BÁO cáo THỰC tập: Nghiên cứu phương pháp thiết kế mạng WLAN theo chuẩn IEEE 802 11

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển bùng nổ của mạng không dây trong những năm qua gợi cho chúng
ta nhớ đến sự phát triển nhanh chóng của Internet trong thập kỷ qua. Điều đó chứng tỏ
những tiện ích nổi trội mà công nghệ mạng không dây đem đến. Chỉ trong một thời
gian ngắn, mạng không dây đã trở nên phổ biến, nhờ giá giảm, các chuẩn mới nhanh
hơn và dich vụ Internet đang dần phổ biến ở mọi nơi. Giờ đây, chuyển sang dùng
mạng không dây đã rẻ và dễ dàng hơn trước nhiều,đồng thời các thiết bị mới nhất cũng
đủ nhanh để đáp ứng các nhiệm vụ nặng nề như truyền các tập tin dung lượng lớn,
xem phim nghe nhạc trực tuyến qua mạng…
Xu hướng kết nối mạng LAN không dây (WLAN – Wireless local Area
Netwwork) ngày càng trở nên phổ biến trong các cấu trúc mạng hiện hành một cách
nhanh chóng. Có nhiều những thiết kế nhờ việc điện toán di động như máy tính xách
tay,thiết bị xủ lý cá nhân PDA (Personal Digital Assistant).., cộng với việc người sử
dụng luôn lo lắng đến những phiền toái khi kết nối mạng Lan bằng cáp mạng thông
thường.
Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi, với bất cứ ứng dụng hay dịch vụ
nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ điều có một giải pháp không dây, phổ biến là
những điểm công cộng như sân bay,nhà ga..,mạng không dây còn chứng tở những tiện
ích nổi bật của nó khi ứng dụng trong lĩnh vực y tế và giáo dục. Đối với riêng lĩnh vực
giáo dục, hệ thống mạng cục bộ không dây đã được triển khai rộng khắp ở các trường
đại học trên thế giới bởi những lợi ích về mặt giáo dục cũng như các ưu điêm khi lắp
đặt.
Sự phát triển nhanh chóng của những mạng cục bộ không dây là minh chứng cho
thấy những lợi ích đi kèm của công nghệ này. Việc triển khai một môi trường không
dây về cơ bản không khó. Việc triển khai một môi trường không dây đáp ứng những
yêu cầu an toàn,va tối thiểu hóa rủi ro thì lại không dễ. Có thể thực hiện được điều đó
nhưng đòi hỏi việc lặp kế hoạch chắc chắn và một cam kết giải quyết một số vấn đề

vận hành, thực thi và kiến trúc quan trọng.
Trong một tương lai gần, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mạng cục bộ
không dây cho các trường đại hoc ở Việt Nam, Với mục đích đi sâu tìm hiểu công
nghệ mạng cục bộ không dây, những giải pháp an ninh cho mạng để trong một tương
lai không xa có thể triển khai công nghệ mạng cục bộ không dây tại các trường đại
học, nội dung của báo cáo tập chung nghiên cứu về mạng cục bộ không dây và nghiên
cứu các chuẩn IEEE 802.11.

ĐINH XUÂN TOÀN

1

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

MỤC LỤC
lời Mở ĐẦU......................................................................................................................1
Tổng quan về mạng không dây........................................................................................3
Lịch sử mạng không dây:..............................................................................................3
Mạng không dây là gì ?.................................................................................................3
Phân loại:......................................................................................................................4
Các mô hình mạng không dây:.....................................................................................6
TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN...............................................8
I.2Giới thiệu..................................................................................................................8
I.3 Quá trình phát triển của mạng WLAN ...................................................................9
I.4Phân loại mạng WLAN..........................................................................................10

I.5Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN...................................................................12
I.6 Ưu, nhược điểm của mạng WLAN.......................................................................16
các chuẩn IEEE 802.11...................................................................................................18
3.1Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11............................................................18
3.2IEEE 802.11b.........................................................................................................18
3.3IEEE 802.11a.........................................................................................................20
3.4IEEE 802.11g.........................................................................................................21
3.5 IEEE 802.11i.........................................................................................................22
3.6IEEE 802.11n.........................................................................................................22
THIẾT KẾ MẠNG WLAN............................................................................................24
4.1Xét các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế mạng wlan:..............................................24
4.2Các đặc trưng của anten trong mạng Wlan...........................................................29

ĐINH XUÂN TOÀN

2

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY.
Lịch sử mạng không dây:
Do Guglielmo Marconi sáng lập ra.
Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1899 đã gửi một bức
điện báo băng qua kênh đào Anh mà không cần sử dụng bất kì loại dây nào. Thành tựu
“chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là một dấu hiệu cho sự ra

đời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao.
Ba năm sau đó, thiết bị vô tuyến của Marconi đã có thể chuyển và nhận điện báo
qua Đại Tây Dương. Công 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.Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu analogue.
Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu kĩ thuật số ngày càng có chất lượng tốt
hơn, nhanh chóng hơn và ngày nay công nghệ phát triển đột phá với tín hiệu 4G.
Năm 1994, công ty viễn thông Ericsson đã bắt đầu sáng chế và phát triển một
công nghệ kết nối các thiết bị di động thay thế các dây cáp.Họ đặt tên thiết bị này là
“Bluetooth”.

Mạng KHÔNG DÂY LÀ GÌ ?
Mạng không dây là một hệ thống các thiết bị được nhóm lại với nhau, có khả
năng giao tiếp thông qua sóng vô tuyến thay vì các đường truyền dẫn bằng dây.
* Ưu điểm:
Giá thành giảm nhiều đối với mọi thành phần người sử dụng.
Công nghệ không dây đã được tích hợp rộng rãi trong bộ vi xử lý dành cho máy
tính xách tay của INTEL và AMD, do đó tất cả người dùng máy tính xách tay đều
có sẵn tính năng kết nối mạng không dây.
Mạng Wireless cung cấp tất cả các tính năng của công nghệ mạng LAN như là
Ethernet và Token Ring mà không bị giới hạn về kết nối vật lý (giới hạn về cable).
Tính linh động: tạo ra sự thoải mái trong việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị có
hỗ trợ mà không có sự ràng buột về khoảng cách và không gian như mạng có dây

