Nghiên cứu đánh giá hiệu năng thực thi hệ thống quản lý điều khiển truy nhập wifi diện rộng (LV thạc sĩ)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

ĐỖ HẢI NINH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG THỰC THI HỆ
THỐNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP WIFI DIỆN
RỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI - 2017


HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

ĐỖ HẢI NINH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG THỰC THI HỆ
THỐNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP WIFI DIỆN
RỘNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số: 60.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS. NGUYỄN ĐỨC THỦY

HÀ NỘI - 2017


iii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong luận văn là do tôi thực hiện, được sự hướng dẫn của
TS. Nguyễn Đức Thủy. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ
ràng và trung thực về tên tác giả, tên công trình, thời gian và địa điểm công bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.

HỌC VIÊN

Đỗ Hải Ninh


iv

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo, TS Nguyễn Đức Thủy,
người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em thực hiện luận văn ngay từ
những bước đầu tiên đến khi hoàn thành.
Tôi xin chân thành cảm ơn, Ban Giám đốc, Ban chủ nhiệm Khoa Sau Đại
học và Khoa Công nghệ Thông tin, cùng các Thầy, Cô đã giảng dạy và quản lý đào
tạo trong suốt hai năm theo học tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.
Tôi xin chân thành cảm ơn, Hội đồng chấm đề cương đã góp ý cho đề cương

luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người luôn ở
bên cạnh động viên, ủng hộ, khích lệ mỗi khi tôi gặp khó khăn.
Do thời gian có hạn và vốn kiến thức còn ít ỏi, luận văn chắc chắn không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của
thầy cô và các bạn để luận văn này được hoàn thiện hơn.


v

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... iv
MỤC LỤC ........................................................................................................... v
DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT .................................................................viii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ x
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ xi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ WI-FI ............................. 3
1.1.

Tổng quan về công nghệ Wi-Fi ............................................................... 3

1.1.1.

Xu hướng sử dụng công nghệ hiện nay ............................................. 3

1.1.2.

Các chuẩn Wi-Fi............................................................................... 5

1.2.

Đánh giá công nghệ Wi-Fi với công nghệ 3G.......................................... 7

1.3.

Hướng phát triển của công nghệ Wi-Fi trong tương lai............................ 8

1.4.

Tổng kết chương ................................................................................... 10

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH XÁC THỰC ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP HỆ
THỐNG WI-FI DIỆN RỘNG ............................................................................. 11
2.1.

Mô hình cung cấp Wi-Fi diện rộng........................................................ 11

2.1.1.

Tổng quan về hệ thống Wi-Fi diện rộng ......................................... 11

2.1.2.

Một số nhà cung cấp dịch vụ Wi-Fi diện rộng trong nước............... 12

2.1.2.1. Công ty NetNam ......................................................................... 12
2.1.2.1.1.Mô hình cung cấp dịch vụ ........................................................ 12
2.1.2.1.2.Mô hình giải pháp .................................................................... 13

2.1.2.2. Công ty Mitel Distribution .......................................................... 14
2.1.2.2.1.Mô hình cung cấp dịch vụ ........................................................ 14
2.1.2.2.2.Mô hình giải pháp .................................................................... 15
2.1.3.

Một số nhà cung cấp dịch vụ Wi-Fi diện rộng quốc tế .................... 16

2.1.3.1. Aruba.......................................................................................... 16
2.1.3.1.1.Mô hình giải pháp và cung cấp dịch vụ .................................... 16
2.1.3.2. EliteCore .................................................................................... 17


vi

2.1.3.2.1.Mô hình giải pháp và cung cấp dịch vụ .................................... 17
2.2.

Kỹ thuật điều khiển truy nhập, xác thực thông tin ................................. 20

2.2.1.

Kỹ thuật điều khiển truy nhập ......................................................... 20

2.2.1.1. Điều khiển truy nhập tùy quyền .................................................. 20
2.2.1.2. Điều khiển truy nhập bắt buộc .................................................... 21
2.2.1.3. Điều khiển truy nhập trên cơ sở vai trò ....................................... 22
2.2.2.
Server

Mô hình xác thực thông tin điều khiển truy nhập dựa trên AAA

22

2.2.2.1. Xác thực ..................................................................................... 22
2.2.2.2. Cấp quyền................................................................................... 23
2.2.2.3. Tính cước ................................................................................... 23
2.2.3.

Giao thức xác thực RADIUS .......................................................... 24

2.2.3.1. Giới thiệu về giao thức RADIUS ................................................ 24
2.2.3.2. Cơ chế làm việc của RADIUS .................................................... 27
2.2.3.3. Dạng gói của packet ................................................................... 29
2.2.3.4. Các kiểu packet .......................................................................... 31
2.3.

Mô hình tính toán cân bằng tải hệ thống ................................................ 35

2.3.1.

So sánh kỹ thuật cân bằng tải với hệ thống thường ......................... 36

2.3.2.

Các thành phần chức năng trong hệ thống cân bằng tải ................... 37

2.3.3.

Các kịch bản trong hệ thống cân bằng tải........................................ 38

2.3.4.

