Tài liệu: Công nghệ mạng không dây

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Tài Liệu:

CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY

Biên soạn: Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tài liệu lưu hành nội bộ


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

0B

MỤC LỤC

0BMỤC LỤC.......................................................................................................................2
1BChương 1.........................................................................................................................3
2BTỔNG QUAN VỂ CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY............................................3
15B- Công nghệ tiền 4G (pre-4G)...................................................................................8
3BChương 2.......................................................................................................................11
4BGIỚI THIỆU MẠNG KHÔNG DÂY NỘI BỘ.............................................................11
5B(WLAN)........................................................................................................................11
16B2. Kỹ thuật truyền tín hiệu Trong mạng không dây.................................................13
17B3. WLAN Media Access Control (Phương pháp truy nhập mạng).........................14
6BChương 3.......................................................................................................................24
7BTRIỂN KHAI HỆ THỒNG MẠNG KHÔNG DÂY.....................................................24

8BTHEO MÔ HÌNH AD-HOC & INFRASTRUCTURE.................................................24
18B3.1 Mạng AD-HOC.................................................................................................24
19B3.2. Triển Khai Hệ Thống Mạng Không Dây Infrastructure...................................33
9BChương 4.......................................................................................................................36
10BBẢO MẬT HỆ THỐNG MẠNG KHÔNG DÂY BẰNG...........................................36
11BWEP & WPA...............................................................................................................36
20B4.1 Các Khái Niệm An Ninh Mạng.........................................................................36
21B4.2 Các Phương Pháp Bảo Mật Hệ Thống Mạng....................................................39
22B4.2. Giải pháp an ninh WPA, WPA2.......................................................................52
12BChương 5.....................................................................................................................56
13BKẾT HỢP GIỮA MẠNG KHÔNG DÂY...................................................................56
14BVÀ HỮU TUYẾN.......................................................................................................56
23B5.1 Repeater trong hệ thống mạng không dây:........................................................56
24B5.2 Bridge trong hệ thống mạng không dây:...........................................................57
25B5.3 Cài đặt cơ bản cho AP ở chế độ client...............................................................59

2


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

1B

2B

Chương 1

TỔNG QUAN VỂ CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY

1.1. Dẫn nhập
Trong gần 10 năm qua mạng vô tuyến (không dây) đã phát triển với tốc độ chóng
mặt. Có rất nhiều loại hình mạng, nhiều công nghệ, nhiều chuẩn vô tuyến đã và
đang được chuẩn hóa. Liệu các bạn có biết hết về sự tồn tại của các công nghệ
mạng không dây hiện nay? Làm thế nào để phân biệt giữa chúng? Và đâu là sự
khác biệt đấy?
Công nghệ mạng không dây là hầu như gần gũi nhất với nhiều người đó là công
nghệ mạng thông tin di động tế bào. Đấy chính là mạng điện thoại di động
2G/3G/.... Tên thông dụng mà mọi người hay gọi là mạng GSM/CDMA hay
UMTS/WCDMA/CDMA2000... Bên cạnh chắc hẳn các bạn cũng biết mạng cục
bộ không dây WLAN sử dụng công nghệ Wifi 802.11. Có thể các bạn cũng nghe
nói về các chuẩn khác nhau của Wifi a/b/g/i/k/m... Và chắc hẳn những "chú dế"
thân yêu của các bạn cũng được trang bị công nghệ Bluetooth để truyền tải thông
tin giữa các điện thoại di động hay giữa điện thoại và máy tính của bạn. Trên đây
tôi vừa chỉ kể ra 3 công nghệ gần gũi nhất.
Nếu các bạn theo dõi sự phát triển của công nghệ di động chắc hẳn sẽ nghe nói
đến công nghệ WiMAX. Nếu tìm hiểu thêm một tí bạn sẽ nghe nói đến WiMAX
cố định và WiMAX di động và rằng WiMAX đã và đang được thử nghiệm tại Việt
Nam (cụ thể ở Lào Cai, Hà nội,...).
Bên cạnh đó các công nghệ kể trên, các bạn có biết gì về công nghệ siêu băng rộng
UWB (hứa hẹn sẽ thay thế Bluetooth) hay Wibree ? Các bạn có nghe nói về IEEE
802.20, IEEE 802.22...?

1.2 Phân loại mạng vô tuyến
Một cách truyền thống để phân loại các công nghệ mạng vô tuyến là dựa vào vùng
phủ sóng của một trạm phát sóng. Các bạn xem hình dưới đây:

3

Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

Hình 1: Phân loại mạng vô tuyến
Dựa vào hình trên ta có thể phân mạng vô tuyến thành các nhóm sau:
- 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 BWMA 802.20. Vùng phủ sóng
của nó sẽ tằm vài km (tầm 4-5km tối đa).
-WAN : 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
4

Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE. Vùng phủ có nó sẽ lên tầm 40-100km.
Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển
khai các công nghệ khác. Nó sẽ sử dụng băng tần mà TV analog không dùng để
đạt được vùng phủ rộng.

