đặc tính wifi, các chuẩn mạng lan

MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
----------<>----------

ĐỀ TÀI BÁO CÁO
ĐỀ TÀI: ĐẶC TÍNH WIFI, CÁC CHUẨN MẠNG LAN

GVHD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

LỚP : CCQ1622A

TPHCM, Tháng 4 năm 2019

1


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Mục Lục

Chương 1. Tổng quan
1.1.

Công nghệ mạng không dây là gì ?

Mạng không dây (tiếng Anh: wireless network) là mạng điện
thoại hoặc mạng máy tính sử dụng sóng radio làm sóng truyền
dẫn hay tầng vật lý.
Một mạng không dây là một mạng máy tính sử dụng các kết nối dữ liệu
không dây giữa các nút mạng. Mạng không dây được ưa thích bởi các
hộ gia đình, các doanh nghiệp hay các cơ sở kinh doanh vừa và lớn có
nhu cầu kết nối internet nhưng không thông qua quá nhiều cáp chuyển
đổi. Các mạng không dây được quản lý bởi hệ thống truyền thông vô
tuyến của các nhà mạng. Những hệ thống này thường được đặt tập
trung hoặc rời rạc tại những cơ sở lưu trữ của các nhà mạng. Cấu trúc
mạng thường được sử dụng là cấu trúc OSI.
Những ví dụ điển hình về mạng không dây là: mạng wifi, mạng 3G,
mạng điện thoại di động, mạng bluetooth, mạng nội bộ không dây
(WLAN), mạng cảm biến không dây, mạng truyền thông vệ tinh và
mạng sóng mặt đất.

1.2.

Lịch sử ra đời và phát triển
Công nghệ mạng không dây 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 cung cấp tốc độ truyền dữ là
1Mbps , nhưng những giải pháp này không được đồng bộ giữa các nhà
sản xuất khi đó.
Năm 1992, xuất hiện những mạng không dây sử dụng băng tần 2.4GHz.
Mặc dù đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những
2


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất và không được công bố rộng rãi.
Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những tần
số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triền ra những chuẩn
mạng không dây chung.
Năm 1997, IEEE đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11 cho các
mạng không dây. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu,
trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu radio ở tần số
2.4GHz.
Phân loại

1.3.

Hình 1.1







WPAN: Mạng vô tuyến cá nhân
WLAN: Mạng vô tuyến cục bộ
WMAN: Mạng vô tuyến đô thị
WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng
WRAN: Mạng vô tuyến khu vực

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
3


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

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).
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 40-100km. Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các

vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai các công nghệ khác.

4


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Hình 1.2

Chương 2. Đặc tính Wifi
2.1.

Wifi là gì ?
Wi-Fi viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng
không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền
hình và radio.
Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư
viện hoặc khách sạn. Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu
vực có sóng của hệ thống này, hoàn toàn không cần đến cáp nối. Ngoài
các điểm kết nối công cộng (hotspots), WiFi có thể được thiết lập ngay
tại nhà riêng.
Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and
Electronics Engineers). Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao
thức kỹ thuật khác nhau, và nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại
chúng; 6 chuẩn thông dụng của WiFi hiện nay là 802.11a/b/g/n/ac/ad.
5

MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

2.2.

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Lịch sử ra đời và phát triển

Hình 1.3
2.3.

Phân loại

6


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Hình 1.4

2.4.

Cơ chế hoạt động
Truyền thông qua mạng không dây là truyền thông vô tuyến hai chiều.
Cụ thể:

•

Thiết bị adapter không dây (hay bộ chuyển tín hiệu không dây) của máy
tính chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vô tuyến và phát những tín hiệu này đi
bằng một ăng-ten.

•

Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng. Nó gởi
thông tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet.
Quy trình này vẫn hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông
tin từ Internet, chuyển chúng thành tín hiệu vô tuyến và gởi đến
adapter không dây của máy tính.

2.5. Cách thức hoạt động

Lúc đầu Wifi được phát triển như là một cách để thay thế cáp Ethernet.
Cho đến thời điểm hiện tại, Wifi đã trở thành một công nghệ phổ biến
cung cấp kết nối giữa các thiết bị
7


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Không giống như máy thu FM trên xe ô tô, Wifi giao tiếp qua lại chủ
yếu quá 2 radio sử dụng điện năng thấp hơn và phát sóng trên một
khoảng cách ngắn hơn nhiều.
Hai radio cho phép người dùng web tải dữ liệu từ Internet cũng như
upload các thông tin - thậm chí là địa chỉ submit thông qua bộ đếm
trình duyệt giao tiếp 2 chiều.