Hoạt động của hệ thống cân bằng tải .............................................. 41

2.3.5.

Kiến trúc hệ thống cân bằng tải ...................................................... 42

2.3.6.

Phân phối lưu lượng trong hệ thống cân bằng tải ............................ 43

2.3.7.

Mộ số thuật toán cân bằng tải ......................................................... 49

2.3.7.1. Thuật toán Round-Robin ............................................................ 49
2.3.7.2. Thuật toán Weight Round Robin ................................................ 50
2.3.7.3. Thuật toán Fastest ....................................................................... 51
2.3.8.

Hiệu suất của hệ thống cân bằng tải ................................................ 52

2.4. Mô hình tính toán xác thực thông tin, điều khiển truy nhập trong hệ thống
Wi-Fi diện rộng ............................................................................................... 53
2.4.1.

Xác thực thông tin .......................................................................... 54


vii

2.4.2.

Bắt đầu một phiên truy cập ............................................................. 54

2.4.3.

Cập nhật thông tin .......................................................................... 57

2.4.4.

Dừng phiên truy cập ....................................................................... 58

2.5.

Tổng kết chương ................................................................................... 59

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG THỰC THI CHO HỆ
THỐNG WI-FI DIỆN RỘNG ............................................................................. 60
3.1.

Thử nghiệm đo kiểm đánh giá khả năng thực thi của hệ thống .............. 60

3.1.1.

Hiện trạng hệ thống Wi-Fi đang triển khai ...................................... 60

3.1.2.

Xây dựng hệ thống thử nghiệm ....................................................... 61

3.1.2.1. Mô hình cân bằng tải .................................................................. 61
3.1.2.2. Các bước giả lập ......................................................................... 62
3.1.3.

Tiến hành thử nghiệm ..................................................................... 64

3.2.

Đánh giá hiệu năng thực thi của hệ thống .............................................. 66

3.3.

Tổng kết chương ................................................................................... 68

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 70


viii

DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AC

Access Controller

Điều khiển truy nhập

AGG

Aggregation Gateway

Tập hợp các mạng với nhau

AP

Access Point

Điểm truy nhập

AAA

Authentication - Authorization -

Xác thực - Cấp quyền - tính cước

Accounting
BRAS

Broadband Remote Access Server

Thiết bị cung cấp địa chỉ IP

BYOD

Bring Your Own Device

Mang thiết bị cá nhân đi làm

DHCP

Dynamic Host Configuration

Giao thức cấu hình động máy chủ

Protocol
DNS

Domain Name Service

Hệ thống tên miền

DSR

Direct Server Return

Trực tiếp quay lại máy chủ

ISP

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ internet

MAC

Mandatory Access Control

Điều khiển truy nhập bắt buộc

MIMO

Multiple Input - Multiple Output

Đa đầu vào - đa đầu ra

NAS

Network Attached Storage

Thiết bị lưu trữ gắn vào mạng

NAT

Network Address Translate

Biên dịch địa chỉ mạng

NLB

Network Load Balancing

Mạng cân bằng tải

PPP

Point-to-Point Protocol

Giao thức điểm nối điểm

QoS

Quality of service

Chất lượng dịch vụ

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

SLB

Server Load Balancing

Máy chủ cân bằng tải

SSID

Service Set Identifier

Định danh

RADIUS

Remote Authentication Dial In

Quay số xác thực người dùng từ xa

User Service


ix

SLIP

Serial Line Internet Protocol

Giao thức đường nối dây

SMP

Service Management Platform

Hệ thống quản lý dịch vụ

SSID

Service Set Identifier

Định danh người dùng

UE

User Equipment

Thiết bị đầu cuối

Wi-Fi

Wireless Fidelity

Mạng không dây sử dụng sóng vô
tuyến

WLAN

Wireless Local Area network

Mạng cục bộ không dây


x

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Xác thực thông tin....................................................................... 54
Bảng 2.2. Bắt đầu một phiên truy cập ......................................................... 55
Bảng 2.3. Cập nhật thông tin sử dụng ......................................................... 57
Bảng 2.4. Dừng phiên truy cập ................................................................... 58
Bảng 3.1. So sánh hiệu năng hệ thống......................................................... 67
Bảng 3.2. So sánh khả năng đáp ứng hệ thống ............................................ 67