ĐINH XUÂN TOÀN

3

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

thông thường. Người dùng mạng Wireless có thể kết nối vào mạng trong khi di
chuyển bất cứ nơi nào trong phạm vi phủ sóng của thiết bị tập trung (Access Point).
Mạng WLAN sử dụng sóng hồng ngoại (InfraredLight) và sóng Radio (Radio
Frequency) để truyền nhận dữ liệu thay vì dùng TwistPair và Fiber Optic Cable.
Thông thường thì sóng Radio được dùng phổ biến hơn vì nó truyền xa hơn, lâu
hơn, rộng hơn, băng thông cao hơn. Công nghệ không dây mà Marconi phát triển là
một sự pha tạp giữa điện báo có dây truyền thống và song Hertz (được đặt tên sau
khi Heinrich Hertz phát minh ra chúng).
* Nhược điểm:
Tốc độ mạng Wireless bị phụ thuộc vào băng thông. Tốc độ của mạng Wireless
thấp hơn mạng cố định, vì mạng Wireless chuẩn phải xác nhận cẩn thận những
frame đã nhận để tránh tình trạng mất dữ liệu.
Trong mạng cố định truyền thống thì tín hiệu truyền trong dây dẫn nên có thể được
bảo mật an toàn hơn. Còn trên mạng Wireless thì việc “đánh hơi” rất dễ dàng bởi vì
mạng Wireless sử dụng sóng Radio thì có thể bị bắt và xử lí được bởi bất kỳ thiết
bị nhận nào nằm trong phạm vi cho phép, ngoài ra mạng Wireless thì có ranh giới
không rõ ràng cho nên rất khó quản lý.
Bảng so sánh hệ thống Mạng Không dây và Mạng Có dây
Hệ thống
Tốc độ
Bảo mật

Mạng không dây
Mạng có dây
11/54/108Mbps
10/100/1000Mbps
Bảo mật không đảm bảo bằng có dây Bảo mật đảm bảo chỉ bị lộ
do phát sóng thông tin ra mọi phía
thông tin nếu can thiệp thẳng
vào vị trí dây dẫn
Thi công và Thi công triển khai nhanh và dễ dàng Thi công phức tạp do phải
triển khai
thiết kế đi dây cho toàn bộ hệ
thống
Khả năng mở Khả năng mở rộng khoảng cách tốt Đòi hỏi chi phí cao khi muốn
rộng
với chi phí hợp lý
mở rộng hệ thống mạng đặc
biệt là mở rộng bằng cáp
quang
Tính
mềm Các vị trí kết nối mạng có thể thay đổi Các vị trí thiết kế không cơ
dẻo
mà không cần phải thiết kế lại
động phải thiết kế lại nếu thay
đổi các vị trí kết nối mạng
Phân loại:
Có nhiều cách phân loại:
A. Dựa trên vùng phủ sóng, mạng không dây được chia thành 5nhóm:

ĐINH XUÂN TOÀN

4

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

Hình 1. 1 Phân loại mạng vô tuyến
WPAN: mạng vô tuyến cá nhân. Nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến có
vùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa. Các công nghệ này phục vụ
mục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, khóa
USB, đồng hồ,...với điện thoại di động, máy tính. Các công nghệ trong nhóm này
bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean,...Đa phần
các công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE, cụ thể là nhóm làm việc (Working
Group) 802.15. Do vậy các chuẩn còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4
hay IEEE 802.15.3 ...
WLAN: mạng vô tuyến cục bộ. Nhóm này bao gồm các công nghệ có vùng phủ
tầm vài trăm mét. Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khác nhau
thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/...Công nghệ Wifi đã gặt hái được những thành
công to lớn trong những năm qua. Bên cạnh WiFi thì còn một cái tên ít nghe đến là
HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởi ETSI.
WMAN: mạng vô tuyến đô thị. Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính là WiMAX.
Ngoài ra còn có công nghệ băng rộng BWMA802.20. Vùng phủ sóng của nó sẽ
tằm vài km (tầm 45km tối đa).
WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng: Nhóm này bao gồm các công nghệ mạng thông
tin di động như UMTS/GSM/CDMA2000... Vùng phủ của nó cũng tầm vài km đến
tầm chục km. WRAN: Mạng vô tuyến khu vực. Nhóm này đại diện là công nghệ

802.22 đang được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE. Vùng phủ có nó sẽ lên tầm
40100km. Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh,
khó triển khai các công nghệ khác.

ĐINH XUÂN TOÀN

5

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

So sánh các nhóm mạng:

Công nghệ

MẠNG

CHUẨN

TỐC ĐỘ

UWB (Ultrawideband)
Bluetooth

WPAN
WPAN

802.15.3a
802.15.1

WiFi

WLAN

802.11a

110480Mbps
Trên
720Kbps
Trên 54Mbps

WiFi

WLAN

802.11b

Trên 11Mbps

Edge/GPRS (TDMA- WWAN 2.5 G
GMS)
CDMA2000/1xEVDO WWAN 3G
WCDMA/UMTS

WWAN 3G

Trên
384Kbps
Trên
2.4Mbps
Trên 2 Mbps

Vùng
phủ Băng tần
sóng
Trên 30 feet 7.5 GHz
Trên 30 feet 2.4 GHz
Trên
300 5 GHz
feet
Trên
300 2.4 GHz
feet
45 dặm
1900 MHz
15 dặm

4002100MHz

15 dặm

18002100MHz

Tất cả các công nghệ này đều giống nhau ở chổ chúng nhận và chuyển tin bằng
cách sử dụng sóng điện từ (EM)
.B. Dựa trên các công nghệ mạng, mạng không dây được chia thành 3 loại:

•Kết nối sử dụng tia hồng ngoại
•Sử dụng công nghệ Bluetooth
•Kết nối bằng chuẩn Wifi
Các mô hình mạng không dây:
1.3.1 Mô hình mạng ADHOC:
1.3.1.1 Khái niệm:
Là mạng gồm hai hay nhiều máy tính có trang bị card không dây.
Tương tự mô hình peer to peer trong mạng có dây.
Các máy tính có vai trò ngang nhau.
Khoảng cách liên lạc 30100m.
Sử dụng thuật toán Spokesman Election Algorithm(SEA).

ĐINH XUÂN TOÀN

6

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

1.3.1.2 Mô hình vật lý:

Hình 1. 2 Mô hình mạng Ad-học.
1.3.1.3 Cách thiết lập:
Thiết bị: Card không dây.
Driver.
Tiện ích.

