khi thiết lập mạng không dây. 25

1.2.

Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân - PDA 26

1.2.1.

Lịch sử phát triển. 26

1.2.2.

Đặc điểm của thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân. 31

1.3.

Một số hệ điều hành cho máy PDA 33

1.3.1.

Palm OS. 33

1.3.2.

Symbian. 44

1.3.3.

Windows CE. 53

Chương 2:

Truyền âm thanh qua mạng IP - VoIP 61

2.1.

Giới thiệu về VoIP 61

2.2.

Tại sao VoIP lại đóng vai trò quan trọng? 61

2.3.

VoIP làm việc như thế nào? 62

2.4.

Các thành phần trong giao thức H.323 67

2.4.1.

Tín hiệu âm thanh. 68

2.4.2.

Tín hiệu Video. 69

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
2
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
2.4.3.

Các giao thức RTCP, RTP, RAS. 71

2.4.4.

Các dịch vụ bổ sung. 76

2.4.5.

Các giao thức điều khiển. 76

2.4.6.

H.235 – An ninh cho giao thức H.323. 77

2.5.

Một số dịch vụ sử dụng VoIP 77

Chương 3:

Triển khai VoIP cho các thiết bị cầm tay. 79

3.1.

Kiến trúc mạng theo mô hình client/server cho VoIP trong mạng
không dây. 79

3.2.

Kiến trúc chương trình thực nghiệm. 80

3.2.1.

Thư viện OpenH323. 82

3.2.2.

Thư viện PWLib 85

3.2.3.

Chương trình PocketBody 89

Chương 4:

Đánh giá kết quả 91

4.1.

Một số phương pháp đánh giá VoIP 91

4.1.1.

PSQM (ITU-T: P.861) 92

4.1.2.

PESQ (ITU-T: P.862). 93

4.1.3.

PAMS (ITU-T: P.800) 94

4.1.4.

PSNR. 95

4.2.

Kết quả thực nghiệm 97

4.2.1.

Theo công thức PSNR. 99

4.2.2.

Theo phương pháp chuẩn PAMS (ITU-T: P.800) 101

Kết luận 103

Những kết quả thu được 103

Hướng phát triển tiếp theo. 103

Tài liệu tham khảo 104

Phụ lục 105

A - Các đường dẫn Internet tham khảo 105

B - Các chương trình phụ trợ. 105

C - Các kết quả đánh giá đường kết nối 106

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
3

VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

Thuật ngữ.
API Application Programming Interface – giao diện khả
trình trình ứng dụng - hỗ trợ các hàm, các lớp viết
sẵn của hệ thống.
DHCP Dynamic Host Config Protocol – giao thức cấu hình
máy chủ động.
Gateway Một Gateway là một phần cứng hoặc phần mềm có
chức năng chuyển đổi tín hiệu từ phương tiện truyền
thông này sang dạng phương tiện truyền thông khác,
ví dụ chuyển đổi âm thanh từ chuẩn G.711 sang
chuẩn G.723.
Gatekeeper Một thiết bị ho
ặc một máy tính điều khiển một hoặc
nhiều Gateway trong một vùng nào đó.
IP Giao thức Internet (Internet Protocol).
IP Network Một mạng IP là mạng được thiết kế dựa vào nguyên
tắc chuyển đổi gói tin dữ liệu từ các hệ thống này
sang hệ thống khác.
IETF Internet Engineering Task Force – Nhóm chuẩn hoá
các vấn đề liên quan đến Internet.
ITU-T Phân khu Truyền thông thuộc Tổ chức Truyền thông
Quốc tế International Telecommunications Union.
ISDN Intergrated Services Digital Network – Mạng tích
hợp dịch vụ kỹ thu
ật số
LAN Local Area Network – Mạng cục bộ.
MCU Multipoint Control Unit - bộ điều khiển đa truy nhập
Luận văn Thạc sĩ

Phan Nguyên Bình K9T3
4
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
trong hệ thống VoIP sử dụng chuẩn H.323.
MSE Mean Square Error – bình phương lỗi.
PAMS Perceptual Analysis and Measurement System - hệ
thống phân tích và đánh giá theo trực quan.
PDA Personal Digital Assistant - Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật
số cá nhân.
PESQ Perceptual Evaluation of Speech Quality – Đánh giá
theo tri giác chất lượng tiếng nói.
PSNR Peak Signal-to-Noise Ratio – tỷ lệ tín hiệu gốc đối
với tín hiệu tạp (còn gọi là “tỷ lệ tín trên tạp”).
PSQM Perceptural Speech Quality Measurement – độ đo
chất lượng tiếng nói mô phỏng tri giác.
PSTN Public Switched Telephone Network - mạng đ
iện
thoại chuyển mạch chung.
RTCP Giao thức điều khiển truyền dẫn thời gian thực
(Real-time Transport Control Protocol).
RTP Giao thức truyền dẫn thời gian thực (Real-Time
Protocol).
TCP Giao thức điều khiển chuyển đổi – giao thức IP, cho
phép phát tán gói tin tin cậy từ người gửi đến người
nhận.
UDP Giao thức điều khiển chuyển đổi – giao thức IP, cho
phép thực hiện truyền thông không tin cậy giữa
người gửi và người nhận.
VoIP Voice over IP.
WAN Wide Area Network – mạng diện rộng.