xi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Thống kê sử dụng smartphone trên thế giới ................................... 3
Hình 1.2. Tỷ lệ người dùng internet trên thế giới .......................................... 4
Hình 1.3. Các chuẩn Wi-Fi ........................................................................... 5
Hình 1.4. Tỷ lệ người dùng Internet .............................................................. 9
Hình 2.1. Mô hình hệ thống Wi-Fi diện rộng .............................................. 11
Hình 2.2. Mô hình giải pháp của Netnam .................................................... 13
Hình 2.3. Mô hình giải pháp của Mitel........................................................ 15
Hình 2.4. Mô hình giải pháp của Aruba ...................................................... 16
Hình 2.5. Mô hình giải pháp Wi-Fi của EliteCore ....................................... 18
Hình 2.6. Cơ chế hoạt động của Authen, Author ......................................... 23
Hình 2.7. Cơ chế hoạt động của Accouting ................................................. 24
Hình 2.8. Quá trình xác thực RADIUS........................................................ 25
Hình 2.9. Mô hình xác thực RADIUS ......................................................... 26
Hình 2.10. Định dạng gói tin ....................................................................... 29
Hình 2.11. Định dạng gói tin truy vấn yêu cầu ............................................ 32
Hình 2.12. Định dạng gói tin truy vấn chấp nhận yêu cầu ........................... 32
Hình 2.13. Định dạng gói tin truy vấn từ chối yêu cầu ................................ 33
Hình 2.14. Định dạng gói tin truy vấn thêm yêu cầu ................................... 34
Hình 2.15. Các thuộc tính ........................................................................... 34
Hình 2.16. Một mô hình cân bằng tải .......................................................... 36
Hình 2.17. Kịch bản Active-Standby........................................................... 39
Hình 2.18. Hoạt động của kịch bản Active-Active ...................................... 39
Hình 2.19. Kịch bản Active-Active ............................................................. 40
Hình 2.20. Hoạt động của kịch bản Active-Active ...................................... 40
Hình 2.21. Hệ thống SLB đơn giản ............................................................. 41
Hình 2.22. Kiến trúc hệ thống cân bằng tải ................................................. 42
Hình 2.23. Hành trình của một gói dữ liệu .................................................. 44

xii

Hình 2.24. Hành trình của một gói dữ liệu .................................................. 45
Hình 2.25. Hành trình của một gói dữ liệu .................................................. 47
Hình 2.26. Thuật toán Round Robin ........................................................... 50
Hình 2.27. Thuật toán Weight Round Robin ............................................... 51
Hình 2.28. Thuật toán Fastest ..................................................................... 52
Hình 2.29. Quy trình đăng nhập .................................................................. 54
Hình 2.30. Quy trình đăng xuất ................................................................... 58
Hình 3.1. Mô hình hệ thống Wi-Fi diện rộng đang triển khai ...................... 60
Hình 3.2. Các thông số phần cứng thử nghiệm ............................................ 61
Hình 3.3. Mô hình cân bằng tải hệ thống..................................................... 61
Hình 3.4. Lược đồ luồng truy nhập, xác thực .............................................. 63
Hình 3.5. Giao diện cơ sở dữ liệu trước khi tiến hành đánh giá ................... 64
Hình 3.6. Giao diện chạy mô phỏng giả lập ................................................ 65
Hình 3.7. Giao diện cập nhật dung lượng sử dụng của người dùng.............. 65
Hình 3.8. Giao diện cập nhật dung lượng sử dụng của người dùng.............. 66
Hình 3.9. Giao diện cơ sở dữ liệu sau khi tiến hành đánh giá ...................... 66
Hình 3.10. Biểu đồ mô tả mối quan hệ hàm mũ .......................................... 68


1

MỞ ĐẦU
Sự phát triển đột phá của công nghệ di động đã kéo theo một nhu cầu kết nối
không dây cực lớn từ mọi người, dẫn đến việc truy nhập internet không dây trở
thành một yêu cầu thiết yếu của hầu hết người dử dụng thiết bị di động.Trong các
phương thức kết nối Internet không dây hiện nay ở Việt Nam, phổ biến và được mọi

người tin dùng nhất vẫn là Wi-Fi.
Sự bùng nổ của Internet không chỉ dừng ở số lượng người sử dụng. Nếu
trước đây truy cập Internet đơn giản là để tìm kiếm tin tức, kiểm tra mail hay nghe
nhạc thì ngày nay những nhu cầu đó đã được nâng lên một tầm cao mới. Yêu cầu
trải nghiệm của người dùng cũng khác trước, họ muốn âm thanh, hình ảnh phải có
chất lượng cao hơn, đồng nghĩa với dung lượng truyền đến phải lớn hơn. Không chỉ
có vậy, người dùng muốn được trải nghiệm những dịch vụ đó ở mọi nơi, vào bất cứ
lúc nào họ thích với mọi thiết bị họ có. Điều này khiến cho lượng dữ liệu mỗi người
sử dụng lớn hơn và nhu cầu đối với các thiết bị nhỏ gọn thông minh cũng cao hơn.
Để đáp ứng được nhu cầu, người tiêu dùng có xu hướng sử dụng Wifi nhiều
hơn. Những điểm truy cập Wifi phổ biến nhất là tại nhà, tại cơ quan, tại quán cà phê
hay nhà hàng và khách sạn. Nếu vùng phủ sóng Wifi có thể mở rộng hơn nữa thì xu
hướng này sẽ phát triển rất mạnh mẽ.
Tuy nhiên, Các nhà cung cấp dịch vụ Wifi tại Việt Nam có nhiều hạn chế:


Không đánh giá đúng tầm quan trọng cũng như đầu tư đúng hướng

cho hệ thống quản lý.Từ đó dẫn tới hệ thống quản lý dịch vụ rất đơn giản, chưa
cung cấp đầy đủ tính năng của nhà cung cấp dịch vụ Wifi diện rộng.