1.3.1.4 Cấu hình
Các Staion phải cùng BSSID.
Các Staion phải cùng kênh.
Các Station phải cùng tốc độ truyền.

ĐINH XUÂN TOÀN

7

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN
I.2 Giới thiệu
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học, công nghệ thông tin và viễn thông,
ngày nay các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy
tính bỏ túi palm top, điện thoại di động, máy nhắn tin... không còn xa lạ và ngày
càng được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây. Nhu cầu truyền thông một
cách dễ dàng và tự phát giữa các thiết bị này dẫn đến sự phát triển của một lớp
mạng di động không dây mới, đó là mạng WLAN. WLAN cho phép duy trì các kết
nối mạng không dây, người sử dụng duy trì các kết nối mạng trong phạm vi phủ
sóng của các điểm kết nối trung tâm. Phương thức kết nối mới này thực sự đã mở
ra cho người sử dụng một sự lựa chọn tối ưu, bổ xung cho các phương thức kết nối
dùng dây.
WLAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi nhỏ như
một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học. Nó là loại mạng linh hoạt có

khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng truyền thống và bắt đầu phát
triển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal Communications
Commission). WLAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại để truyền và nhận dữ
liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các cấu trúc khác mà không
cần cáp. WLAN cung cấp tất cả các chức năng và các ưu điểm của một mạng LAN
truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưng lại không bị giới hạn bởi cáp.
Ngoài ra WLAN còn có khả năng kết hợp với các mạng có sẵn, WLAN kết hợp rất
tốt với LAN tạo thành một mạng năng động và ổn định hơn. WLAN là mạng rất
phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi
công cộng, khách sạn, văn phòng. Sự phát triển ngày càng tăng nhanh của các máy
tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn và rẻ hơn đã thúc đẩy sự tăng trưởng rất
lớn trong công nghiệp WLAN những năm gần đây.
WLAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học, y tế :
2.4GHz và 5GHz ),vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng như không
cần cấp giấy phép sử dụng. Sử dụng WLAN sẽ giúp các nước đang phát triển
nhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây dựng hạ tầng
viễn thông một cách thuận lợi và ít tốn kém.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theo các
chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN 2,
IEEE802.11b, IEEE 802.11a, 802.11g (WiFi), ...trong đó mỗi chuẩn có một đặc
điểm khác nhau. IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm vi
tương đối nhỏ: IrDA (1m), OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và mô hình mạng là
dạng peertopeer tức là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị trung
ĐINH XUÂN TOÀN

8

BÁO CÁO THỰC TẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

gian nào. Ngược lại, HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho kết nối
phạm vi rộng hơn khoảng 100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực tiếp, kết
nối dạng mạng cơ sở (sử dụng Access Point) . Với khả năng tích hợp với các mạng
thông dụng như (LAN, WAN), HiperLAN và WiFi được xem là hai mạng có thể
thay thế hoặc dùng để mở rộng mạng LAN.
Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN như một giải pháp tối
ưu cho việc sử dụng Internet. Mạng WLAN được coi như một thế hệ mạng truyền
số liệu mới cho tốc độ cao được hình thành từ hoạt động tương hỗ của cả mạng hữu
tuyến hiện có và mạng vô tuyến. Mục tiêu của việc triển khai mạng WLAN cho
việc sử dụng internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến tốc độ cao.
I.3 Quá trình phát triển của mạng WLAN
Mạng WLAN, với đặc tính “không dây” wlan rất linh động trong điều kiện
người dùng di động hay trong các cấu hình tạm thời.Các mạng LAN không dây
đang ngày càng được ưa chuộng và phát triển trên thế giới. Với các ưu điểm nổi
trội như: dễ dàng cải thiện năng suất, cài đặt nhanh, đơn giản và linh hoạt, dễ cấu
hình không đòi hỏi cơ sở hạ tầng cồng kềnh như các mạng LAN truyền thống, đặc
biệt là hiệu quả trong các vùng khó thực hiện bằng dây và đòi hỏi có thẩm mỹ
cao..., WLAN phát triển rất nhanh chóng và đang dần thay thế cho các mạng có
dây trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Quá trình phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua:
Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà
sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải
pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ
liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng
cáp hiện thời.
Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng

băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn
nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công
bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những
dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn
mạng không dây chung.
Năm1997,Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phê chuẩn
sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless Fidelity)
cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong
đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz.
Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn
802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và những
thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không
dây vượt trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp
ĐINH XUÂN TOÀN

9

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung
cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so
sánh với mạng có dây thông thường.
Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể
truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ
truyền dữ liệu lên đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g

cũng có thể tương thich ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b.

Hình 2.1 Quá trình phát triển của mạng WLAN.
I.4 Phân loại mạng WLAN
Các mạng WLAN có thể được phân loại thành mạng WLAN vô tuyến và WLAN
hồng ngoại. Các mạng WLAN vô tuyến có thể dựa trên quá trình truyền dẫn băng hẹp
hay truyền dẫn trải phổ trong khi đó đối với các WLAN hồng ngoại có thể là khuyếch
tán hay được định hướng. Dưới đây đề cập cơ bản các mạng WLAN vô tuyến và hồng
ngoại,có đánh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của mỗi loại.
2.3.1 Các WLAN vô tuyến
Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ. Khái niệm về trải
phổ đảm bảo quá trình truyền thông tin cậy và an toàn. Trải phổ đề cập đến các sơ
đồ tín hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin được phát đi) và
chúng sử dụng băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu. Băng
thông lớn hơn có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đường chỉ ảnh hưởng
một phần đến quá trình truyền dẫn trải phổ. Vì vậy mà năng lượng tín hiệu thu hầu
như không đổi theo thời gian. Điều này cho phép tách sóng dễ dàng khi máy thu
được đồng bộ với các tham số của tín hiệu trải phổ. Các tín hiệu trải phổ có khả
năng hạn chế nhiễu và gây khó khăn cho quá trình phát hiện và chặn tín hiệu trên
đường truyền. Có hai kỹ thuật trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ
nhảy tần (FHSS).