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
5
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

Danh sách các bảng biểu.
Bảng 1:

Một số chuẩn 802.11 13

Bảng 2:

Các dịch vụ mạng 22

Bảng 3:

Bảng tiến trình lịch sử phát triển của PDA 31

Bảng 4:

Một số giao thức mã hoá âm thanh 69

Bảng 5:

Các bước thực hiện đánh giá chất lượng âm thanh 91

Bảng 6:

Bảng tính điểm độ đo theo chuẩn ITU-T 92

Bảng 7:

Các thiết bị sử dụng trong thực nghiệm 97

Bảng 8:

Các bước thực hiện kiểm thử 99

Bảng 9:

Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn 99

Bảng 10:

Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn 99

Bảng 11:

Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn 100

Bảng 12:

Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn 100

Bảng 13:

Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn 100

Bảng 14:

Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn 101

Bảng 15:

Bảng thống kê kết quả thử nghiệm thực tế 101


Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
6
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

Danh mục các hình vẽ, đồ thị.
Hình 1:

Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM 12

Hình 2:

Các thành phần của mạng không dây 15

Hình 3:

Hệ thống phân phối 17

Hình 4:

BSS độc lập và BSS phụ thuộc 18

Hình 5:

Bộ dịch vụ mở rộng – mạng mở rộng 21

Hình 6:

Máy tính LK-3000 27

Hình 7:

LC-836MN 27

Hình 8:

Mobile NoteTaker 28

Hình 9:

Máy tính Sharp giai đoạn 1979-1980 28

Hình 10:

Máy PDA Casio PF-8000 29

Hình 11:

Máy PDA Tandy Z (đồ hoạ và màn hình lớn hơn) 30

Hình 12:

Một trong những palm pilot sử dụng PalmOS 33

Hình 13:

Thiết kế của màn hình cảm ứng 35

Hình 14:

Bảng ký tự Graffiti 36

Hình 15:

Các phím nóng trên Palm 37

Hình 16:

Mô hình sử dụng bộ nhớ trong Palm OS 38

Hình 17:

Một số giao diện trong hệ điều hành Palm 40

Hình 18:

Menu trong hệ điều hành Palm OS 42

Hình 19:

Giao diện nút nhấn trong hệ điều hành Plam OS 43

Hình 20:

Mô hình tổng quan kiến trúc hệ điều hành Symbian 45

Hình 21:

Kiến trúc file server 51

Hình 22:

Phân tầng nhân của Symbian 52

Hình 23:

Thanh lệnh trong một trình ứng dụng Windows CE 57

Hình 24:

Kiến trúc hệ điều hành Windows CE 58

Hình 25:

Tổ chức bộ nhớ Windows CE 60

Hình 26:

Mô hình sự rời rạc hoá tín hiệu âm thanh 63

Hình 27:

Giao thức H.323 theo mô hình OSI 67

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
7
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Hình 28:

RAS không có và có Gatekeeper 74

Hình 29:

Tiến trình tự động phát hiện Gatekeeper 75

Hình 30:

Mô hình kết nối dạng IBSS 79

Hình 31:

Mô hình mạng phụ thuộc qua một Access point 79

Hình 32:

Mô hình mạng có sử dụng server cung cấp DHCP 80

Hình 33:

Mô hình mạng qua môi trường Internet 80

Hình 34:

Mô hình kiến trúc chương trình pocketbody 81

Hình 35:

Mô hình cây kế thừa của lớp H323 83

Hình 36:

Cây kế thừa của lớp H323Channel 84

Hình 37:

Cây kế thừa của lớp H323Codec 84

Hình 38:

Cây kế thừa lớp H323SignalPDU 84

Hình 39:

Cây kế thừa lớp PSocket 87

Hình 40:

Giao diện chương trình PocketBody 89

Hình 41:

Giao diện thay đổi tham số điều khiển 90

Hình 42:

Giao diện chấp nhận cuộc gọi 90

Hình 43:

Mô hình đánh giá chất lượng âm thanh một chiều 91

Hình 44:

Mô hình tổng quát của phương pháp PSQM 93

Hình 45:

Mô hình tổng quát của phương pháp PESQ 94

Hình 46:

Mô hình thực nghiệm chương trình PocketBody 97

Hình 47:

Thống kê tiêu chí kết nối 102

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
8
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Mở đầu.
VoIP là một trình ứng dụng trên nền Internet phát triển rất nhanh. Nó có
hai điểm nổi bật so với hệ thống truyền dẫn âm thanh qua mạng điện thoại
truyền thống. Thứ nhất là sự phát triển của các kỹ thuật nén âm thanh và chia
sẻ băng thông mạng. Thứ nhì, nó tạo điều kiện để xây dựng các dịch vụ mới
từ việc tích hợp dịch vụ kết nối âm thanh v
ới các dịch vụ đa phương tiện khác
hay các trình ứng dụng dữ liệu như hình ảnh, bảng hội thảo chung và chia sẻ
tệp.
Ngày nay hầu hết hệ thống VoIP được triển khai dựa trên các kết nối có
dây. Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống VoIP qua mạng không dây cũng đang
trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi. Nó cho phép người sử dụng có
thể di động mà vẫn thực hiệ
n nối mạng thông qua các thiết bị hỗ trợ kết nối
mạng không dây. Một trong những thiết bị đó là PDA, PDA là thiết bị hỗ trợ
kỹ thuật số cá nhân. Nó được coi là “văn phòng di động”, là nơi lưu trữ thông
tin, hỗ trợ tính toán, hỗ trợ việc kết nối với các mạng không dây như mạng
802.11, tạo điều kiện tốt để phát triển các trình ứng dụng mạng.
Với xu hướng đó, việc triển khai hệ thống VoIP trên thiết bị hỗ trợ kỹ
thuật số cá nhân (PDA) thông qua kết nối mạng không dây đặt ra nhiều vấn đề
kỹ thuật.
Luận văn “VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số
cá nhân” tập trung vào việc nghiên cứu, triển khai và đánh giá các mô hình
mạng ứng dụng cho VoIP. Cấu trúc luận văn như sau:


Chương 1: Được chia làm 3 phần.
Phần 1: Trình bày tổng quan về mạng không dây bao gồm lịch sử
phát triển, các thành phần kỹ thuật chính trong mạng, các kiểu mô hình
mạng không dây. Đồng thời nêu ra các vấn đề khi thiết lập mạng
không dây thực tế.
Phần 2: Nói về lịch sử phát triển của PDA, từ đó ta sẽ thấy sự phát
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
9
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
triển về mặt công nghệ phần cứng của PDA và các đặc điểm kỹ thuật.
Phần 3: Giới thiệu về lịch sử và một số đặc tính kỹ thuật của các
hệ điều hành sử dụng cho các máy PDA như Palm OS, Symbian và
Windows CE.
 Chương 2: Chương nói về VoIP.
Trình bày tổng quan về VoIP và đưa ra các lý do để khẳng định
VoIP đóng vai trò quan trọng và là hướng phát triển trong tương lai của
các phần m
ềm sử dụng kết nối mạng. Nêu nên cách thức làm việc của
VoIP và giới thiệu mô hình giao thức chuẩn H.323. Giới thiệu các
thành phần trong giao thức chuẩn H.323.
 Chương 3: Triển khai bằng chương trình hệ thống VoIP.
Triển khai VoIP cho các Giới thiệu chương trình đã xây dựng dựa
trên hai thư viện mã nguồn mở OpenH323 và PWLib. Cách thức hoạt
động thông qua giao diện chương trình, các lớp (Class) chính trong hai
thư viện H323 và PWLib.
 Chương 4: Nêu một s
ố phương pháp đánh giá chất lượng VoIP.
Trình bày cách đánh giá chất lượng âm thanh một chiều thông qua

phương pháp PSQM, PESQ. Trình bày phần đánh giá chất lượng âm
thanh hai chiều dựa vào chuẩn PAMS (ITU-T: P.800). Trong phần này
cũng đưa ra công thức đo tín hiệu chuẩn trên tín hiệu tạp âm PSNR.
 Chương 5: Đánh giá kết quả thử nghiệm
Đánh giá kết quả thử nghiệm chương trình dựa vào cách đánh giá
kết quả âm thanh đầu ra của hệ th
ống theo công thức PSNR và đánh
giá của một số người sử dụng chương trình.
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
10
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

Chương 1: Nền tảng kỹ thuật phần cứng và phần mềm.
1.1. Mạng không dây - Wireless Network.
1.1.1. Lịch sử phát triển.
Kết nối không dây được xem là một công nghệ rất phát triển, mở ra một
thời đại mới của công nghệ truyền thông. Sự ra đời của mạng không là thế kỷ
19 và cha đẻ là Guglielmo Marconi, người nổi danh trong thế giới công nghệ
không dây.
Năm 1894, khi Marconi bắt đầu việc thử nghiệm với sóng không dây
(Radio) - hay còn gọi là sóng điện từ, mục đích của ông là tạ
o sóng và nhận
biết sóng điện từ qua một khoảng cách dài [1]. Năm 1896, Marconi đã thành
công và đạt được bằng sáng chế, ông đã thành lập công ty trách nhiệm hữu
hạn về tín hiệu và điện báo không dây, nhà máy sản xuất máy thu thanh
(Radio) đầu tiên trên thế giới. Năm 1901, các tín hiệu đã được nhận từ bên kia
Đại Tây Dương và vào năm 1905 tín hiệu không dây đầu tiên đã được gửi
bằng cách sử dụng mã moóc (Morse) [1].
Công nghệ không dây

được phát triển như là một công cụ hữu ích. Tín
hiệu không dây để truyền dữ liệu qua một thiết bị đã được mã hoá phức tạp.
Sự mã hoá này làm cho các truy cập không được phép tới mạng hầu hết là
không thể thực hiện được. Loại công nghệ này đã được giới thiệu lần đầu tiên
trong chiến tranh thế giới lần thứ 2 khi mà quân đội Mỹ bắt đầu việc gửi các
s
ơ đồ trận đánh qua các tuyến quân địch và khi các tàu hải quân đào tạo các
hạm đội của họ từ bờ biển này tới bờ biển kia.
Nhiều trường học và công ty đã nghĩ rằng nó có thể phát triển mạng tin
học của họ bằng cách phát triển mạng cục bộ (LAN) sử dụng mạng LAN
không dây. Mạng LAN không dây đầu tiên đưa ra năm 1971 khi các môn
khoa học mạng về các truyền thông không dây t
ại trường đại học Hawaii với
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
11
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
mục đích nghiên cứu được gọi là ALOHNET [1]. Hình học Topo hình sao của
hệ thống bao gồm bảy máy tính được triển khai qua 4 đảo để kết nối với máy
tính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng đường dây điện thoại. Và
vì vậy, công nghệ không dây, như chúng ta biết, bắt đầu cuộc hành trình của
nó tới mọi nhà, mọi lớp học và các công ty trên toàn thế giới.
Đến những năm 1990, đã xuất hiện các hệ th
ống điện thoại di động. Các
hệ thống này sử dụng công nghệ không dây để tiến hành thực hiện kết nối
giữa các người sử dụng với nhau thông qua các trạm tiếp sóng. Mỗi hệ thống
điện thoại di động sử dụng các phương thức truy nhập mạng và sử dụng kênh
truyền thông khác nhau. Ở Mỹ hệ thống điện thoại di động được sử d
ụng là
CDMA và TDMA[2]. CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử

dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi.
Những người sử dụng nói trên được phân biệt lẫn nhau nhờ dùng một mã đặc
trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến được dùng lại ở mỗi điện
thoại trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã
trả
i phổ giả ngẫu nhiên (PN).
Được giới thiệu từ năm 1991, hệ thống GSM nhanh chóng trở nên phổ
biến ở Châu Âu và Châu Á[3]. GSM là công nghệ mạng kỹ thuật số có sử
dụng mã hóa để bảo đảm an toàn thông tin. Trước đây, nếu so sánh về mặt
thiết bị, các điện thoại sử dụng GSM thường là nhỏ gọn hơn so với các điện
thoại sử dụng công nghệ CDMA,
điểm khác biệt nữa là các thuê bao được hệ
thống GSM xác thực thông qua một thẻ SIM, thẻ này có chức năng cung cấp
thông tin về thuê bao đồng thời cho phép người sử dụng có thể lưu trữ các
thông tin về sổ địa chỉ trên thẻ này. Mô hình thiết bị GSM được mô tả trong
hình sau:
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
12
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân








Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM
Năm 1998, một số hãng IBM, Intel, Nokia, giới thiệu công nghệ không

dây bluetooth để thay thế cho công nghệ sử dụng cáp nối truyền thống. Các
thiết bị di động như điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân,
máy tính xách tay và kể cả máy tính để bàn cũng có thể kết nối không dây sử
dụng công nghệ bluetooth. Bluetooth hỗ trợ kết nối trực tiếp dễ dàng và nhanh
chóng giữa các máy đ
iện thoại, tạo ra một mạng đặc biệt (Ad hoc) để trao đổi
thông tin[5].
1.1.2. Một số chuẩn của mạng không dây.
WLAN chuẩn mạng không dây WiFi - 802.11 và đặc điểm kỹ thuật của
nó như sau:
Chuẩn
IEEE
Tốc độ Giải tần Chú thích
1 Mbps
802.11

2 Mbps
2.4 GHz
Chuẩn đầu tiên năm 1997. Đặc điểm gồm cả lựa
chọn giải tần (Frequency Hopping) và mã hoã
tuần tự trực tiếp (Direct-Sequence Modulation)
802.11a
Lên tới
54 Mbps
5 GHz
Chuẩn thứ hai 1999, nhưng sản phẩm theo
chuẩn này không được đưa ra cho đến cuối năm
2000.
Giải mã
âm thanh

*Giải mã kênh.
*Hủy khối.
*Tri
ệ
t tiêu nhiễu
Bộ giải mã
Bộ giải
điều biến
Bộ giải
điều tần
Mã hóa
âm thanh
*Mã hóa kênh.
*Chèn khối.
*Sinh nhiễu
SIM = Subscriber Identify Module
Bộ mã hóa Bộ điều biến Điều tần
:
:
Bộ vi xử lý, đồng hồ, âm báo, hệ thống bus, bàn phím,
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
13
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
5.5 Mbps
802.11b
11 Mbps
2.4 GHz
Chuẩn thứ 3. Là chuẩn thiết bị phổ biến nhất
hiện nay.

802.11g
Lên tới
54 Mbps
2.4 GHz
Đã được chuẩn hoá và đang được sử dụng đồng
thời với 802.11b
Bảng 1: Một số chuẩn 802.11
Trong bảng trên, chuẩn IEEE 802.11b và chuẩn 802.11g đang được sử
dụng phổ biến trong các mạng không dây, các điểm truy nhập không dây
thường hỗ trợ cả hai chuẩn này. Khi hai máy tính nối với nhau, có thể thiết lập
mô hình mạng theo cách cả hai máy tính cùng nối với điểm truy nhập để điểm
truy nhập quản lý các kết nối giữa hai máy này hoặc hai máy có thể nối trực
tiếp với nhau. Hai mô hình kết nối ở trên sẽ
được mô tả ở trong các chương
tiếp theo.
Chuẩn Bluetooth – IEEE 802.15 – mô tả cách thức kết nối không dây
trong phạm vi hẹp giữa các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth. Chuẩn
Bluetooth hoạt động với tần số sóng 2.45GHz và hỗ trợ trao đổi dữ liệu lên tới
720kbps.
1.1.3. Tại sao lại chọn mạng không dây.
 Khả năng di động.
Điểm nổi bật để lựa chọn hệ thống không dây chính là kh
ả
năng lưu động (Mobile) trong phạm vi cho phép để kết nối với hệ
thống mạng thông qua một kênh không dây. Ví dụ, với hệ thống
mạng không dây, người sử dụng có thể làm việc tốt ở mọi nơi trong
vùng phủ sóng: một lập trình viên có thể làm việc từ trong thư viện,
phòng trà, công viên, trong phạm vi phủ sóng của các trạm cơ sở.
 Dễ dàng và nhanh chóng phát triển.
Giống như tấ