Wifi phức tạp hơn so với vô tuyến mặt đất đó là Wifi sử dụng giao thức
kết nối Internet (Internet Protocol) để giao tiếp. Ngôn ngữ này của
Internet tạo ra cấu trúc Wifi .
Mỗi một quá trình truyền dẫn gửi và nhận đều yêu cầu xác nhận
một khi dữ liệu được “bay qua” không khí trong sóng radio, nó sẽ bị
nhiễu sóng, và trở thành “ nạn nhân” từ các tín hiệu Wifi khác đến sóng
vô tuyến phát ra từ lò vi sóng….
Đó là nơi mà 2 tần số Wifi 2,4 GHz và 5 GHz đi vào. Wifi có thể phát
sóng trên cả hai tần số, để cắt giảm tín hiệu của mình tránh bị nhiễu và
cung cấp tín hiệu nhanh từ Router không dây đến máy tính của bạn.
Wifi, 2.4 GHz có tần số thấp hơn, vì vậy nó có thể “tiếp cận” với các
máy tính ở cách xa hơn so với Wifi tần số 5 GHz.
Tuy nhiên Wifi 5 GHz có thể truyền được nhiều hơn
Với người dùng mạng Wifi không ổn định, việc tinh chỉnh lại hệ thống
mạng sẽ hữu ích và hiệu quả hơn rất nhiều so với việc cài đặt bộ mở
rộng hệ thống mạng. Bộ mở rộng hệ thống mạng (network extender)
ngày càng phổ biến
Tuy nhiên vấn đề ở đây là bộ mở rộng lại “đẩy” một tín hiệu Wifi yếu.
Vì vậy nếu mạng Internet không dây của bạn chỉ truyền được tốc độ
bằng 1/2 tốc độ cũ, bộ mở rộng (extender) sẽ lặp lại tín hiệu đó, đẩy ra
một tín hiệu thậm chí yếu còn yếu hơn nó.
2.6.

Ưu nhược điểm

8


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

2.6.1. Ưu điểm
– Tiết kiệm chi phí: chi phí đầu tư ban đầu của mạng không dây
thường cao hơn mạng có dây, nhưng nếu tính tổng chi phí cùng
tuổi thọ sử dụng thì sóng không dây đem lại hiệu quả kinh tế
hơn nhiều.
– Tiện lợi: Mạng cho phép người dùng truy xuất tài nguyên
mạng ở bất kỳ địa điểm nào trong khu vực được triển khai. Đặc
biệt với lượng người sử dụng laptop và các thiết bị di động
ngày càng tăng như hiện nay thì đó rõ ràng là một điểm cộng
lớn.
– Khả năng mở rộng: Có thể dễ dàng mở rộng gia tăng số người
dùng mà không phải tăng thêm bộ chia và cáp mất thời gian
lằng nhằng.
– Đơn giản và nhanh chóng khi cài đặt: việc cài đặt hệ thống
mạng không dây nhanh và dễ dàng hơn nhiều so với mạng có
dây.
– Linh hoạt: công nghệ không dây cho phép mạng đi đến nhiều
nơi mà mạng có dây không thể đến.

2.6.2. Nhược điểm
– Có thể bị nhiễu sóng radio do thời tiết,do các thiết bị không
dây khác hay các vật chắn.
– Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả
năng bị xâm nhập, đánh cắp dữ liệu là rất cao. Cần trang bị một
số kiến thức chống đánh cắp dữ liệu khi dùng wifi công cộng
– Tốc độ: tốc độ của mạng không dây thấp hơn so với mạng sử
dụng cáp. Tuy nhiên, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ
hứa hẹn tốc độ của hệ thống không dây sẽ được cải thiện đáng

kể.
9


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Chương 3. Các chuẩn của mạng LAN
3.1.