Do hạn chế của hệ thống quản lý dịch vụ nên mô hình triển khai

không đa dạng, các kịch bản dịch vụ cũng hạn chế.


Khả năng mở rộng vùng phủ sóng cũng như mô hình kinh doanh còn

bó hẹp.

Từ đó, chúng ta thấy được việc phát triển một hệ thống quản lý dịch vụ có
tính bài bản, đầy đủ tính năng của một nhà cung cấp dịch vụ Wifi là rất quan trọng
và cần thiết. Bên cạnh đó là khả năng mở rộng về hệ thống nhằm nâng cao chất


2

lượng dịch vụ và đáp ứng được số lượng rất lớn người dùng đồng thời cùng lúc,
tránh tắc nghẽn, quá tải là điều mà các nhà cung cấp dịch vụ cần phải tính đến ngay
từ khi xây dựng hệ thống.
Luận văn được thực hiện nhằm nghiên cứu về mô hình xác thực, điều khiển
truy nhập của hệ thống Wi-Fi diện rộng, đồng thời đánh giá hiệu năng, khả năng
đáp ứng, thực thi của hệ thống khi triển khai với quy mô lớn, từ đó sẽ có những
bước tính toán, xây dựng hệ thống đáp ứng được nhu cầu thực tế. Luận văn được
trình bày gồm 3 phần chính:
Chương 1: Trình bày tổng quan về xu hướng sử dụng công nghệ hiện nay
của người dùng, công nghệ Wi-Fi từ lịch sử hình thành với các chuẩn hiện có, so
sánh công nghệ Wi-Fi với công nghệ 3G và trình bày một số xu hướng phát triển
của công nghệ Wi-Fi trong tương lai.
Chương 2: Trình bày về mô hình cung câp dịch vụ Wi-Fi diện rộng trong
nước và quốc tế. Sau đó, luận văn trình bày về mô hình điều khiển truy nhập và xây
dựng mô hình tính toán xác thực thông tin, điều khiển truy nhập, mô hình cân bằng
tải hệ thống được áp dụng trong xây dựng hệ thống Wi-Fi diện rộng.
Chương 3: Trình bày về hiện trạng thực tế hệ thống đang triển khai, xây
dựng mô hình hệ thống ảo hóa, thiết lập cân bằng tải hệ thống, dùng công cụ mô
phỏng thử nghiệm đo kiểm khả năng thực thi của hệ thống với số lượng người sử
dụng đồng thời rất lớn để đưa đánh giá về hiệu năng hệ thống hiện tại và có hướng
mở rộng xây dựng trong tương lai.

3

CHƯƠNG 1:

SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ
WI-FI

1.1.

Tổng quan về công nghệ Wi-Fi

1.1.1. Xu hướng sử dụng công nghệ hiện nay
Sự phát triển của khoa học công nghệ cũng như tiến bộ xã hội khiến cho nhu
cầu thông tin giao tiếp và giải trí của con người ngày càng cao. Tỷ lệ thuê bao di
động trên dân số của các nước trên thế giới tiếp tục gia tăng trong những năm vừa
qua. Số người truy nhập internet trên toàn thế giới cũng tăng một cách chóng mặt.
Sự bùng nổ của Internet không chỉ dừng ở số lượng người sử dụng. Nếu
trước đây truy nhập Internet đơn giản là để tìm kiếm tin tức, kiểm tra mail hay nghe
nhạc thì ngày nay những nhu cầu đó đã được nâng lên một tầm cao mới. Yêu cầu
trải nghiệm của họ cũng khác trước, họ muốn âm thanh, hình ảnh phải có chất
lượng cao hơn, đồng nghĩa với dung lượng truyền đến phải lớn hơn. Không chỉ có
vậy, người tiêu dùng muốn được trải nghiệm những dịch vụ đó ở mọi nơi, vào bất
cứ lúc nào họ thích với mọi thiết bị họ có. Điều này khiến cho lượng dữ liệu mỗi
người sử dụng lớn hơn và nhu cầu đối với các thiết bị nhỏ gọn thông minh cũng cao
hơn.

Hình 1.1. Thống kê sử dụng smartphone trên thế giới [1]

Trong khi nhu cầu sử dụng các thiết bị di động như điện thoại, máy tính xách
tay, máy tính bảng với mục đích truy nhập vào Internet ngày càng cao thì đường

truyền 2G đã lỗi thời và không đáp ứng được về mặt tốc độ, còn đường truyền 3G


4

cũng dần trở nên quá tải do số lượng thuê bao khổng lồ. Sự phát triển mạnh mẽ
công nghệ thông tin đã đem lại nhiều ứng dụng hữu ích trong việc cập nhật kịp thời
các thông tin qua hệ thống Internet, trong đó phải kể đến công nghệ Wi-Fi.