1.3 Sự phát triển của mạng thông tin di động tế bào.
Trong hơn 25 năm qua, sự phát triển của Internet cũng như các công nghệ không
dây đã có ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của con người trên toàn thế giới. Hai
nhân tố này đã làm thay đổi cách con người liên lạc với nhau, cách họ làm việc,
cách họ hưởng thụ cuộc sống thông qua các loại hình giải trí mới.
Với sự ra đời của mạng thông tin di động tế bào, chúng ta đã chứng kiến sự tăng
vọt về nhu cầu dịch vụ không dây & di động. Chúng ta đã và đang chứng kiến sự
phát triển đến chóng mặt của mạng không dây : năm 2002 đánh dấu thời điểm lịch
sử của mạng viễn thông với số thuê bao di động vượt số thuê bao cố định. Theo
ITU, tháng 9 năm 2005, số thuê bao di động trên thế giới đã vượt con số 2 tỷ.
Theo thống kê của GSA (Global mobile Suppliers Association) gần đây, con số
này đã vượt 3 tỷ. Tuy nhiên, lịch sử của mạng tế bào còn rất ngắn ngủi. Nó mới
trải qua 3 thế hệ và ở nhiều quốc gia nó vẫn còn đang ở thế hệ thứ 2.
Trong mạng thông tin di động tế bào, mỗi một thập kỷ chứng kiến một thế hệ
mạng mới. Thế hệ đầu tiên (1G) khởi đầu từ những năm 80s. Đó là thế hệ điện
thoại di động analog. Thế hệ thứ 2G bắt đầu nổi lên từ nhưng năm đầu của thập kỷ
90. Thế hệ thứ 2G là công nghệ di động kỹ thuật số, cung cấp dịch vụ voice và cả
data. Thế hệ thứ 3 bắt đầu từ năm 2001 ở Nhật, đặc trưng bởi dịch vụ thoại, dữ
liệu và đa phương tiện với tốc độ cao. Hệ thống tiền-4G, những viên đá tảng cho
thế hệ thứ 4G, hy vọng sẽ được thương mại hóa vào khoảng đầu năm 2010. Một
thế hệ 4G sẽ cất cánh vào những năm 2012. Con đường phát triển của các công

nghệ mạng tế bào được thể hiện ở hình dưới đây.

5


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

- Thế hệ thứ 1 (1G): Mạng di động thế hệ thứ nhất khơi mào ở Nhật vào năm
1979. Đây là hệ thống truyền tín hiệu tương tự (analog). Những công nghệ chính
thuộc thế hệ thứ nhất này có thể kể đến là AMPS (Advanced Mobile Phone
System), TACS ( Total Access Communication System), JTACS ( Japan TACS),
NMT (Nordic Mobile Telephone). Tuy chưa hoàn hảo về mặt công nghệ và kỹ
thuật, thế hệ thông tin di động 1G này thực sự là một mốc phát triển quan trọng
của ngành viễn thông (khái niệm di động (mobile) đã bắt đầu đi vào phục vụ nhu
cầu liên lạc của con người trong đời sống hằng ngày). Những điểm yếu nổi bật của
thế hệ 1G liên quan đến chất lượng truyền tin kém, vấn đề bảo mật và việc sử
dụng kém hiệu quả tài nguyên tần số.
- Thế hệ thứ 2 (2G): Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển
mạch kỹ thuật số (digital circuit-switched). Kỹ thuật này cho phép sử dụng tài
nguyên băng tần hiệu quả hơn nhiều so với 1G. Hầu hết các thuê bao di động trên
thế giới hiện đang dùng công nghệ 2G này. Công nghệ 2G sẽ còn tồn tại thêm một
thời gian dài nữa trước khi 3G thay thế hoàn toàn nó. Những chuẩn di động 2G
chính bao gồm GSM (Global System for Mobile Communication), IS-136 và
CdmaOne.
- GSM sử dụng kỹ thuật đa truy cập TDMA và song công FDD. GSM đã trở thành
công nghệ truyền thông có tốc độ phát triển nhanh nhất từ trước đến nay và là một
chuẩn di động được triển khai rộng rãi trên thế giới.
- IS-136, được biết đến với tên D-AMPS (Digital-AMPS), sử dụng kỹ thuật đa