Mạng LAN là gì ?
WLAN hay mạng cục bộ không dây (viết tắt từ tiếng Anh: wireless
local area network) là mạng cục bộ (LAN) gồm các máy tính liên lạc
với nhau bằng sóng vô tuyến.
Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa tầng vật lý và tầng MAC cho một
mạng nội bộ không dây. Thành tố cơ bản của 802.11 là tế bào (cell)
với tên gọi là BSS (basic service set - bộ dịch vụ cơ bản). Mỗi BSS
thường gồm một vài máy trạm không dây và một trạm cơ sở trung tâm
được gọi là AP (access point - điểm truy cập). Các máy trạm (có thể di
động hoặc cố định) và trạm trung tâm liên lạc với nhau bằng giao thức
MAC IEEE 802.11 không dây. Có thể kết nối nhiều trạm AP với nhau
bằng mạng hữu tuyến Ethernet hoặc một kênh không dây khác để tạo
một hệ thống phân tán (DS - distributed system)

3.2.

Lịch sữ phát triễn của mạng LAN

10

MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Hình 1.5

3.3.

Các chuẩn mạng LAN
3.3.1 802.11a ra đời cùng thời gian với chuẩn b
- Tần số 5.0 Ghz
- Tốc độ 54 Mbps
- Độ rộng băng thông 20 Mhz
- Tầm hoạt động 60-200m
- Điều chế OFDM
11


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG
-

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Ưu điểm: do sử dụng ở tần số cao nên tránh được các cản nhiễu
của thiết dân dụng, tốc độ truyền nhanh
Nhược điểm: giá thành cao tầm phủ sóng ngắn hớn và dễ bị che
khất

3.3.2 802.11b ra đời 10/1999
- Tần số 2,4 Ghz
- Tốc độ 11 Mbps
- Độ rộng băng thông 20 Mhz
- Tầm hoạt động 300-500m
- Điều chế DSSS, CCK
- Ưu điểm: giá thành thấp, tầm phủ sóng tốt và không dễ che
khuất
- Nhược điểm: tốc độ thấp, có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia
dụng như gương, bức tường, các thiết bị…..
3.3.3 802.11g ra đời vào tháng 6/2003
- Tần số 2,4 Ghz
- Tốc độ 54 mbps-108 Mbps
- Độ rộng băng thông 20 Mhz
- Tầm hoạt động 300-500m
- Điều chế DSSS, CCK, OFDM
- Ưu điểm: tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt ít bị che khuất
- Nhược điểm: giá thành hơi đắt hơn so với 802.11b các thiết bị
có thể bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng
tần
3.3.4 802.11n ra đời vào năm 2009
- Tần số 2,4 hoặc 5 Ghz
- Tốc độ 54 Mbps-600 Mbps (trên lý thuyết)
- Độ rộng băng thông 20 hoặc 40 Mhz
- Tầm hoạt động 300-500m
- Điều chế DSSS, CCK, OFDM
- Ưu điểm: tốc độ nhanh phạm vi tín hiệu tốt, khả năng chịu đựng
tốt hơn từ việc xuyên nhiễu các nguồn bên ngoài
- Nhược điểm: chuẩn này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi, do giá
thành đắt hơn so với chuẩn 802.11g sử dụng nhiều tín hiệu có

thể gây nhiễu với mạng 802.11b/g ở gần
12


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

3.3.5 802.11ac ra đời vào năm 2013
-

Tần số 5 Ghz
tốc độ tối đa hiện là 1730Mb/s (sẽ còn tăng tiếp)
Độ rộng băng thông 20MHz, 40MHz, 80MHz và tùy chọn
160MHz
Hỗ trợ Multi user-MIMO
Tích hợp công nghệ dùng để định hướng tín hiệu truyền
nhận beamforming
Nhiều luồng dữ liệu Spatial stream hơn
Ưu điễm: Tốc độ nhanh, phạm vi rộng, tiết kiệm pin tích
hợp nhiều công nghệ
Nhược điễm: chỉ nhận được lợi ích đầy đủ của AC không
dây (Wireless AC) hay Wifi AC Wifi nếu bạn đang kết nối từ
802.11ac đến 802.11ac. Điều đó có nghĩa là bộ định tuyến
802.11ac và một thiết bị 802.11ac.

Ngoài ra còn có một số chuẩn wireless khác:
-

-

IEEE 802.11h Chuẩn này được sử dụng ở châu âu, dãy tầng 5
Ghz, nó cung cấp tính năng lựa chọn kênh động nhằm tránh
nhiễu
IEEE 802.11d tính năng bổ sung
IEEE 802.11c: các thủ tục quy định cách thức bắt cầu giữa các
mạng Wi-Fi. Tiêu chuẩn này thường đi cặp với 802.11d.
IEEE 802.11e: đưa QoS (Quality of Service) vào Wi-Fi, qua đó
sắp đặt thứ tự ưu tiên cho các gói tin, đặc biệt quan trọng trong
trường hợp băng thông bị giới hạn hoặc quá tải.