Hình 1.2. Tỷ lệ người dùng internet trên thế giới
(nguồn: Internet Live Stats)

Công nghệ Wi-Fi là hệ thống mạng Internet không dây sử dụng sóng vô
tuyến, gần giống với sóng điện thoại di động, sóng truyền hình và sóng radio. Sử
dụng công nghệ Wi-Fi, khách hàng sẽ được hưởng những tiện ích sau: Truy nhập
Internet đồng thời bằng nhiều thiết bị như: máy tính để bàn, laptop, Iphone, Ipad,
Smartphone vv….Có thể vào mạng tại bất kỳ vị trí nào trong cùng tòa nhà với chất
lượng dịch vụ cao không bị phụ thuộc vào dây cáp. Chi phí không tốn kém, tương
đương với giá cước sử dụng modem thường.Thích hợp khi sử dụng tại cơ quan,
doanh nghiệp, gia đình, phòng họp, các điểm đông người như cửa hàng, điểm giao
dịch, khách sạn, quán café..[2]
Để đáp ứng được nhu cầu, người tiêu dùng có xu hướng sử dụng Wi-Fi nhiều
hơn. Những điểm truy nhập Wi-Fi phổ biến nhất là tại nhà, tại cơ quan, tại quán cà
phê hay nhà hàng và khách sạn. Nếu vùng phủ sóng Wi-Fi có thể mở rộng hơn nữa
thì xu hướng này sẽ phát triển rất mạnh mẽ.


5

1.1.2. Các chuẩn Wi-Fi

Wi-Fi được phát triển từ tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronic
Engineers). Tổ chức này tạo ra một tập các chuẩn để đặc tả thong số kỹ thuật của
mạng không dây và gọi nó là IEEE 802.11. Chuẩn kết nối này bao gồm các chuẩn
nhỏ như: a/b/g/n/ac thường được mô tả rất rõ trong cấu hình trên các thiết bị di
động.

Hình 1.3. Các chuẩn công nghệ Wi-Fi

Năm 1997, IEEE giới thiệu chuẩn mạng không dây đầu tiên và đặt tên nó là
802.11. Khi đó, tốc độ hỗ trợ tối đa của mạng này chỉ là 2 Mbps với băng tầng
2.4GHz.
Vào tháng 7/1999, Chuẩn 802.11b ra đời và hỗ trợ tốc độ lên đến 11Mbps
mạnh gần gấp 6 lần so với chuẩn trước, phạm vi tín hiệu rộng (70-150m). Chuẩn
này cũng hoạt động tại băng tần 2.4GHz nên cũng rất dễ bị nhiễu từ các thiết bị điện
tử khác.


6

Được phát triển song song cùng với chuẩn 802.11b, chuẩn 802.11a hỗ trợ tốc
độ tối đa gần gấp 5 lần lên đến 54 Mpbs và sử dụng bằng tầng 5Ghz nhằm tránh bị
nhiễu từ các thiết bị khác. Tuy nhiên, đây cũng là nhược điểm của chuẩn này vì
phạm vi phát sẽ hẹp hơn (40-100m) và khó xuyên qua các vật cản như vách
tường.Chuẩn này thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp thay vì gia
đình vì giá thành của nó khá cao.
Năm 2003, chuẩn Wi-Fi thế hệ thứ 3 ra đời và mang tên 802.11g. Chuẩn này
được kết hợp từ chuẩn a và b. Được hỗ trợ tốc độ 54Mpbs như chuẩn a và sử dụng
băng tầng 2.4GHz của chuẩn b vì vậy chuẩn này có phạm vi tín hiệu khá tốt (80200m) và vẫn dễ bị nhiễu từ các thiết bị điện tử khác. Ngày nay, một số hộ gia đình
vẫn còn sử dụng chuẩn này .
Chuẩn 802.11n (hay 802.11 b/g/n), Đây là chuẩn được sử dụng phổ biến nhất

hiện nay và tương đối mới. Chuẩn Wi-Fi 802.11n được đưa ra nhằm cải thiện chuẩn
802.11g bằng cách sử dụng công nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) tận
dụng nhiều anten hơn.Chuẩn kết nối 802.11n hỗ trợ tốc độ tối đa lên đến 600 Mpbs,
có thể hoạt động trên cả băng tần 2,4 GHz và 5 GHz, nếu router hỗ trợ thì hai băng
tần này có thể cùng phát sóng song song. Chuẩn kết nối này đã và đang dần thay thế
chuẩn 802.11g với tốc độ cao, phạm vi tín hiệu rất tốt (từ 100-250m) và giá thành
đang ngày càng phù hợp với túi tiền người tiêu dùng.
Chuẩn 802.11ac (hay chuẩn 802.11 a/b/g/n/ac) là chuẩn Wi-Fi mới nhất được
IEEE giới thiệu. Chuẩn ac có hoạt động ở băng tầng 5 GHz và tốc độ tối đa lên đến
1730 Mpbs khi sử dụng lại công nghệ đa anten trên chuẩn 802.11n cho người dùng
trải nghiệm tốc độ cao nhất.Hiện tại, chuẩn này được sử dụng trên một số thiết bị
cao cấp của các hang điện thoại như Apple, Samsung, Sony,… Tuy nhiên, do giá
thành khá cao nên các thiết bị phát tín hiệu cho chuẩn này chưa được phổ biến trên
thị trường nên mặc dù các thiết bị này không hoạt động tối ưu khi sử dụng bởi sự
hạn chế của các thiết bị phát.