t cả các mạng máy tính, mạng không dây chuyển
đổi dữ liệu thông qua môi trường truyền dẫn. Môi trường truyền
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
14
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
chính là dạng sóng điện từ. Để thích hợp cho việc sử dụng mạng
không dây, môi trường truyền phải bao phủ được một vùng rộng để
các máy trạm có thể làm việc tốt khi di chuyển trong vùng được bao
phủ. Hai công nghệ được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay là tia
hồng ngoại và sóng không dây. Hầu hết các máy tính hiện nay đều
có cổng hồng ngoại, cho phép kết nối nhanh chóng tới máy in hay
thiết bị ngoại vi khác. Tuy nhiên, ánh sáng h
ồng ngoại có giới hạn,
nó dễ bị chặn bởi các bức tường, các vách ngăn làm việc hoặc các
kiến trúc văn phòng. Trong khi sóng không dây có thể xuyên qua
các vật liệu đó, nên nó được sử dụng rộng rãi hơn.
 Mềm dẻo.
Lợi điểm mạng không dây là tính mềm dẻo, cho phép triển khai
nhanh chóng. Để kết nối các người sử dụng, mạng không dây cần
thiết lập một hoặc một số
trạm phát sóng, cung cấp môi trường kết
nối cho các thiết bị đầu cuối. Về mặt kiến trúc hạ tầng của mạng
không dây, thì chất lượng kết nối đối với một người dùng hay đối
với với nhiều người dùng là tương tự như nhau. Một khi kiến trúc hạ
tầng đã được xây dựng xong thì việc thêm người sử dụng hầu như
chỉ là việc khai báo để
xác thực quyền truy nhập. Chính vì tính mềm
dẻo này mà mạng không dây được triển khai phổ biến ở các nơi
công cộng như nhà ga, bến tàu, sân bay, các quán cafe,

 Chi phí thấp.
Trong một vài trường hợp, chi phí sẽ giảm đáng kể khi sử dụng
mạng không dây. Ví dụ: Thiết bị 802.11 có thể dễ dàng tạo cầu kết
nối giữa 2 toà nhà. Việc cài đặt mạng không dây có chi phí thấp hơn
hẳn đối với việc thuê một cáp truy
ền dẫn hay lắp đặt cáp nối giữa
hai toà nhà này.
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
15
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
1.1.4. Các thành phần mạng không dây.
Mạng không dây bao gồm 4 thành phần vật lý:






Hình 2: Các thành phần của mạng không dây
 Điểm truy nhập (Access Point).
Là thiết bị cầu nối, thi hành chức năng kết nối thiết bị không
dây với hệ thống hạ tầng mạng hữu tuyến.
 Hệ thống phân phối (Distribute System).
Khi nhiều điểm truy cập được kết nối với nhau để tạo ra một
miền bao phủ rộng, chúng phải kết nối với nhau để có thể theo dõi
được sự di chuyển c
ủa trạm di động. Hệ thống phân phối là một
mạng Backbone các thành phần logic của mạng không dây để
chuyển tiếp các gói tin đến trạm đích. Thông thường, mạng Ethernet

được sử dụng để làm môi trường truyền trong công nghệ mạng
Backbone này.
 Môi trường không dây (Wireless Medium).
Để chuyển các gói tin từ trạm tới trạm, mạng không dây cần sử
dụng một môi trường, môi trường đó là sóng không dây (Radio
Frequency - RF).
Access
point
Hệ thống phân phối
Trạm không dây
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
16
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
 Trạm không dây (Sation).
Các mạng được xây dựng để chuyển đổi dữ liệu giữa các trạm.
Các trạm là các thiết bị tính toán có hệ thống giao diện mạng không
dây. Thông thường, trạm này là các máy tính xách tay, máy pocket
PC. Trong một vài trường hợp, để giảm thiểu lượng dây cáp mạng
nối tới các máy tính, các máy tính để bàn cũng hỗ trợ kết nối mạng
không dây để kết nối tới các mạng LAN.
1.1.4.1. Hệ thống phân phối.
Hệ
thống phân phối cung cấp khả năng mở rộng thông qua việc
kết nối các điểm truy nhập. Khi các khung tin được chuyển vào hệ
thống phân phối, nó sẽ được chuyển đến điểm truy nhập nào đó và
được điểm truy nhập này chuyển tiếp đến trạm di động đích. Hệ thống
phân phối chịu trách nhiệm theo dõi các trạm di động trong vùng phủ
sóng của nó và chuyển tiếp gói tin đến các tr
ạm di động.

Trong hệ thống phân phối, Backbone Ethernet đóng vai trò như
một môi trường truyền, nhưng Backbone Ethernet không phải là toàn
bộ hệ thống phân phối bởi nó không thể tự xác định được khung tin gửi
cho các điểm truy nhập nào. Nói theo cách của mạng không dây, mạng
Backbone Ethernet chỉ là môi trường truyền dẫn hệ thống phân phối.
Phần còn lại của hệ thống phân phối nằm ở thiết bị điểm truy nhậ
p.
Điểm truy nhập thường hoạt động như dạng cầu nối, ở đây, có ít nhất
một giao diện mạng không dây và một giao diện mạng hữu tuyến
(Ethernet). Phần giao diện mạng hữu tuyến có thể được kết nối với một
mạng hữu tuyến có sẵn, phần mạng không dây trở thành một sự mở
rộng của mạng hữu tuyến này. S
ự chuyển đổi các khung tin giữa 2 môi
trường truyền thông mạng này được điều khiển theo cơ chế cầu nối.
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
17
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân






Hình 3: Hệ thống phân phối
Dựa vào hệ thống này, các trạm di động kết nối với nhau vì chúng
không thực hiện kết nối trực tiếp. Mọi khung tin gửi từ một trạm di
động trong mạng có kiến trúc hạ tầng đều phải sử dụng hệ thống phân
phối ở điểm truy nhập để chuyển tiếp gói tin cho các trạm di động
khác.