ĐINH XUÂN TOÀN

10

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

2.3.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
Đây là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bít
thừa cho mỗi bít sẽ truyền đi, bít này được gọi là chip hoặc mã chíp. Mã chip càng dài
khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao. Khó khăn trong phương pháp này là tốn
nhiều băng thông.
Tỷ lệ chip sử dụng trên một bít gọi là tỷ lệ trải phổ. Tỷ lệ này càng cao sẽ giúp
cho khả năng chống nhiễu khi truyền tin hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ giúp tăng
băng thông cho các thiết bị di dộng. Thuật toán đặc biệt được sử dụng để khôi phục lại
thông tin mà không yêu cầu gửi lại gói tin Có thể hiểu đơn giản hơn là mỗi bít được
mã hoá thành một chuỗi các bit
Vídụ: 1 được mà hoá thành10011100011
Và 0 sẽ được mã hoá là: 01100011100
Thì khi đó việc truyền chuỗi 101 đi sẽ thành gửi đi chuỗi:
100111000110110001110010011100011
Các mã chip thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó
tốt đối với nhiễu. Bởi vì DSSS trải rộng trên toàn phổ, nên số lượng các kênh bị chồng
lên nhau trong dải tần 2.4 Ghz là rất it (thông thường là ba kênh), vì vậy số lượng các
mạng cùng hoạt động độc lập trong một phạm vi mà không bị nhiễu là rất hạn chế.
2.3.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS)
Công nghệ trải phổ này sử dụng băng tần hẹp để truyền thông tin. Với FHSS,
một chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng để thay đổi đột ngột những tần số và cho phép
một trạm nhảy từ tần số này sang tần số khác. Tuy nhiên mỗi thiết bị WLAN vận hành
theo cách này sự thay đổi tần số sử dụng cùng một thuật toán, thuật toán FHSS sẽ phát
tín hiệu trên một tần số trong một thời gian ngắn, rồi tự động nhảy sang tần số khác để
truyền tín hiệu.
Các thiết bị truyền và nhận tín hiệu FHSS sẽ phải được đồng bộ hoá sao cho
chúng có cùng tần số tại cùng một thời điểm, để tín hiệu được đảm bảo trong suốt quá

trình kết nối.
Theo FHSS, nó có khả năng hạn chế tối đa nhiễu trên băng tần hẹp từ bên ngoài.
Bởi vì nếu FHSS bị nhiễu tại một kênh nào đó thì nó sẽ chuyển sang kênh tần khác để
gửi tín hiệu.Theo quy định của FCC số lượng kênh tối thiểu được sử dụng trong FHSS
là 75 kênh, sau này giảm xuống còn 15 và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi kênh.
Phương pháp FHSS cho phép xây dựng nhiều kênh mà không chồng lấn lên
nhau, nó cũng cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập trong một vùng làm việc nếu như
cần tăng thêm lượng băng thông hoặc cần tăng thêm số người truy nhập tối đa.

ĐINH XUÂN TOÀN

11

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

Cuối cùng là sự khuyếch đại công suất là rất hiệu quả, các thiết bị FHSS sẽ tiêu
thụ ít năng lượng hơn,và như vậy các thiết bị như các thiết bị di dộng sẽ có thể kết nối
với thời gian lâu hơn mà không phải thay sạc pin.
2.3.2 Các mạng WLAN hồng ngoại
Mạng WLAN đầu tiên được phát triển sử dụng truyền dẫn hồng ngoại cách đây
khoảng chừng 20 năm. Các hệ thống này khai thác các điểm thuận lợi do sử dụng vô
tuyến hồng ngoại như là một môi trường cho truyền dẫn vô tuyến. Chẳng hạn, tia hồng
ngoại có băng thông không cấp phép rất dồi dào, nó loại bỏ được nhiễu vô tuyến, các
thiết bị hồng ngoại nhỏ và tiêu thụ ít công suất.
Không giống như các sóng vô tuyến, các tần số hồng ngoại là quá cao để thực

hiện điều chế giống như đối với các tần số vô tuyến. Vì vậy, các đường truyền hồng
ngoại thường dựa trên cơ sở điều chế xung bật tắt và tách sóng tín hiệu quang. Quá
trình truyền dẫn xung bật tắt được thực hiện bằng cách biến đổi cường độ (biên độ)
dòng điện trong máy phát hồng ngoại như là laser diode hay diode phát quang chẳng
hạn. Theo cách này, dữ liệu được mang đi bởi cường độ (chứ không phải là pha hay
tần số) của sóng ánh sáng. Các hệ thống hồng ngoại sử dụng hai thành phần vật lý
khác nhau (các bộ phát và các bộ tách) để phát và thu tín hiệu sóng quang. Điều này
trái ngược với các hệ thống vô tuyến vì ở đó sử dụng một anten chung để phát và thu
tín hiệu.
Các mạng WLAN hồng ngoại khác với các mạng WLAN vô tuyến ở nhiều điểm.
Nói chung, các hệ thống vô tuyến luôn tạo ra vùng phủ rộng hơn. Mặt khác, tín hiệu
vô tuyến luôn có độ rộng băng thông hẹp hơn các tín hiệu quang mặc dù các hệ thống
thương mại vẫn chưa khai thác được hết băng thông tín hiệu quang.
I.5 Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN
Lúc đầu WLAN chỉ được sử dụng bởi các tổ chức, công ty lớn nhưng ngày nay,
thì WLAN đã có giá cả chấp nhận được mà ta có thể sử dụng. Sau đây là một số ứng
dụng chung và phù hợp của WLAN.
2.4.1 Vai trò truy cập (Access role)
WLAN ngày nay hầu như được triển khai ở lớp access, nghĩa là chúng được sử
dụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường. Wireless là một phương
pháp đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng. Các WLAN là các mạng ở lớp
datalink như tất cả những phương pháp truy cập khác. Vì tốc độ thấp nên WLAN ít
được triển khai ở corevà distribution.

ĐINH XUÂN TOÀN

12

BÁO CÁO THỰC TẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

Các WLAN cung cấp giải pháp cho một vấn đề khá khó đó là: khả năng di động.
Giải pháp sử dụng cellular có tốc độ thấp và mắc. Trong khi WLAN thì có cùng sự
linh hoạt nhưng lại rẻ hơn. Các WLAN nhanh, rẻ và có thể xác định ở mọi nơi.

Hình 2.2. Access Role
2.4.2 Mở rộng mạng (Network extension)
Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của một mạng có
dây. Khi muốn mở rộng một mạng hiện tại, nếu cài đặt thêm đường cáp thì sẽ rất tốn
kém. Hay trong những toà nhà lớn, khoảng cách có thể vượt quá khoảng cách của
CAT5 cho mạng Ethernet. Có thể cài đặt cáp quang nhưng như thế sẽ yêu cầu nhiều
thời gian và tiền bạc hơn, cũng như phải nâng cấp switch hiện tại để hỗ trợ cáp quang.
Các WLAN có thể được thực thi một cách dễ dàng. Vì ít phải cài đặt cáp trong
mạng không dây.