7

Wi-Fi Hotspot là tính năng mà thiết bị của bạn có thể phát sóng Wi-Fi cho
các thiết bị điện thoại, laptop, máy tính bảng khác. Nói cách khác tính năng này
biến chiếc Smartphone thành một chiếc modem Wi-Fi.

1.2.

Đánh giá công nghệ Wi-Fi với công nghệ 3G

Wi-Fi là một mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại
di động, truyền hình và đài phát thanh.Hệ thống chạy ở một số sân bay, quán cà
phê, thư viện, hoặc khách sạn. Hệ thống cho phép truy nhập vào mạng Internet để

kết nối với một mạng không dây, hoàn toàn không có kết nối cáp trong lĩnh vực
này. Điện thoại thông minh, máy tính bảng và card không dây có thể truy nhập tín
hiệu Wi-Fi.
Ngoài các điểm kết nối (hotspot), có thể được thiết lập riêng cho sử dụng cá
nhân hoặc kinh doanh trong các mạng Wi-Fi. Chủ nhà sử dụng một bộ định tuyến
(router) để thiết lập một nhà Wi-Fi (mật khẩu bảo vệ), để họ có thể tự do sử dụng
kết nối Internet tại nhà mà không cần dây.
Mạng 3G cho phép truyền dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu,
email, tin nhắn tức thời, hình ảnh..).Yêu cầu hệ thống 3G mạng truy nhập vô tuyến
là khác nhau hơn so với các hệ thống 2G.Với công nghệ 2G và công nghệ 2.5G như
vậy, việc truyền và nhận dữ liệu, âm thanh, chất lượng hình ảnh và sức mạnh của cả
các thuê bao cố định là một thuê bao tại các mức giá khác nhau.Với công nghệ 3G,
các nhà cung cấp có thể cung cấp cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện như
âm nhạc chất lượng cao; chất lượng hình ảnh của video và truyền hình kỹ thuật số;
Dịch vụ định vị toàn cầu (GPS); e-mail; video trực tuyến; chơi game..
Các nhà cung cấp dịch vụ 3G như Mobifone, Vinaphone, Viettel sử dụng
điện thoại như một mạng thoại, là xương sống của dữ liệu của nó. Các phân phối tín
hiệu trong các tháp nằm trong khu vực đông dân cư. Trong các thiết bị này thường
truy nhập vào điện thoại mạng 3G, máy tính bảng.
Sự khác biệt chính giữa Wi-Fi và 3G là cách chúng kết nối với internet. Các
kết nối Wi-Fi miễn phí tồn tại ở nhiều nơi công cộng (trong khi truy nhập Internet
qua 3G luôn luôn đòi hỏi phải có thuê bao của một nhà cung cấp dịch vụ). Mặc dù


8

bị giới hạn bởi nguồn của tín hiệu, Wi-Fi có thể cung cấp tốc độ tối đa 300
Mbit/giây (thường thì Wi-Fi hiếm khi đạt tốc độ này). Tốc độ tải về trung bình qua
3G là từ 600 Kbit/giây đến 1,4 Mbit/giây. Wi-Fi thích hợp để xem video trực tuyến,
chơi game (nhiều người dùng cùng một lúc), trong khi công nghệ 3G thì

không.Truy nhập Internet qua mạng 3G cho phép thiết bị của bạn luôn được kết nối
với Internet nhờ sử dụng cùng một nhà cung cấp dịch vụ (trong khi với Wi-Fi, khi
thay đổi địa điểm thì bạn phải xác định lại kết nối Wi-Fi khác).

1.3.

Hướng phát triển của công nghệ Wi-Fi trong tương lai

Sau 16 năm hình thành và phát triển, Liên minh Wi-Fi Alliance® đã đóng
góp rất nhiều trong sự phát triển công nghệ Wi-Fi, thúc đẩy đà tăng trưởng mạng
Internet di động bằng cách thay đổi tốc độ truyền dữ liệu qua mạng không dây của
thế giới. Tốc độ truyền dữ liệu tăng từ 11 Mbps lên hơn 1100 Mbps, kết nối người
dùng tại hơn 450 triệu hộ gia đình trên toàn cầu và hơn 47 triệu điểm phát sóng WiFi công cộng, đóng góp hơn 222 tỷ USD về mặt kinh tế. Liên minh Wi-Fi
Alliance® vừa công bố những dự đoán về sự phát triển bền vững của Wi-Fi trong
tương lai nhằm mang vô số trải nghiệm tốt hơn nữa cho người sử dụng.
Đến năm 2020, số lượng thiết bị mạng không dây được kết nối sẽ lên đến
38,5 tỷ. Sự tăng trưởng này một phần do các nhà sản xuất đã bổ sung thêm cải tiến
và khả năng kết nối với những sản phẩm không được coi là công nghệ cao. Ví dụ:
Wi-Fi cho phép bạn kết nối máy hút bụi, máy pha cà phê, ổ khóa cửa hoặc nồi cơm
điện,… Năm 2016, nhiều công ty không chuyên về công nghệ kết nối cũng có thể
ứng dụng phương pháp triển khai mạng không dây mới từ Liên minh Wi-Fi
Alliance®. Phương pháp này sẽ thực hiện kết nối giữa sản phẩm dành cho nhà
thông minh (Smart Home) với hệ thống bảo mật và tăng khả năng tương thích với
hơn 6,8 tỷ sản phẩm dùng mạng không dây đang được sử dụng. Tính trung bình mỗi
gia đình sở hữu hơn 8 thiết bị kết nối mạng, và con số này còn tiếp tục gia tăng
trong tương lai. Nhiều công ty đã hiểu giá trị của việc chứng nhận Wi-Fi nhằm đảm
bảo người dùng kiểm soát tất cả thiết bị kết nối mạng trong nhà một cách an toàn và