1.1.4.2. Kết nối nội bộ giữa các điểm truy nhập.
Hệ thống phân phối bao gồm cả phương thức điều khiển kết nối.
Một trạm di động được kết nối với duy nhất một điểm truy nhập tại
một thời điểm. Khi trạm đã được kết nối với một điểm truy nhập, các
điểm truy nhập còn lại trong mạng dịch vụ mở rộng cần nh
ận biết được
điểm truy nhập này. Khi một trạm di động trong một vùng dịch vụ đơn
A muốn gửi thông điệp đến trạm di động trong vùng dịch vụ đơn B, thì
thông điệp này được điểm truy nhập của vùng A chuyển tiếp đến điểm
truy nhập của vùng B thông qua cơ chế cầu nối qua mạng Backbone
Ethernet. Để thi hành toàn bộ hệ thống phân phối, các điể
m truy nhập
phải thông báo cho các trạm khác biết về các trạm đã liên kết với nó.
Cơ chế thông báo này sử dụng giao thức Inter-Access Point Protocol
(IAPP) thông qua môi trường truyền Backbone.
Hệ thống phân phối
Môi trường không dây
Mạng Backbone
Cầu nối (Bridge)
Trạm
A
Trạm
B
Trạm
C
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
18
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
1.1.4.3. Cầu không dây và hệ thống phân phối.

Ngoài hệ thống kết nối nội bộ thông qua mạng Ethernet, các điểm
truy nhập có thể sử dụng chính sóng không dây để thiết lập cầu nối
giữa chúng. Cấu hình hệ thống phân phối không dây này thường được
gọi là cấu hình “cầu không dây” (Wireless Bridge), nó cho phép kết nối
2 mạng thông qua lớp kết nối. Cầu không dây thường được dùng để kết
nối nhanh chóng các vị trí cách xa nhau.
1.1.5. Các kiể
u mạng.
1.1.5.1. Mạng dịch vụ cơ sở - BSS
Khối cơ sở của mạng không dây được gọi là BSS (Basic Service
Set – bộ dịch vụ cơ sở), cho phép nhóm các trạm làm việc với nhau.
Việc kết nối giữa các trạm diễn ra trong một vùng có biên mờ được gọi
là vùng dịch vụ cơ sở (Basic Service Area), ở đây định nghĩa các thuộc
tính truyền dẫn của thiết bị môi trườ
ng không dây. Khi một trạm làm
việc nằm trong vùng dịch vụ cơ sở, nó có thể kết nối được với các
thành viên khác cùng nằm trong vùng cơ sở đó. Hai loại hình khối cơ
sở được sử dụng là bộ dịch vụ cơ sở độc lập và bộ dịch vụ cơ sở có
kiến trúc - bộ dịch vụ phụ thuộc.






Hình 4: BSS độc lập và BSS phụ thuộc
BSS độc lập
Access
point
BSS phụ thuộc

Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
19
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
 Mạng BSS độc lập - IBSS:
Các trạm phát được kết nối trực tiếp với nhau trong phạm vi
phủ sóng của từng cặp trạm làm việc. Số lượng trạm làm việc nhỏ
nhất của mô hình này là 2 trạm. Thông thường mô hình này được
thiết lập với quy mô làm việc nhỏ và thời gian tồn tại của cả hệ
thống ngắn. Thích hợp cho các cuộc hội thảo, hội nghị, Đôi khi
cấu hình mạng theo dạng này còn được gọi là mạng đặc biệt (Ad-
hoc Network) hay mạng cấu hình bộ dịch vụ cơ sở đặc biệt (Ad-hoc
BSS Network).
 Mạng BSS phụ thuộc:
Như trong hình 4 ta thấy rõ sự khác biệt của mạng này với các
mạng IBSS bởi việc sử dụng một điểm truy nhập (Access Point).
Điểm truy nhập được sử dụng cho tất cả các k
ết nối trong mạng phụ
thuộc, nó bao gồm cả các kết nối giữa các trạm di động trong cùng
một vùng cung cấp dịch vụ. Nếu một trạm di động trong một mạng
phụ thuộc cần kết nối tới một trạm khác, kết nối sẽ được chuyển
theo 2 bước. Đầu tiên, trạm gốc gửi các khung tin đến điểm truy
nhập, bước thứ 2, điểm truy nh
ập chuyển đổi khung tin tới trạm
đích. Lợi điểm của mạng phụ thuộc là:
- Các trạm trong mạng cấu hình theo dạng bộ dịch vụ cơ sở phụ
thuộc đều được xem như là cách điểm truy nhập một khoảng như
nhau.
- Điểm truy nhập trong mô hình mạng này cũng đóng vai trò hỗ
trợ các trạm di động tiết kiệm năng lượng phát sóng. Tình huống

này xảy ra khi điểm truy nhập phát hiện một trạm di động nào đó
chuyển sang trạng thái tiết kiệm năng lượng.
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
20
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Trong mạng phụ thuộc, các trạm di động được gắn với điểm
truy nhập giống như việc các trạm này sử dụng cáp kết nối gắn vào
mạng 802.3.
1.1.5.2. Mạng mở rộng – ESS
Các bộ dịch vụ cơ sở hay các mạng dịch vụ cơ sở có thể được tạo
để phủ trong một quy mô nhỏ như một gia đình hoặc một văn phòng, ví
dụ
như mạng LAN không dây 802.11. Tất nhiên, chuẩn mạng 802.11
cho phép mở rộng các mạng và tạo các kết nối giữa các mạng này với
nhau trong một bộ dịch vụ mở rộng (Extended Service Set - ESS) –
mạng mở rộng. Mạng mở rộng được tạo bởi việc phối hợp mắt xích
giữa từng bộ dịch vụ cơ sở thông qua một đường trục Ethernet để kết
nối các bộ
dịch vụ cơ sở với nhau.
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
21
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