truy cập TDMA và song công TDD. Công nghệ này được triển khai nhiều ở Châu
6


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

Mĩ, đặc biệt là ở Mỹ và Canada. IS-136 được triển khai như một mạng overlay kỹ
thuật số, phủ trên nền hạ tầng mạng AMPS. IS-136 cho tốc độ dữ liệu lên đến
30Kbps.
- CdmaOne là tên gọi của chuẩn di động ITU IS-95 sử dụng kỹ thuật đa truy cập
CDMA. CDMA được chuẩn hoá năm 1993. Ngày nay, có 2 phiên bản IS-95, gọi là
IS-95A và IS-95B. IS-95A dùng FDD với độ rộng kênh là 1,25MHz cho mỗi
hướng lên và xuống. Tốc độ dữ liệu tối đa của IS-95A là 14,4 Kbps. IS-95B có thể
cung ứng tốc độ dự liệu lên đến 115Kbps bằng cách gộp 8 kênh lại với nhau. Với
tốc độ này, IS-95B còn được phân loại như là công nghệ 2,5G.
- Thế hệ 2,5G: Thế hệ 2,5G đặc trưng bởi dịch vụ dự liệu tốc độ cải tiến. Chuẩn
chính của thế hệ này là GPRS, EDGE và IS-95B. GPRS là một bước phát triển
tiếp theo để cung cấp dịch vụ dự liệu tốc độ cao cho người dùng GSM và IS-136.
Lý thuyết mà nói thì GPRS có thể cung ứng tốc độ dự liệu lên đến 172,2 Kbps.
GPRS là một giải pháp chuyển mạch gói. Đây cũng là một bước đệm trong quá
trình chuyển từ thế hệ 2G lên 3G của các nhà cung cấp dịch vụ GSM/IS-136. Trên
con đường dài đi đến 3G, EDGE đã ra đời để cải tiến tốc độ dữ liệu hơn nữa (tốc
độ tối đa tầm 384Kbps). EDGE đôi khi còn được trích dẫn như công nghệ 2,75G.
- Thế hệ di động thứ 3 (3G): Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dự liệu cao, capacity
của hệ thống lớn, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một
loạt các chuẩn công nghệ di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm:
UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA.
- UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA.

UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP. UMTS là công nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu
hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc độ dữ liệu tối đa là
1920Kbps (gần 2Mbps). Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps thôi. Để
cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã được đề nghị.
Khi cả 2 kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSPA. HSPA thường
được biết đến như là công nghệ 3,5G.
- HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di
động). Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm
1,8Mbps (hoặc tốt lắm là 3,6Mbps). Theo một báo cáo của GSA tháng 7 năm
2008, 207 mạng HSDPA đã và đang bắt đầu triển khai, trong đó 207 đã thương
mại hoá ở 89 nước trên thế giới.
- HSUPA: tăng tốc độ uplink (đường lên) và cải tiến QoS. Kỹ thuật này cho phép
người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết). Cũng trong
cùng báo cáo trên của GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đã triển

7


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

khai mạng HSUPA ở 35 nước và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai
mạng HSUPA.
- CDMA2000 là người "nối giỏi" của 2G CdmaOne, đại diện cho họ công nghệ
bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology), CDMA2000 EVDO (Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data and
Voice). CDMA2000 được chuẩn hoá bởi 3GPP2 . Lẽ thường tình thì CDMA2000
là công nghệ 3G được lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne.
- CDMA2000 1xRTT: chính thức được công nhận như là một công nghệ 3G, tuy
nhiên nhiều người xem nó như là một công nghệ 2,75G đúng hơn là 3G. Tốc độ

của 1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đã triển khai chỉ giới
hạn tốc độ peak ở 144Kbps.
H

H

H

H

H

H

- CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể
cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống và 153Kbps cho đường lên.
1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP , tăng tốc độ đường xuống đến
3,1Mbps và đặc biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps. Bên cạnh đó,
1xEV-DO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để
truyền dữ liệu với tốc độ 73,5Mbps.
H

H

- CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz.
CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống và đến
307Kbps cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn
việc phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như
Verizon Wireless và Sprint đã chọn EV-DO.
- TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi "China Communications

Standards Association" và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của
Trung Quốc. TD-SCDMA dùng song công TDD. TD-SCDMA có thể hoạt động
trên một dãi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps).
Ngày xuất hành của TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần. Nhiều thử nghiệm về
công nghệ này đã diễn ra từ đầu năm 2004 cũng như trong thế vận hội Olympic
gần đây.
- Công nghệ tiền 4G (pre-4G)
Công nghệ tiền 4G có thể kể đến: LTE , băng rộng siêu di động UMB (Ultra
Mobile Broadband) và chuẩn IEEE 802.20. Điểm chung cho cả 3 công nghệ này là
đều sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing Access)
GPP LTE
Hệ thống 3GPP LTE , là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không
dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công
nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã
15B