Hình 2.3. Mở Rộng Mạng.
2.4.3 Kết nối các toà nhà
Trong môi trường mạng campus hay trong môi trường có 2 toà nhà sát nhau, có
thể có trường hợp những người dùng từ toà nhà này muốn truy cập vào tài nguyên của
ĐINH XUÂN TOÀN

13

BÁO CÁO THỰC TẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

toà nhà khác. Trong quá khứ thì trường hợp này được giải quyết bằng cách đi một
đường cáp ngầm giữa 2 toà nhà hay thuê một đường leasesline từ công ty điện thoại.
Sử dụng kỹ thuật WLAN, thiết bị có thể được cài đặt một cách dễ dàng và nhanh
chóng cho phép 2 hay nhiều toà nhà chung một mạng. Với các loại anten không dây
phù hợp, thì bất kỳ toà nhà nào cũng có thể kết nối với nhau vào cùng một mạng trong
một khoảng cách cho phép.
Có 2 loại kết nối: P2P và P2MP. Các liên kết P2P là các kết nối không dây giữa 2
toà nhà. Loại kết nối này sử dụng các loại anten trực tiếp hay bán trực tiếp ở mỗi đầu
liên kết.

Hình 2.4. Kết nối các tòa nhà
Các liên kết P2MP là các kết nối không dây giữa 3 hay nhiều toà nhà, thường ở
dạng hubandspoke hay kiểu kết nối star, trong đó một toà nhà đóng vai trò trung tâm
tập trung các điểm kết nối. Toà nhà trung tâm này sẽ có core network, kết nối internet,
và server farm. Các liên kết P2MP giữa các toà nhà thường sử dụng các loại anten đa
hướng trong toà nhà trung tâm và anten chung hướng trên các spoke.
2.4.3.1 Phân phát dữ liệu dặm cuối (Last Mile Data Delivery)
Wireless Internet Service Provider (WISP) đã cung cấp các dịch vụ phân phát dữ
liệu trên lastmile cho các khách hàng của họ. “Last mile” đề cập đến hạ tầng giao tiếp
có dây hay không dây tồn tại giữa telco hay công ty cáp và người dùng cuối

Hình 2.5. Dịch vụ dặm cuối
Trong trường hợp nếu cả công ty cáp và telco đều gặp khó khăn trong việc mở
rộng mạng của họ để cung cấp các kết nối băng thông rộng cho nhiều người dùng hơn
nữa. Nếu sống trong khu vực nông thôn thì khó có thể truy cập vào kết nối băng thông
rộng (như cable modem hay xDSL). Sẽ kinh tế hơn rất nhiều nếu các WISP đưa ra giải

ĐINH XUÂN TOÀN

14

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

pháp truy cập không dây vào những nơi ở xa đó vì các WISP sẽ không gặp những khó
khăn như của các công ty cáp hay telco vì không phải cài đặt nhiều thiết bị. Các WISP
cũng gặp phải một số trở ngại. Như các nhà cung cấp xDSL gặp phải vấn đề là khoảng
cách vượt quá 5.7 km từ CO đến nhà cung cấp cáp, còn vấn đề của WISP chính là các
vật cản như mái nhà, cây,...
2.4.3.2 Sự di động (Mobility)
Chỉ là một giải pháp ở lớp access, nên WLAN không thể thay thế mạng có dây
trong tốc độ truyền. Một môi trường không dây sử dụng các kết nối không liên tục và
có tỉ lệ lỗi cao. Do đó, các ứng dụng và giao thức truyền dữ liệu được thiết kế cho
mạng có dây có thể hoạt động kém trong môi trường không dây. Lợi ích mà các mạng
không dây mang lại chính là tăng khả năng di động để bù lại tốc độ và QoS.

hình 2.4.3: Sự di động
Trong từng trường hợp, các mạng wireless đã tạo nên khả năng truyền dữ liệu mà
không cần yêu cầu thời gian và sức người để đưa dữ liệu, cũng như giảm được các
thiết bị được kết nối với nhau như mạng có dây. Một trong những kỹ thuật mới nhất
của wireless là cho phép người dùng có thể roam, nghĩa là di chuyển từ khu vực không
dây này sang khu vực khác mà không bị mất kết nối, giống như điện thoại di động,
người dùng có thể roam giữa các vùng di động khác nhau. Trong một tổ chức lớn, khi

phạm vi phủ sóng của wireless rộng thì việc roaming khá quan trọng vì người dùng có
thể vẫn giữ kết nối với mạng khi họ ra ngoài.
2.4.4 Văn phòng nhỏVăn phòng gia đình (Small OfficeHome Office)
Trong một số doanh nghiệp chỉ có một vài người dùng và họ muốn trao đổi thông
tin giữa các người dùng và chỉ có một đường ra Internet. Với những ứng dụng này
(Small officehome officeSOHO), thì một đường wireless LAN là rất đơn giản và hiệu
quả. Các thiết bị wireless SOHO thì rất có ích khi nhữngngười dùng muốn chia sẻ một
kết nối Internet.

ĐINH XUÂN TOÀN

15

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

hình 2.4.4 SOHO WLAN
2.4.5 Văn phòng di dộng (Mobile Offices)
Các văn phòng di động cho phép người dùng có thể di chuyển đến một vị trí
khác một cách dễ dàng. Vì tình trạng quá tải của các lớp học, nhiều trường hiện nay
đang sử dụng lớp học di động. Để có thể mở rộng mạng máy tính ra những toà nhà tạm
thời, nếu sử dụng cáp thì rất tốn chi phí. Các kết nối WLAN từ toà nhà chính ra các
lớp học di động cho phép các kết nối một cách linh hoạt với chi phí có thể chấp nhận
được.

Hình 2.4.5 : Văn phòng di động

I.6 Ưu, nhược điểm của mạng WLAN
2.5.1 Ưu điểm
Mạng không dây không dùng cáp cho các kết nối, thay vào đó, chúng sử dụng
sóng Radio. Ưu thế của mạng không dây là khả năng di động và sự tự do, người dùng
không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối. Những ưu điểm của mạng không dây
bao gồm:
Khả năng di động và sự tự docho phép kết nối bất kì đâu trong khu vực triển
khai mạng. Với sự gia tăng người sử dụng máy tính xách tay là một điều rất thuận
lợi.
Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối: Người dung có thể duy trì kết
nối mạng khi họ di chuyển từ nơi này đến nơi khác.
Dễ lắp đặt và triển khai.Đáp ứng tức thời khi gia tăng số lượng người dùng.

ĐINH XUÂN TOÀN

16

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

Tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp.
Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà.
Giãm chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống.
Với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cáp như tòa nhà củ,
không có khoảng không gian để thi công cáp hoặc thuê chổ để đặt văn phòng,...
Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệ thống có

dây vì tính linh động và nâng cấp cao.
2.5.2 Nhược điểm.
Nhiễu:
Nhược điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu sóng radio
do thời tiết, do các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn (như các nhà cao tầng,
địa hình đồi núi...)
Bảo mật:
Đây là vấn đề rất đáng quan tâm khi sử dụng mạng không dây. Việc vô tình truyền
dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông qua lớp vật lý điều khiển khiến
người khác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép. Tuy nhiên WLAN có
thể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng mã tuỳ thuộc vào
mức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu. Ngoài ra người ta có thể sử dụng việc mã
hóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật.
Phạm vi:
Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn cũng chỉ hoạt động tốt trong phạm vi
vài chục met. Nó chỉ phù hợp cho không gian khoảng cách nhỏ. Nếu muốn sử dụng
phải sử dụng thêm thiết bị: Repeater hay AP. Dẫn đến chi phí gia tang.