Hình 5: Bộ dịch vụ mở rộng – mạng mở rộng
Các trạm di động nằm trong cùng một mạng mở rộng có thể kết
nối với nhau, cho dù các trạm này sử dụng các dịch vụ khác nhau hoặc
di chuyển từ vùng dịch vụ này sang vùng dịch vụ khác. Đối với các
trạm trong một vùng dịch vụ mở rộng, để thực hiện kết nối, môi trường
truyền dẫn phải hoạt động giống như một lớp đơn 2 kết n
ối (Single
Layer 2 Connection). Điểm truy nhập hoạt động giống như một cầu
nối, vì thế các kết nối trực tiếp giữa các trạm trong một mạng mở rộng
cũng yêu cầu mạng Backbone cũng phải là một lớp 2 kết nối. Mọi kết
nối lớp liên kết đều được phục vụ. Mọi điểm truy nhập trong một vùng
đơn có thể đượ
c kết nối tới một HUB hoặc Switch đơn, hoặc chúng có
thể sử dụng mạng riêng ảo nếu kết nối lớp liên kết phải trải ra một
vùng rộng lớn.
AP1
AP2

BSS1
AP3

BSS2

BSS3

BSS4
AP4
Router
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
22
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Mạng mở rộng là độ trừu tượng mức cao nhất được hỗ trợ bởi
mạng 802.11. Các điểm truy nhập trong một mạng mở rộng phối hợp
hoạt động cho phép thế giới bên ngoài có thể sử dụng địa chỉ MAC để
“nói chuyện” với một trạm đâu đó trong vùng dịch vụ mở rộng. Trong
hình vẽ, ta thấy Router sử dụng một địa ch
ỉ MAC đơn để phát tán các
khung tin tới các trạm di động. Router này cũng không cần biết đến
trạm di động nằm ở vị trí nào trong vùng dịch vụ và điểm truy nhập
nào sẽ chịu trách nhiệm chuyển gói tin đến trạm di động.
1.1.6. Các dịch vụ mạng.
Mạng 802.11 cung cấp 9 dịch vụ. Chỉ có 3 dịch vụ là trực tiếp
thực hiện trao đổi dữ liệu giữa các điểm truy nhậ
p, 6 dịch vụ còn lại là
các thao tác quản trị.
9 dịch vụ bao gồm:
STT Dịch vụ Phục vụ Mô tả
1 Phân phối H.thống
phân phối
Dịch vụ sử dụng trong khung phân phối để
xác định địa chỉ đích trong các mạng phụ
thuộc.

2 Tích hợp H.thống
phân phối
Khung tin tới một mạng LAN 802 bên ngoài
mạng không dây
3 Kết nối H.thống
phân phối
Sử dụng để thiết lập điểm truy nhập nào
đóng vai trò như là Gateway cho trạm di
động.
4 Tái kết nối H.thống
phân phối
Sử dụng để thay đổi điểm truy nhập khác
đóng vai trò Gateway cho trạm di động.
5 “Ngắt” kết nối H.thống
phân phối
“Ngắt” trạm di động khỏi mạng không dây.
6 Xác thực
(Authentication)
Trạm
di động
Chứng thực quyền
7 Huỷ xác thực
(Deauthentication)
Trạm
di động
Sử dụng để huỷ quyết định xác thực
8 Bí mật
(Privacy)
Trạm
di động

Cung cấp an ninh mạng, bảo vệ các thông
tin bí mật.
9 Phân phối MSDU
(MSDU delivery)
Trạm
di động
Chuyển dữ liệu cho máy trạm.
Bảng 2: Các dịch vụ mạng
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
23
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
1.1.6.1. Dịch vụ phân phối – Distribution.
Dịch vụ này được trạm di động sử dụng bất cứ khi nào các trạm
này tiến hành gửi dữ liệu trong mạng phụ thuộc. Khi các gói tin đã
được điểm truy nhập chấp nhận, nó sử dụng hệ thống phân phối để
chuyển các gói tin này đến trạm đích.
1.1.6.2.
Dịch vụ Tích hợp –
Integration
Tích hợp là một dịch vụ được hệ thống phân phối cung cấp. Chức
năng của nó là cho phép hệ thống các kết nối của hệ phân phối tới các
mạng khác ngoài mạng 802.11.
1.1.6.3. Dịch vụ kết nối – Association.
Sự phân phối các gói tin tới các trạm được tạo nên bởi việc đăng
ký các trạm di động hoặc gắn kết với các điểm truy nhập. Hệ thống
phân phối có th
ể sử dụng các thông tin đăng ký này để quyết định điểm
truy nhập nào thực hiện trao đổi thông tin với trạm di động đã đăng ký
với điểm truy nhập đó.