H

H

H

H

H

H

8

Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai
hệ thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp. 3 GPP LTE là hệ
thống dùng cho di động tốc độ cao. Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích
hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn mođdm 3GPP LTE và các chuẩn dịch
vụ ứng dụng khác, do đó NSD có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ
liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA.
3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa
phương tiện với tốc độ trên 100Mb/s khi di chuyển ở tốc độ 3km/h, và đạt 30Mb/s
khi di chuyển ở tốc độ cao 120km/h thì tốc độ truyền là trên 30 Mb/s. Tốc độ này
nhanh hơn gấp 7 lần so với tốc độ truyền dữ liệu của công nghệ HSDPA (truy nhập
gói dữ liệu tốc độ cao). Do công nghệ này cho phép sử dụng các dịch vụ đa
phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển ở bất kỳ tốc độ nào nên nó có thể hỗ
trợ sử dụng các dịch vụ nội dung có dung lượng lớn với độ phân giải cao ở cả điện
thoại di động, máy tính bỏ túi PDA , điện thoại thông minh...
H

H

Ưu điểm nổi bật:
- Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mbps và trên kênh
đường lên có thể đạt 50 Mbps.
- Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển.
- Sẽ không còn chuyển mạch kênh. Tất cả sẽ dựa trên IP. VoIP sẽ dùng cho dich vụ
thoại.
- Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời. Tuy nhiên mạng 3G

LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại. Điều này
hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3GPP LTE vì không cần thay
đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có.
- OFDMA và MIMO được sự dụng trong 3G LTE thay vì CDMA như trong 3G.
H

H

H

H

H

H

H

H

UMB
Chuẩn UMB hiện nay được phát triển bởi 3GPP2 với kế hoạch là sẽ thương mại
hoá trước 2009.
Một số đặc điểm kỹ thuật như sau:
Các kỹ thuật Multiple radio và antenna tiên tiến:
- Multiple Input Multiple Output (MIMO), đa truy nhập phân chia theo không gian
(Spatial Division Multiple Access ( SDMA )) và kỹ thuật beamforming antenna
(dịch là gì các bác nhỉ? )
- Các kỹ thuật quản lý nhiễu tiên tiến (Improved interference management
techniques)

H

H

9


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

Tốc độ dữ liệu cao nhất (peak data rates)
- Lên tới 288 Mbps đường lên
- 75 Mbps đường xuống
Lên tới 1000 người sử dụng VoIP đồng thời (với sự cấp phát 20 MHz FDD)
Hình như vẫn còn công nghệ 802.x nữa thì phải
IEEE 802.x
Chuẩn này bắt nguồn từ mạng WiFi, sau đó tiến lên 802.16e rồi 802.16m và bây
giờ nghe giang hồ đồn là 802.20
Chuẩn IEEE 802.20 còn được gọi là truy nhập vô tuyến băng rộng di động WBMA
(Mobile Broadband Wireless Access). Nó có thể hỗ trợ ngay cả khi đang di chuyển
với vận tốc lên tới 250 km/h.
Trong khi chuyển vùng (roaming) của WiMAX nhìn chung bị giới hạn trong một
phạm vi nhất định, thì chuẩn IEEE 802.20 giống như 3G có khả năng hỗ trợ
chuyển vùng toàn cầu. Ngoài ra, cũng giống như WiMAX, IEEE 802.20 cũng hỗ
trợ các kỹ thuật QoS nhằm cung cấp những dịch vụ có yêu cầu cao về độ trễ,
jitter... Trong mạng EEE 802.20, việc đồng bộ giữa đường lên và đường xuống đều
được thực hiện hiệu quả. Dự kiến, chuẩn IEEE 802.20 tương lai sẽ kết hợp một số
tính năng của IEEE 802.16e và các mạng dữ liệu 3G, nhằm cung cấp và tạo ra một
mạng truyền thông đa dạng (rich communication)

H

H

H

H

H

H

10


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

3B

4B

Chương 2

GIỚI THIỆU MẠNG KHÔNG DÂY NỘI BỘ
5B

(WLAN)

1. GIỚI THIỆU VỀ WIRELESS LAN(WLAN):
1.1. Wireless LAN là gì?
WLAN là một loại mạng máy tính nhưng việc kết nối giữa các thành
phần trong mạng không sử dụng các loại cáp như một mạng thông
thường, môi trường truyền thông của các thành phần trong
mạng là không khí. Các thành phần trong mạng sử dụng sóng điện
từ để truyền thông với nhau.