9

đáng tin cậy trong các năm tới. Do đó, Wi-Fi vẫn sẽ tiếp tục giữ vai trò quan trọng
cuộc sống.

Hình 1.4. Tỷ lệ người dùng Internet

Giá trị của Wi-Fi đã được công nhận trên toàn thế giới. Năm 2015, cơ sở hạ
tầng Wi-Fi toàn cầu nhận sự đầu tư hỗ trợ từ nhiều thành phố, công ty như Google
và Facebook. Năm 2016, hoạt động triển khai Wi-Fi trong thành phố sẽ gia tăng
đáng kể. Việc tận dụng Wi-Fi CERTIFIED Passpoint™ sẽ hỗ trợ người dùng giảm
thời gian tìm kiếm và lựa chọn một mạng không dây phù hợp tại những điểm phát
sóng, đồng thời giảm thời gian xác thực mỗi khi họ muốn kết nối. Ưu điểm này giúp
kích hoạt khả năng chuyển vùng liền mạch giữa các thành phố cách nhau hàng dặm,
thậm chí chuyển vùng xuyên lục địa mà vẫn giữ được kết nối mạng. Người hâm mộ
thể thao có thể sử dụng Wi-Fi ở sân vận động để khuếch đại tín hiệu Wi-Fi cá nhân
nhằm bắt kịp với tốc độ mạng không dây rất lớn tại đó. Khách du lịch sẽ duy trì kết
nối liên tục khi di chuyển từ nơi này đến nơi khác thông qua những nhà cung cấp
dịch vụ mạng như Boingo – chuyên cung cấp kết nối mạng cho người dùng tại sân
bay và nhà ga trên toàn thế giới. Nhu cầu Wi-Fi công cộng không thành vấn đề khi
Wi-Fi ngày càng phổ biến khắp nơi. Năm 2016, Wi-Fi trong xe hơi, trong nhà và


10

trên các chuyến bay sẽ trở thành tiêu chuẩn tiện nghi mới, với khả năng tự động
cung cấp kết nối Wi-Fi dành cho những phiên bản mở rộng của các hãng sản xuất
xe hoặc máy bay. Ví dụ như Air China đã nâng cấp dịch vụ của họ. JetBlue cũng
thông báo cung cấp Wi-Fi miễn phí trên tất cả chuyến bay trong năm .
Trong vài năm trở lại đây, Wi-Fi marketing - hình thức tiếp cận khách hàng
thông qua sóng Wi-Fi đã bắt đầu xâm nhập và có những dấu hiệu phát triển khá

mạnh mẽ tại Việt Nam. Từ những địa điểm “hot” như sân bay, các khu vui chơi giải
trí công cộng đến các nhà hàng, quán ăn hay café nhỏ lẻ cũng đều có sự hiện diện
của Wi-Fi marketing. Theo đó, hàng loạt đơn vị cung cấp dịch vụ mới mẻ này cũng
ra đời và đang dần xác định những phân khúc khách hàng của riêng mình.
Nếu như trước đây, người Việt Nam đi ra nước ngoài du lịch chỉ có thể truy
nhập internet bằng những cách truyền thống là tìm Wi-Fi free hoặc mua một chiếc
sim điện thoại của nước sở tại hay dùng dịch vụ chuyển vùng dữ liệu (data roaming)
của nhà mạng Việt Nam, thì nay một loại hình dịch vụ mới giản tiện hơn cho mọi
người chính là thuê Wi-Fi du lịch.Theo đánh giá từ người dùng, giải pháp thuê WiFi du lịch là rất tiện lợi và tiết kiệm hơn hẳn việc mua sim tại quốc gia điểm đến hay
chuyển vùng dữ liệu… Người dùng chỉ cần mang theo bộ phát Wi-Fi đã thuê, bật
lên và truy nhập internet thông qua mạng Wi-Fi. Wi-Fi du lịch giống như modem
phát mạng tại nhà nhưng nhỏ gọn và tiện lợi trong phiên bản “bỏ túi”. Trong tương
lai, dịch vụ cho thuê Wi-Fi du lịch dự đoán sẽ phát triển mạnh bởi sự tiện lợi cho
người dùng.