ĐINH XUÂN TOÀN

17

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

CÁC CHUẨN IEEE 802.11

3.1

Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) là tổ chức đi tiên phong
trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng cục bộ. Đề án IEEE 802 được triển khai từ những năm
1980 mà kết quả là sự ra đời của chuẩn thuộc họ 802.x. Đây là chuẩn áp dụng riêng
cho mạng cục bộ. Năm 1990, Viện các kỹ sư điện và điện tử IEEE đã thành lập một uỷ
ban để phát triển tiêu chuẩn cho các mạng WLAN hoạt động ở tốc độ từ 1 đến 2 Mbps.
Quá trình phát triển chuẩn IEEE 802.11 đã bị ảnh hưởng mạnh bởi các sản phẩm của
mạng WLAN có mặt trên thị trường. Vì vậy, mặc dù cần khá nhiều thời gian để hoàn
thiện các tiêu chuẩn (do có khá nhiều đề xuất mang nặng tính cạnh tranh từ phía các
nhà cung cấp thiết bị), nó vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhất cho đến nay.
Họ tiêu chuẩn 802.11 do IEEE phát triển định nghĩa giao diện vô tuyến giữa trạm
vô tuyến và trạm gốc hay giữa hai trạm vô tuyến với nhau. Chuẩn đầu tiên mà IEEE
cho ra đời là IEEE 802.11 vào năm 1997. Tốc độ đạt được là 2Mbps sử dụng phương
pháp trải phổ trong băng tần ISM không quản lý (băng tần dành cho công nghiệp, khoa
học và y học). Họ tiêu chuẩn 802.11 có nhiều phần mở rộng trong đó ba tiêu chuẩn
IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g là quan trọng nhất, và mới đây nhất là sự
ra đời của chuẩn IEEE 802.11i và IEEE 802.11n.

3.2

IEEE 802.11b
Được đưa vào năm 1999, tiêu chuẩn IEEE 802.11b hay Wi- fi, là phần mở rộng
của tiêu chuẩn 802.11. Chuẩn này cung cấp việc truyền dữ liệu trong dải tần 2.4 Ghz ,
với các tốc độ 1- 2 Mbps
IEEE 802.11b sử dụng phương pháp trải phổ trực tiếp DSSS. Tiêu chuẩn 802.11b
được xây dựng ở 2 lớp dưới cùng của mô hình OSI: PHY và lớp con MAC thuộc lớp
liên kết dữ liệu.
Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent và Harris đề

xuất cho IEEE một chuẩn được gọi là Complementary Code Keying(CCK). CCK sử
dụng một tập 64 từ các mã 8 bit, do đó 6 bit có thể được đại diện bởi bất kỳ từ mã nào.
Vì là một tập hợp những từ mã này có các đặc tính toán học duy nhất cho phép chúng
được bên nhận nhận ra một cách chính xác với các kỹ thuật khác, ngay cả khi có sự
hiện diện của nhiễu.

ĐINH XUÂN TOÀN

18

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

Với tốc độ 5.5 Mbps sử dụng CCK để mã hoá 4 bit mỗi sóng mang, và với tốc độ
11 Mbps mã hoá 8 bit mỗi sóng mang. Cả hai tốc độ đều sử dụng QPSK làm kỹ thuật
điều chế và tín hiệu ở 1.375 MSps. Vì FCC điều chỉnh năng lượng đầu ra thành 1 watt
Effective Isotropic Radiated Power(EIRP). Do đó với những thiết bị 802.11, khi di
chuyển ra khỏi sóng radio, radio có thể thích nghi và sử dụng kỹ thuật mã hoá ít phức
tạp hơn để gửi dữ liệu và kết quả là tốc độ chậm hơn.
Một trong những nhược điểm của IEEE 802.11b là băng tần dễ bị nghẽn và hệ
thống dễ bị nhiễu bởi các hệ thống mạng khác, lò vi ba, các loại điện thoại hoạt động ở
tần số 2.4 GHz và các mạng Bluetooth. Đồng thời IEEE 802.11b cũng có những hạn
chế như: thiếu khả năng kết nối giữa các thiết bị truyền giọng nói, không cung cấp
dịch vụ QoS (Quality of Service) cho các phương tiện truyền thông.
Mặc dù vẫn còn một vài hạn chế và nhược điểm nhưng chuẩn 802.11b (thường
gọi là Wifi) là chuẩn thông dụng, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay với số lượng

lớn các nhà cung cấp cho các đối tượng khách hàng là các doanh nghiệp, gia đình hay
các văn phòng nhỏ.

Hình 3.1: Các lựa chọn chuẩn IEEE 802.11b

Ưu điểm: giá thành thấp nhất, phạm vi tín hiệu tốt và không dễ bị cản trở.
Nhược điểm: tốc độ tối đa thấp nhất, các ứng dụng gia đình có thể xuyên nhiễu
IEEE 802.11b+: TI (Texas Instruments) đã phát triển một kỹ thuật điều chế gọi
là PBCC (Packet Binary Convolutional Code) mà nó có thể cung cấp các tốc độ tín
hiệu ở 22Mbps và 33Mbps. TI sản xuất các chipset dựa trên 802.11b còn hỗ trợ PBCC
22Mbps.Các sản phẩm kết hợp các chipset này được biết như là các thiết bị 802.11b+.
Chúng hoàn toàn tương thích với 802.11b, và khi giao tiếp với nhau có thể đạt được
tốc độ tín hiệu 22Mbps. Một sự tăng cường mà TI có thể được sử dụng giữa các thiết
bị 802.11b+ là chế độ 4x, nó sử dụng kích thước gói tin tối đa lớn hơn (4000 byte) để
giảm chồng lấp và tăng thông lượng.

ĐINH XUÂN TOÀN

19

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

3.3

IEEE 802.11a

Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật mã hoá dựa trên DSSS, một kỹ thuật được phát
triển bởi quân đội. Không giống 802.11b, 802.11a được thiết kế để hoạt động ở băng
tần 5 GHz Unlicensed National Information Infrastructure (UNII). Không giống như
băng tần ISM (khoảng 83 MHz trong phổ 2.4 GHz), 802.11a sử dụng gấp 4 lần băng
tần ISM vì UNII sử dụng phổ không nhiễu 300MHz.