1.2. Lịch sử ra đời:
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.
Năm 1997, 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 tốc độ truyền dữ liệu có
11


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

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.
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 thích ngược với các thiết bị
chuẩn 802.11b. Hiện nay chuẩn 802.11g đã đạt đến tốc độ 108Mbps300Mbps.
26B

1.3. Ứng dụng mạng không dây.
Công nghệ mạng ngày nay phát triển mạng rất nhanh, mạng không dây
(Wereless Network) là một điển hình. Các thiết bị không dây giảm giá rất nhanh tạo
điều kiện cho các người dung tiếp xúc nhanh cới công nghệ cao này. Khi thiết kế
mạng có dây theo công nghệ cổ điển ta gặp rất nhiều khó khăn trong những điều kiện
môi trường và địa lý đặc biệt. Mạng không dây là một giải pháp tốt trong các điều
kiện và môi trường sau :
-Xây dựng các mạng tạm thời
-Môi trường, địa hình phức tạp không thể đi dây được như: đồi núi,hải đảo…
-Tòa nhà không thể đi dây mạng hoặc người dùng thường xuyên di động như:
nhà hàng, khách sạn, bệnh viện….
-Những nơi phục vụ internet công cộng như : nhà ga, sân bay, trường học …

27B

1.4 Ưu điểm của WLAN:
Sự tiện lợi: Mạng không dây cũng như hệ thống mạng thông
thường. Nó cho phép người dùng truy xuất tài nguyên mạng ở
bất kỳ nơi đâu trong khu vực được triển khai(nhà hay văn
phòng). Với sự gia tăng số người sử dụng máy tính xách tay(laptop),
đó là một điều rất thuận lợi.
Khả năng di động: Với sự phát triển của các mạng không dây công cộng, người
dùng có thể truy cập Internet ở bất cứ đâu. Chẳng hạn ở các quán Cafe, người dùng
có thể truy cập Internet không dây miễn phí.
Hiệu quả: Người dùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ đi từ nơi này đến nơi
khác.
Triển khai: Việc thiết lập hệ thống mạng không dây ban đầu chỉ cần ít nhất 1 access
point. Với mạng dùng cáp, phải tốn thêm chi phí và có thể gặp khó khăn trong việc
triển khai hệ thống cáp ở nhiều nơi trong tòa nhà.
Khả năng mở rộng: Mạng không dây có thể đáp ứng tức thì khi gia tăng số lượng
người dùng. Với hệ thống mạng dùng cáp cần phải gắn thêm cáp

12


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

28B

Công nghệ mạng không dây

1.5 Nhược điểm của WLAN

-Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả năng bị tấn công của
người dùng là rất cao.
-Phạm vi: Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoạt động tốt
trong phạm vi vài chục mét. Nó phù hợp trong 1 căn nhà, nhưngvới một tòa nhà lớn
thì không đáp ứng được nhu cầu. Để đáp ứng cần phải mua thêm Repeater hay access
point, dẫn đến chi phí gia tăng.
Độ tin cậy: Vì sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông nên việc bị nhiễu, tín hiệu bị
giảm do tác động của các thiết bị khác(lò vi sóng,….) là không tránh khỏi. Làm giảm
đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng.
-Tốc độ: Tốc độ của mạng không dây (1- 125 Mbps) rất chậm so với mạng sử dụng
cáp(100Mbps đến hàng Gbps).

16B

29B

2. Kỹ thuật truyền tín hiệu Trong mạng không dây.
2.1 Giới thiệu

Chuẩn 802.11 định nghĩa một số phương thức và kỹ thuật truyền khác
nhau cho mạng nội bộ không dây. Chuẩn này bao gồm cả kỹ thuật RF (Radio Requency)
và IR (Infra Red). Các kỹ thuật truyền dùng trong mạng không dây dựa trên nguyên lý
trải phổ, thay vì truyền trên một tần số dể bị nhiễu và mất mát dữ liệu thì chúng ta truyền
tín hiệu trên nhiều tần số song song hoặc luân phiên. Kỹ thuật trải phổ được dung rất
nhiều trong mạng không dây vì kỹ thuật này chống nhiễu và bảo mật tốt. Các kỹ thuật
truyền tín hiệu dung trong 802.11:
-Kỹ thuật trải phổ,nhảy tần (Frequency Hopping Spread spectrum-FHSS)
-Kỹ thuật trải phổ tuần tự trực tiếp (Direct Hopping Spread spectrum-DHSS).
-Kỹ thuật truyền song song các sóng mạng có tần số trực giao với nhau
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM).

Các thiết bị không dây hiện nay trên thị trường hầu hết đều sử dụng kỹ thuật
truyền tín hiệu DSSS, do dó chúng ta chỉ tập trung tìm hiểu sâu về kỹ thuật này, các
kỹ thuật khác chúng ta có thể tham khảo tại địa chỉ:
/>H

30B

2.2 DSSS- Direct Hopping Spread spectrum
DSSS là kỹ thuật cho phép tín hiệu truyền đi được trải trên nhiều tần số
hoạt động đồng thời nhằm giảm đến mức tối thiểu sự nhiễu và mất mát dữ liệu. Tín
hiệu ban đầu được kết hợp với một tín hiệu hệ thống (tín hiệu này gọi là chipping
code) trước khi truyền trên môi trường sóng. Tín hiệu được trải trên 7 hoặc 11 tần tùy
theo chiều dai của chipping code. Theo tổ chức FFC (Federal Communications
Commission) quy định băng tần hoạt động của DSSS là 900 MHz (900-928MHz) và
2.4 GHz (2.4-2.483GHz).