1.4.

Tổng kết chương

Trong chương này, luận văn trình bày tổng quan về xu hướng sử dụng công
nghệ hiện nay của người dùng, công nghệ Wi-Fi từ lịch sử hình thành với các chuẩn
hiện có, so sánh công nghệ Wi-Fi với công nghệ 3G và trình bày một số xu hướng
phát triển của công nghệ Wi-Fi trong tương lai.


11

CHƯƠNG 2:

MÔ HÌNH XÁC THỰC ĐIỀU KHIỂN

TRUY NHẬP HỆ THỐNG WI-FI DIỆN RỘNG
2.1.

Mô hình cung cấp Wi-Fi diện rộng

2.1.1. Tổng quan về hệ thống Wi-Fi diện rộng

Hình 2.1. Mô hình kết nối hệ thống Wi-Fi diện rộng cơ bản

Mô hình trên bao gồm 4 phần chính:
-

Thiết bị đầu cuối UE

-

Thành phần truy nhập vô tuyến

-

Wi-Fi Aggregation Gateway

-

Nhà cung cấp dịch vụ Wi-Fi

UE (User Equipment): Thiết bị đầu cuối (UE) là những thiết bị hỗ trợ
wifi như Smartphones, Tablets, Laptop...

12

Access Point và Mạng truy nhập vô tuyến (RAN): Mạng truy nhập vô tuyến
(Radio Access Network RAN) được tạo thành từcác Access Point. Cung cấp kết nối
wifi cho các thiết bị đầu cuối của người dùng (UE). Access Point có 02 loại chính :


Indoor Access Point : Là các thiết bị Access Point thường được lắp

trong các tòa nhà, hộ gia đình với công suất phát sóng nhỏ, phạm vi phủ sóng hẹp.


Outdoor Access Point : Là các thiết bị Access Point thường được lắp

ngoài trời, có công suất phát sóng và phạm vi phủsóng lớn.
Wifi Aggregation Gateway (WAG): Wifi Aggregation Gateway đóng vai trò
như một BRAS cho mạng WiFi, bao gồm các chức năng chính sau đây:


Tổng hợp lưu lượng từ nhiều thiết bị Access Points



Thực hiện chức năng DHCP và NAT (nếu có)



Điều khiển truy cập của người dùng.



Thực thi chính sách (policies) do hệ thống quản lý yêu cầu.



Cung cấp kết nối mạng lớp 3 và định tuyến IP thông qua mạng

xương sống của nhà cung cấp dịch vụ Internet
Hệ thống quản lý dịch vụ: là bộ não của nhà cung cấp dịch vụ Wifi, nó là nơi
xử lý tất cả các nghiệp vụ về khách hàng, gói cước, chính sách cước, thanh toán như
thẻ cào, thẻ credit, hệ thống chăm sóc khách hàng…đây là nền tảng, dữ liệu phục vụ
cho toàn bộ hệ thống hoạt động.[7]

2.1.2. Một số nhà cung cấp dịch vụ Wi-Fi diện rộng trong nước
2.1.2.1.

Công ty NetNam

2.1.2.1.1.

Mô hình cung cấp dịch vụ

Đây là dịch vụ Internet dùng thẻ trả trước qua hệ thống Wi-Fi do Công ty Cổ
phần NetNam cung cấp.Wi-Fi Internet hoạt động dựa trên hạ tầng không dây
(wireless) kết nối cho máy tính, đảm bảo phủ sóng cho toàn bộ khuôn viên khu vực
phục vụ, giúp cho người dùng truy nhập Internet một cách dễ dàng nhất. Mệnh giá
thẻ trả trước đa dạng, phù hợp cho tất cả các đối tượng sử dụng.

13

Wi-Fi Internet trả trước ra đời nhằm mở rộng loại hình cung cấp dịch vụ và
mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng sử dụng Internet.Các khách hàng khác nếu
có nhu cầu sử dụng dịch vụ có thể mua thẻ Wi-Fi trả trước tại các điểm bán thẻ,
hoặc cũng có thể mua tài khoản truy nhập trực tuyến thông qua giao dịch
Onepay.Khách hàng thực hiện truy nhập tại những điểm có phủ sóng của dịch vụ
Wi-Fi NetNam.
Khả năng đáp ứng của hệ thống:
-

Cung cấp internet toàn bộ khuôn viên triển khai

-

Tín hiệu nhận được ở mức Excellent.

-

Tốc độ truy nhập internet đáp ứng cao trên 1,5Mbps/máy tính.

-

Thiết bị chuyên dụng đáp ứng số lượng người truy cập lớn.

-

Hệ thống quản lý lưu lượng truy nhập đến từng người sử dụng.

2.1.2.1.2.

Mô hình giải pháp

Hình 2.2. Mô hình giải pháp của Netnam

Mỗi ngưởi dùng sẽ có username và password để truy cập cổng thông tin và sử dụng
dịch vụ. Hệ thống máy chủ sẽ thực hiện các chức năng sau:
Chứng thực tài khoản người dùng (Authentication):