Hình 3.2: Dải tần 5 GHz
Ích lợi đầu tiên của 802.11a so với 802.11b là chuẩn hoạt động ở phổ 5.4 GHz,
cho phép nó có hiệu suất tốt hơn vì có tần số cao hơn.
Ích lợi thứ hai dựa trên kỹ thụât mã hoá sử dụng bởi 802.11a. 802.11a sử dụng
một phương thức mã hoá được gọi là coded orthogonal FDM(COFDM hay OFDM).
Mỗi kênh phụ trong sự thực thi COFDM có độ rộng khoảng 300 kHz. COFDM hoạt
động bằng cách chia nhỏ kênh truyền dữ liệu tốc độ cao thành nhiều kênh truyền phụ
có tốc độ thấp hơn, và sau đó sẽ được truyền song song. Mỗi kênh truyền tốc độ cao có
độ rộng là 20MHz và được chia nhỏ thành 52 kênh phụ, mỗi cái có độ rộng khoảng
300 kHz.
COFDM sử dụng 48 kênh phụ cho việc truyền dữ liệu, và 4 kênh còn lại được sử
dụng cho sửa lỗi. COFDM có tốc độ truyền cao hơn và có khả năng phục hồi lỗi tốt
hơn, nhờ vào kỹ thuật mã hoá và sửa lỗi của nó. Mỗi kênh phụ có độ rộng khoảng 300
kHz. Để mã hoá 125 kbps thì BPSK được sử dụng cho tốc độ khoảng 6000 kbps. Sử
dụng QPSK thì có khả năng mã hoá l6n tới 250 kbps mỗi kênh, cho tốc độ khoảng
12Mbps. Bằng cách sử dụng QAM 16 mức mã hoá 4bit/Hertz, và đạt được tốc độ 24
Mbps. Tốc độ 54 Mbps đạt được bằng cách sử dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bit
cho mỗi vòng, và tổng cộng lên đến 1.125 Mbps cho mỗi kênh 300 kHz. Với 48 kênh
cho tốc độ 54 Mbps, tuy nhiên, tốc độ tối đa theo lý thuyết của COFDM là 108 Mbps.
Tất cả các băng tần dùng cho Wireless LAN là không cần đăng ký, vì thế nó dễ
dàng dẫn đến sự xung đột và nhiễu. Để tránh sự xung đột này, cả 802.11a và 802.11b
đều có sự điều chỉnh để giảm các mức của tốc độ truyền dữ liệu. Trong khi 802.11b có

ĐINH XUÂN TOÀN

20

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

các tốc độ truyền dữ liệu là 5.5, 2 và 1 Mbps thì 802.11a có bảy mức (48, 36, 24, 18,
12, 9, và 6 )..
3.4

IEEE 802.11g
Chuẩn IEEE 802.11g là một chuẩn mới, được khởi thảo từ năm 2001 nhưng mãi
đến năm 2003 mới hoàn thành. Mặc dù chuẩn 802.11a có tốc độ nhanh (54 Mbps),
hoạt động tại băng tần cao (5 GHz ) nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là không tương
thích với chuẩn 802.11b. Vì thế sẽ không thể thay thế hệ thống đang dùng 802.11b mà
không phải tốn kém quá nhiều. IEEE đã cho ra đời chuẩn 802.11g nhằm cải tiến
802.11b về tốc độ truyền cũng như băng thông. 802.11g có hai đặc tính chính sau đây:
Sử dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), để có
thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ lên tới 54Mbps. Trước đây, FCC (Federal
Communication Commission- USA) có cấm sử dụng OFDM tại 2,4GHz. Nhưng hiện
nay FCC đã cho phép sử dụng OFDM tại cả hai băng tần 2.4GHz và 5GHz.
Tương thích với các hệ thống 802.11b tồn tại trước. Do đó, 802.11g cũng có hỗ
trợ CCK và thiết bị 802.11g cũng có thể giao tiếp với thiết bị 802.11b có sẵn
Một thuận lợi rõ ràng của 802.11g là tương thích với 802.11b (được sử dụng rất
rộng rãi ) và có được tốc độ truyền cao như 802.11a . Tuy nhiên số kênh tối đa mà
802.11g được sử dụng vẫn là 3 như 802.11b. Bên cạnh đó, do hoạt động ở tần số 2,4

GHz như 802.11b, hệ thống sử dụng 802.11g cũng dễ bị nhiễu như 802.11b. Ưu điểm:
tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che khuất. Nhược điểm: thiết bị có thể bị xuyên
nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần.
Ưu điểm: tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che khuất.
Nhược điểm: thiết bị có thể bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng
băng tần.
IEEE 802.11g+: được cải tiến từ chuẩn 802.11g, hoàn toàn tương thích với
802.11a và 802.11b, được phát triển bởi TI. Khi các thiết bị 802.11g+ hoạt động với
nhau thì thông lượng đạt được có thể lên đến 100Mbps.
Tầm hoạt động trung bình của các chuẩn có thể đạt đến 90 mét, tùy theo tiêu
chuẩn, tốc độ và điều kiện môi trường làm việc.

ĐINH XUÂN TOÀN

21

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

Bảng1: Bảng tóm tắt thông số các chuẩn 802.11 thông dụng
Chuẩn WiFi

Tần số
(GHz)

IEEE 802.11a

5

54

EEE 802.11b

2.4

11

IEEE 802.11g

2.4

54

Tốc độ (Mbps)

Khoảng cách
(m)
12m: 54Mb/s
90m: 6Mb/s
30m: 11Mb/s
90m: 1Mb/s
15m: 54Mb/s
45m: 11Mb/s

3.5

IEEE 802.11i
Chuẩn này bổ sung cho các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g về vấn đề bảo
mật.Chuẩn này mô tả cách mã hóa dữ liệu truyền giữa các hệ thống sử dụng các chuẩn
này. 802.11i định nghĩa một phương thức mã hoá mạnh mẽ gồm Temporal Key
Integrity Protocol (TKIP) và Advanced Encryption Standard (AES).
3.6