1.1.6.4. Dịch vụ Tái kết hợp – Reassociation.
Khi một trạm đi động di chuyển giữa các vùng dịch vụ cơ bản
trong cùng một vùng mạng mở rộng, nó phải kiểm tra mức độ tín hiệu
và sẽ tiế
n hành chuyển đổi điểm truy nhập nếu thích hợp. Tái gắn kết là
việc khởi tạo của các trạm di động khi các điều kiện tín hiệu biểu thị
rằng tín hiệu của điểm truy nhập khác là tốt hơn so với điểm truy nhập
hiện tại đang gắn kết.
1.1.6.5. Dịch vụ “Ngắt” kết hợp – Disassociation.
Để ngắt kết nối đang t
ồn tại, các trạm di động có thể sử dụng dịch
vụ “ngắt” kết nối. Khi các trạm sử dụng dịch vụ “ngắt” kết nối, mọi
thông tin di động lưu trữ trong hệ thống phân phối sẽ bị huỷ bỏ. Khi
quá trình ngắt kết nối được hoàn thành, trạm di động được coi như là
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
24
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
không tồn tại trong vùng phủ sóng. Quá trình “ngắt” kết nối là một tác
vụ thông thường khi một trạm di động thực hiện tắt máy. Tuy nhiên,
MAC được thiết kế để các trạm gắn kết với nó có thể rời điểm truy
nhập không theo tác vụ “ngắt” kết nối thông thường.
1.1.6.6. Dịch vụ Xác thực thông tin – Authentication
An ninh mạng vật lý là một thành phần chính của giải pháp an
ninh mạng LAN hữu tuyến. Các điểm g
ắn kết mạng là có giới hạn,
trong phạm vi văn phòng nó thường nằm trong bán kính của các thiết
bị điều khiển truy nhập. Thiết bị mạng có thể được khoá trong các hộp
tổng. Với các mạng không dây thì không làm được như vậy, an ninh
mạng không dây phụ thuộc vào thủ tục xác thực thông tin đăng nhập để

bảo đảm rằng người sử dụng có quyền truy nhập vào mạng. Sự xác
thự
c là một điều kiện tiên quyết để thực hiện kết nối chỉ với những
người sử dụng có quyền đăng nhập.
1.1.6.7. Dịch vụ Huỷ xác thực thông tin – Deauthentication.
Huỷ xác thực là việc huỷ bỏ mối quan hệ đã chứng thực. Bởi sự
xác thực là cần thiết trước khi cho phép sử dụng mạng. Mặt hiệu quả
của huỷ xác thự
c là huỷ các kết nối hiện tại trước khi cho phép chúng
kết nối tới mạng.
1.1.6.8. Dịch vụ Riêng tư – Privatcy.
Các điều khiển vật lý mạnh có thể ngăn cản một số lượng lớn các
tấn công vào dữ liệu bí mật của mạng hữu tuyến. Kẻ tấn công phải
giành được quyền truy nhập vật lý với môi trường mạng trước khi thực
hiện nghe lén các trao đổi. V
ới mạng hữu tuyến truy nhập vật lý tới cáp
mạng là một tập các truy nhập vật lý. Theo thiết kế, truy nhập vật lý tới
các mạng không dây có thể so sánh đơn giản là vấn đề sử dụng đúng
loại ăng-ten và phương thức mã hoá. Để đưa ra mức bí mật đơn giản
802.11 cung cấp dịch vụ bí mật tuỳ chọn được gọi là Wired Equivalent
Luận văn Thạc sĩ
Phan Nguyên Bình K9T3
25
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Privacy (WEP). Trên thực tế, WEP không phải là mức an ninh mạnh,
người ta có thể sử dụng các máy xách tay thông thường để vượt qua
được mức an ninh mạng này. Đối với các mạng sử dụng mã hoá WEP,
thấy rõ rằng tốc độ mạng thường chậm hơn khoảng từ 30 đến 50% so
với tốc độ thực tế.
1.1.6.9. Dịch vụ phân phối MSDU – MSDU Delivery.

Đây là dịch vụ phân phối có tên MAC Sercice Data Unit (MSDU)
để nhận dữ li
ệu từ người gửi. Nó chịu trách nhiệm lấy dữ liệu từ một
điểm truy nhập thực sự.
1.1.7. Một số vấn đề khi thiết lập mạng không dây.
Về mặt giới hạn, mạng không dây không thể thay thế hoàn toàn
mạng hữu tuyến. Trong một số cơ quan, những người sử dụng mạng thì
có thể di động trong phạm vi phủ sóng, nhưng các máy chủ hoặc các
thi
ết bị tập trung dữ liệu hoặc ngay cả thiết bị phát sóng không dây
được kết nối trực tiếp tới mạng hữu tuyến. Bởi phần cứng của hệ thống
mạng không dây có xu hướng chậm hơn hệ thống mạng hữu tuyến.
Điều này do tồn tại quá trình xác minh các thông tin của mạng không
dây để cho phép truy nhập mạng, trong khi các mạng hữu tuyến chỉ cần
kết nối tr
ực tiếp với hệ thống cố định mà không cần xác thực các thông
tin truy nhập.
Việc sử dụng mạng không dây cần phải tính đến một số vấn đề có
thể làm mất sóng điện từ như sự giao thoa và điểm mù.
Một trong vấn đề chính của bất kỳ loại hình mạng nào là đảm bảo
an ninh. Đối với mạng không dây thì vấn đề an ninh lại càng là vấn đề
quan trọng bởi vì bất kỳ ai nằm trong phạm vi phủ sóng đều có thể
đăng nhập mạng và việc do thám cũng vì thế mà dễ dàng hơn. Mặt
khác các mạng không dây đều có đường biên “mờ”, vì thế mà một
mạng không dây trong một toà nhà có thể bao trùm cả những vùng