13


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

Dữ liệu dạng bit của người dùng tại máy gởi kết hợp với giá trị chip code
(trong hình trên thì chiều dài chip code là 7 bit) của hệ thống với phép toán XOR, kết
quả đạt được là 7 bit sẽ được truyền trên 7 tần số khác nhau. Khi đến máy nhận bit
này cũng sẽ kết hợp với chip code với phép toán XOR, nếu số bit 1 trong kết quả
nhận được nhiều hơn số bit 0 thì dữ liệu được nhận là bit 1, ngược lại dữ liệu nhận
được là bit 0. Với cách hoạt động dựa trên kỹ thuật DSSS có độ bảo mật cao vì các
máy nhận dữ liệu phải biết trước chip code, đồng thời khi có tác nhân làm nhiễu một

phần của dãy tần thì hệ thống vẫn hoạt động tốt.

17B

31B

3. WLAN Media Access Control (Phương pháp truy
nhập mạng)
3.1 CSMA/CA

Tại tầng con Mac của tầng Data Link, 802.11b dung kỹ thuật giảm sóng đa
truy cập tránh đụng độ CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision
avoidance) để khắc phục tình trạng đụng độ do các máy trạm cùng truyền tín hiệu tại
một thời điểm. Máy trạm không dây (Wereless Station 1) muốn truyền tín hiệu lên
mạng thì phải lắng nghe xem có máy trạm nào đang truyền tín hiệu trên mạng không,
bằng cách gởi một tín hiệu LBT (Listen Before Talk). Nếu môi trường truyền không
dây đang bị sử dụng thì máy trạm này đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên, sau đó
tiếp tục lắng nghe. Do thời gian đợi là ngẫu nhiên nên các máy trạm đang đợi sẽ gởi
dữ liệu lại tín hiệu vào những thời điểm khác nhau (tránh được đụng độ). Nếu máy
trạm 1 lắng nghe không thấy máy trạm nào khác truyền tín hiệu thì máy trạm này bắt
đầu truyền Data Frame. Bên máy nhận, sau khi nhận hoàn tất dữ liệu, máy này sẽ gởi
một tín hiệu ACK (acknowledgment signal) đến máy trạm 1 để thong báo quá trình
truyền nhận dữ liệu đã thành công.

14


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

32B

Công nghệ mạng không dây

3.2 RTS/CTS

Trong hình trên chúng ta quan sát thấy: máy 1 nhìn thấy máy 2, máy 2 nhìn thấy
máy 1 vá máy 3,máy 3 chỉ nhìn thấy máy 2. Tóm lại máy 1 không nhìn thấy máy 3.
Vấn đề Node ẩn hiện trong mạng kết nối một điểm đến nhiều điểm (point to multipoint network), vấn đề này cũng xuất hiện khi máy có nhiều hơn 3 Node. Trong môi
trường CSMA/CA thì máy trạm 1 và máy trạm 3 truyền nhận dữ liệu rất tốt nhưng
máy trạm 2 thì có thể mất dữ liệu.
Vấn đề node ẩn được giải quyết bởi kỹ thuật RTS/CTS (request to send/clear to
send).

Máy trạm một muốn gởi dữ liệu đến máy trạm 2, trước tiên phải gởi tín hiệu RTS,
máy 2 nhận được tín hiệu này thì gởi tiếp tín hiệu CTS báo cho mọi người biết bắt đầu
nhận dữ liệu. Nhờ có tín hiệu CTS mà máy 3 biết là máy 2 đang nhận dữ liệu, tránh được
tình trạng đụng độ vì máy 3 không nhận được tín hiệu RTS. Sau cùng máy 1 nhận được
tìn hiệu CTS của máy 2 thì bắt đầu truyền dữ liệu .

4. Các thiết bị hạ tầng mạng không dây(WLAN)
4.1. Điểm truy cập:
- AP(access point)

Cung cấp cho các máy khách(client) một điểm truy cập vào mạng "Nơi
mà các máy tính dùng wireless có thể vào mạng nội bộ của
công ty". AP là một thiết bị song công(Full duplex) có mức độ thông
minh tương đương với một chuyển mạch Ethernet phức tạp(Switch).