IEEE 802.11n
Một chuẩn Wi-Fi mới đang được Liên minh WWiSE đưa ra xin phê chuẩn (dự
kiến vào năm 2008), với mục tiêu đưa kết nối không dây băng thông rộng lên một tầm
cao mới. Công nghệ này hứa hẹn sẽ đẩy mạnh đáng kể tốc độ của các mạng cục bộ
không dây (WLAN).
Liên minh WWiSE (WorldWide Spectrum Efficiency), bao gồm các công ty:
Airgo Networks, Bermai, Broadcom, Conexant Systems, STMicroelectronics và Texas
Instruments, cho biết công nghệ Wi-Fi mới đang được nhóm thảo luận 802.11n của
Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) xem xét. Đây là bộ phận giám sát một chuẩn
Wi-Fi thế hệ kế tiếp có khả năng duy trì tốc độ trao đổi dữ liệu không dây vượt mức
100Mbps.
Chuẩn Wi- Fi đề xuất dựa trên công nghệ MIMO- OFDM ( multiple input,
multiple output- orthogonal frequency division multiplexing), cung cấp tốc độ cao hơn
bằng cách sử dụng hai anten ở mỗi đầu của tín hiệu (một để truyền, một để nhận), thay
vì một anten ở mỗi đầu như hiện nay.
Công nghệ MIMO sẽ là thành phần cốt yếu của chuẩn 802.11n, cung cấp phạm vi
phủ sóng WLAN ổn định hơn với tỷ lệ truyền dữ liệu siêu nhanh. Nó sẽ cho phép

ĐINH XUÂN TOÀN

22

BÁO CÁO THỰC TẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

người dùng thực hiện nhiều công việc hơn với Wi- Fi, đặc biệt trong các ứng dụng đa
phương tiện.
WWiSE cho biết công nghệ mới có thể đạt tỷ lệ truyền tối đa lên đến 135Mbps
trong cấu hình tối thiểu 2 nối 2 (two- by- two), và tỷ lệ này có thể lên tới 540Mbps qua
1 cấu trúc MIMO 4 nối 4 (four- by- four) và độ rộng kênh truyền 40MHz.
Ưu điểm: tốc độ nhanh và phạm vi tín hiệu tốt nhất, khả năng chịu đựng tốt hơn
từ việc xuyên nhiễu từ các nguồn bên ngoài.
Nhược điểm: chưa khắc phục được khả năng xuyên nhiễu với các thiết bị khác
hoạt động cùng tần số bên cạnh đó giá thành còn cao.

ĐINH XUÂN TOÀN

23

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

THIẾT KẾ MẠNG WLAN
4.1
Xét các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế mạng wlan:

4.1.1 Ảnh hưởng của hiện tượng Fading.

Fading là hiện tượng sai lạc tín hiệu thu một cách bất thường xảy ra đối với các
hệ thống vô tuyến do tác động của môi trường truyền dẫn.
Các yếu tố gây ra Fading đối với các hệ thống vô tuyến măt đất như:
Sự thăng giáng của tầng điện ly đối với hệ thống sóng ngắn
Sự hấp thụ gây bởi các phân tử khí, hơi nước, mưa, tuyết, sương mù…sự hấp thụ
này phụ thuộc vào dải tần số công tác đặc biệt là dải tần cao (>10GHz).
Sự khúc xạ gây bởi sự không đổng đều của mật độ không khí.
Sự phản xạ sóng từ bề mặt trái đất, đăc biệt trong trường hợp có bề mặt nước và sự
phản xạ sóng từ các bất đổng nhất trong khí quyển. Đây cũng là một yếu tố dẫn đến
sự truyền lan đa đường.
Sự phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ từ các chướng ngại trên đường truyền lan sóng điện
từ, gây nên hiện tượng trải trễ và giao thoa sóng tại điểm thu do tín hiệu nhận được
là tổng của rất nhiều tín hiệu truyền theo nhiều đường. Hiện tượng này đặc biệt
quan trọng trong thông tin di động.
Trích dẫn bài viết của một thầy thì :
1. Pha-đinh chỉ có hại chứ sao lại có lợi? Pha-đinh là sự thăng giáng một cách ngẫu
nhiên tín hiệu tại điểm thu. Chỉ cần nói thế này là bạn thấy ngay thôi: Giữa một
kênh không có pha-đinh (như kênh hữu tuyến chẳng hạn) và một kênh có pha-đinh
(như kênh vô tuyến trong bầu khí quyển gần mặt đất, trong đó pha-đinh là một yếu

ĐINH XUÂN TOÀN

24

BÁO CÁO THỰC TẬP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHHIỆP HÀ NÔI

KHOA ĐIỆN TỬ

tố có tính chất cố hữu) thì kênh không có pha-đinh phải tốt hơn kênh có pha-đinh
chứ? Kênh không có pha-đinh thì tác động tới chất lượng tín hiệu chỉ còn có tạp
âm nhiệt AWGN (nên gọi là kênh Gaussian) và là kênh được xem là tốt nhất trong
các loại kênh (trường hợp kênh Gaussian rất hãn hữu mới gặp trong thực tế với các
kênh vô tuyến, khi chỉ có một tia LOS giữa máy thu và máy phát, không có các tia
phụ do phản xạ, nhiễu xạ, khúc xạ – hệ số Rice K của kênh rất lớn).
2. Như đã nói, pha-đinh là một yếu tố có tính chất cố hữu đối với các kênh vô
tuyến trong bầu khí quyển gần mặt đất, khi đó kênh có pha-đinh dễ xử lý nhất là
kênh pha-đinh phẳng (flat fading) vì pha-đinh phẳng có thể khắc phục dễ dàng nhờ
AGC (Automatic Gain Control) và pha-đinh khi đó không gây ra cái hiện tượng
khốn nạn nhất trong truyền dẫn tín hiệu số là ISI do méo tuyến tính tín hiệu gặp
phải với các kênh có pha-đinh chọn lọc theo tần số (selective fading) rất thường
gặp với các kênh có băng thông tín hiệu rộng (có độ rộng băng tín hiệu lớn hơn độ
rộng băng kết hợp – hay nhất quán theo cách dịch của các thày bên bưu điện –
coherent bandwidth of the channel). Mạch san bằng (Equalizer), hay cân bằng theo
cách gọi bên bưu điện, lúc đó chỉ có trách nhiệm bù sửa ISI gây bởi trải trễ mà thôi.
Tức là pha-đinh phẳng chỉ là loại pha-đinh ít khó chịu nhất trong các loại pha-đinh
chứ không có nghĩa là pha-đinh phẳng thì không gây hại gì, lại càng không phải là
tốt cho truyền dẫn tín hiệu.

Fading là một nguyên nhân gây méo tín hiệu (méo tuyến tính)
Phân loại fading
– Fading phẳng
– Fading chọn lọc tần số
– Fading nhanh
– Fading chậm

Chúng được phân loại theo chu kỳ của tín hiệu và băng thông của tín hiệu dãi nền như
sau:

ĐINH XUÂN TOÀN

25

BÁO CÁO THỰC TẬP