15

Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

- Các chế độ hoạt động của AP:
AP có thể giao tiếp với các máy không dây, với mạng có dây truyền
thống và với các AP khác. Có 3 Mode hoạt động chính của AP:
− Chế độ gốc (Root mode): Root mode được sử dụng khi AP được kết
nối với mạng backbone có dây thông qua giao diện có dây (thường là
Ethernet) của nó. Hầu hết các AP sẽ hỗ trợ các mode khác ngoài root
mode, tuy nhiên root mode là cấu hình mặc định. Khi một AP được
kết nối với phân đoạn có dây thông qua cổng Ethernet của nó, nó sẽ
được cấu hình để hoạt động trong root mode. Khi ở trong root mode,
các AP được kết nối với cùng một hệ thống phân phối có dây có thể nói
chuyện được với nhau thông qua phân đoạn có dây. Các client không
dây có thể giao tiếp với các client không dây khác nằm trong những
16


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

cell (ô tế bào, hay vùng phủ sóng của AP) khác nhau thông qua AP
tương ứng mà chúng kết nối vào, sau đó các AP này sẽ giao tiếp với
nhau thông qua phân đoạn có dây như ví dụ trong hình 2-3.

− Chế độ cầu nối(bridge Mode): Trong Bridge mode, AP hoạt động hoàn toàn
giống với một cầu nối không dây. AP sẽ trở thành một cầu nối không dây khi được

cấu hình theo cách này. Chỉ một số ít các AP trên thị trường có hỗ trợ chức
năng Bridge, điều này sẽ làm cho thiết bị có giá cao hơn đáng kể. Chúng ta sẽ giải
thích một cách ngắn gọn cầu nối không dây hoạt động như sau từ hình 4-3 Client
không kết nối với cầu nối, nhưng thay vào đó, cầu nối được sử dụng để kết nối 2 hoặc
nhiều đoạn mạng có dây lại với nhau bằng kết nối không dây.

17


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

− Chế độ lặp(repeater mode): AP có khả năng cung cấp một đường kết nối không
dây upstream vào mạng có dây thay vì một kết nối có dây bình thường. Một AP hoạt
động như là một root AP và AP còn lại hoạt động như là một Repeater không
dây. AP trong repeater mode kết nối với các client như là một AP và kết nối với
upstream AP như là một client.

4.2. Các thiết bị máy khách trong WLAN:

Là những thiết bị WLAN được các máy khách sử dụng để kết nối vào
WLAN.
a.Card PCI Wireless:

18


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

Là thành phần phổ biến nhất trong WLAN. Dùng để kết nối các máy
khách vào hệ thống mạng không dây. Được cắm vào khe PCI trên
máy tính. Loại này được sử dụng phổ biến cho các máy tính để
bàn(desktop) kết nối vào mạng không dây.

b.Card PCMCIA Wireless:
Trước đây được sử dụng trong các máy tính xách tay(laptop) và
cácthiết bị hỗ trợ cá nhân số PDA(Personal Digital Associasion). Hiện
nay nhờ sự phát triển của công nghệ nên PCMCIA wireless ít được sử
dụng vì máy tính xách tay và PDA,…. đều được tích hợp sẵn Card
Wireless bên trong thiết bị.

c.Card USB Wireless:

19


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

Loại rất được ưu chuộng hiện nay dành cho các thiết bị kết nối vào
mạng không dây vì tính năng di động và nhỏ gọn . Có chức năng tương
tự như Card PCI Wireless, nhưng hỗ trợ chuẩn cắm là USB (Universal
****** Bus). Có thể tháo lắp nhanh chóng (không cần phải cắm cố định
như Card PCI Wireless) và hỗ trợ cắm khi máy tính đang hoạt động.

33B

4.3 Anten

Anten là thiết bị quan trọng trong mạng không dây, chức ngăng chính của thiết bị
mạng này là thu và phát sóng. Dựa vào đặc điểm thu phát sóng này người ta chia anten
thành hai loai: anten đa hướng và anten định hướng.
Anten đa hướng là anten có thể truyền và nhận tính hiệu từ mọi hướng, ngược lại
anten định hướng là loại anten chỉ có thể thu phát sóng từ một hướng. Anten định hướng
thường được dùng trong trường hợp kết nối hai điểm ở xa thong qua mạng không dây.
Các loại anten này có thể sử dụng trong nhà hay ngoài trời, nhưng chú ý khi sử dụng
anten ngoài trời thì chúng ta phải có hệ thống chống sét vì nếu không sét có thể làm hư
hỏng toàn bộ hệ thống mạng. Một loại anten trên thị trường Việt Nam như:
- Anten định hướng lưới Yagi

-

Anten định hướng lưới phẳng

20


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

-

Công nghệ mạng không dây

Anten định hướng parabol

21

Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

-

Công nghệ mạng không dây

Anten đa hướng

22


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

23


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

Công nghệ mạng không dây

6B

7B

8B

18B

34B

Chương 3

TRIỂN KHAI HỆ THỒNG MẠNG KHÔNG DÂY

THEO MÔ HÌNH AD-HOC & INFRASTRUCTURE

3.1 Mạng AD-HOC
3.1.1 Khái niệm mạng Ad Hoc.

Ad hoc như những bộ định tuyến không dây. Mạng Ad hoc có thể hoạt động độc
lập hoặc kết nối với mạng Mạng vô tuyến Ad hoc là mạng tập hợp các nút di động hoặc
bán di động và không có cơ sở hạ tầng. Manet ( Mobile Ad-hoc Network) - Mạng không
dây di động. Theo định nghĩa của Tổ chức Internet Engineering Task Force (IETF)- Mạng
Manet là một vùng tự trị ( Autômmous System) của các router (đó chính là các node)
được kết nối với nhau bằng liên kết không dây, các node có thể di chuyển một cách tự do
nên kiến trúc của mạng thay đổi liên tục mà không thể dự đoán trước.

Mỗi nút mạng có một giao diện vô tuyến và giao tiếp với nút mạng khác thông
qua sóng vô tuyến hoặc tia hồng ngoại. Topo mạng thay đổi liên tục khi các nút mạng
tham gia hoặc rời khỏi mạng hay khi kết nối vô tuyến trở nên không còn thích hợp.Mạng
Ad hoc được hình thành bởi các nút di động có khả năng phát hiện ra sự có mặt của các
nút khác và tự định dạng để tạo nên mạng. Ví dụ như một nút yêu cầu truyền tới một
mạng ở xa nó thì trong mạng có thể thiết lập liên lạc qua những nút trung gian, các gói
được chuyển tiếp tới nút nguồn, đích nhờ những nút trung gian. Do đó các nút mạng
Internet.
Trong mạng Ad hoc không tồn tại khái niệm quản lý tập trung , nó đảm bảo mạng

sẽ không bị sập vì trường hợp nút mạng di chuyển ra ngoài khoảng truyền dẫn của nút
mạng khác vì nó trao đổi thông tin bằng phương pháp truyền gói tin qua nhiều bước
(multi-hop), đồng thời mạng sẽ tự cấu hình lại. Ví dụ: Nếu nút mạng rời khỏi mạng sẽ
gây ra sự cố mất liên kết , nút mạng bị ảnh hưởng có thể yêu cầu đường định tuyến mới
và vấn đề sẽ được giải quyết. Điều này chỉ gây trễ trên mạng mà không ảnh hưởng đến
người sử dụng vì mạng Ad hoc vẫn hoạt động bình thường.

24


Khoa CNTT – CDN Đồng Tháp

35B

Công nghệ mạng không dây

3.1.2. Đặc điểm của mạng Ad Hoc

Một số đặc điểm chính của mạng Ad hoc:
- Mỗi máy chủ không chỉ đóng vai trò là một hệ thống cuối cùng mà
còn hoạt động như một hệ thống trung gian
- Mọi nút mạng đều có khả năng di động
- Tôp mạng thay đổi theo thời gian
- Các nút di động sử dụng nguồn năng lượng pin có hạn
- Băng thông trong thông tin vô tuyến hẹp
- Chất lượng kênh luôn thay đổi
- Không có thực thể tập trung , nói cách khác là mạng phân bố
Có nhiều thiết bị khác nhau sử dụng trong mạng Ad hoc, chúng đều có đặc
điểm chung là sử dụng nguồn năng lượng do pin cung cấp . Năng lượng mà pin có thể
cấp cho các thiết bị này là có hạn, hơn nữa mọi hoạt động như thu phát vô tuyến ,

truyền lại và dẫn đường đểu tiêu thụ năng lượng. Vì vậy mà cần phải có những giao
thức về năng lượng có hiệu quả cao và các kỹ thuật điều khiển công suất tốt hơn.
Điều này cũng khó làm được bởi vì công nghệ pin không có được sự phát triển mạnh
mẽ nhanh chóng như công nghệ sản xuất chip… do đó điểm này được coi là một
nhược điểm của mạng Ad hoc.
36B

57B

3.1.3. Các phương pháp định tuyến

3.1.3.1. Định tuyến trong mạng Ad Hoc

Trong mạng thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng do mọi nút
mạng đều có khả năng di chuyển nên topo mạng cũng thay đổi theo thời gian. Đặc
điểm này gây ra khó khăn trong việc truyền tải gói tin. Mạng Ad hoc riêng gói tin
muốn đến được đích thì phải truyền qua nhiều trạm và nút mạng do đó để gói tin đến
được đích thì nút mạng phải sử dụng phương pháp định tuyến . Giao thức định tuyến
có hai chức năng :tìm, chọn đường tốt nhất và chuyển gói tin đến đúng đích. Dễ thấy
rằng chức năng thứ hai rất đơn giản có thể sử dụng nhiều giao thức và cấu trúc dữ
liệu có sẵn ví dụ như bảng định tuyến. Do đó ta sẽ đề cập sâu hơn về việc tìm, chọn
đường của các nút.

25