…

3.4.

Mô hình hoạt động của hệ thống mạng LAN
3.4.1

Mô hình Ad-hoc
Ad-Hoc Wireless LAN là một nhóm các máy tính, mỗi máy
trang bị một Wireless card, chúng nối kết với nhau để tạo một
mạng LAN không dây độc lập. Các máy tính trong cùng một
13


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

Ad-Hoc Wireless LAN phải được cấu hình dùng chung cùng

một kênh radio.
Mô hình mạng này là mô hình các máy tính liên lạc trực tiếp
với nhau không thông qua Access Point
Mô hình này còn có tên gọi khác là IBSS (Independent Basic
Service Set).

Hình 1.6
•
•

Ưu điểm: kết nối Peer-to-Peer không cần dùng Access Point,
chi phí thấp, cấu hình và cài đặt đơn giản.
Khuyết điểm: topo 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

14


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

3.4.2 Mô hình Infrastructure
Mô hình Infrastructure là mô hình mạng LAN không dây, trong
đó các máy trạm không dây (dùng Wireless card) kết nối với
nhau thông qua thiết bị Access Point.
Access Point là một thiết bị mạng cho phép điều khiển và quản
lý tất cả các kết nối giữa các trạm không dây với nhau và giữa
các trạm không dây với các trạm trong mạng LAN dùng kỹ

thuật khác.
Mô hình này còn gọi là mô hình BSS (Basic Service Set).

Hình 1.7

Chương 4.
4.1.

Công nghệ tương lai
5G
5G viết tắt của từ 5th Generation, thế hệ thứ 5 của mạng di động. Mỗi
thế hệ tương ứng với một tập hơp các yêu cầu riêng, quyết định chất
15


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

lượng thiết bị và hệ thống mạng nào đủ chuẩn đáp ứng yêu cầu và
tương thích với các hệ thống mạng khác. Mỗi thế hệ cũng mô tả
những công nghệ mới, mang lại khả năng giao tiếp mới.
Đầu tháng 01/2012, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU International Telecommunications Union) chứng nhận chỉ có 2 công
nghệ là LTE-Advanced và WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) mới
đạt chuẩn mạng 4G. Theo tiêu chuẩn của ITU, mạng 4G phải đạt được
tốc độ 100Mbit/giây khi di chuyển tốc độ cao và tốc độ 1Gbit/giây đối
với những thiết bị cố định. Vì 5G xuất hiện sau 4G, nó được mong đợi
còn có tốc độ nhanh hơn nhiều. Tuy nhiên, chưa có tài liệu nào quy
định chính xác nhanh hơn bao nhiêu.
Với 5G, chúng ta có thể tải một bộ phim chỉ trong vòng vài giây. Theo

lý thuyết tốc độ 5G có thể đạt đến 10Gbps (gigabit mỗi giây), thậm
chí cao hơn, ngay cả ở vùng rìa phủ sóng, tốc độ vẫn có thể đạt từ 1
đến vài trăm Mbps.
Nhưng bạn cũng đừng quá phấn khích trước thông tin trên vì khi 4G
LTE được đưa vào sử dụng, tốc độ thực tế có thể chỉ đạt khoảng
5~12Mbps tải về và 2~5Mbps tải lên, trong khi trước khi ra mắt thì nó
cũng từng được hô hào với tốc độ đạt đến 300Mbps
4.2.

Công nghệ sóng ánh sáng
Công nghệ Li-Fi – Viễn cảnh tương lai của kết nối mạng không dây
Theo như Cisco, Wi-Fi sẽ giúp kết nối 1,7 tỉ thiết bị vào năm 2020,
tuy nhiên đến năm 2025 tốc độ tăng trưởng nhanh chóng của ngành
công nghệ thông tin và viễn thông, có thể Wi-Fi sẽ không còn đảm
nhận tốt nhiệm vụ của mình. Lúc này, Li-Fi có thể sẽ là công nghệ
thay thế cho Wi-Fi.
Li-Fi, là viết tắt của Light Fidelity, đây là chuẩn kết nối mới truyền
dữ liệu bằng cách sử dụng giao tiếp bằng ánh sáng, thay vì sử dụng
sóng radio để truyền tải tín hiệu qua mạng như Wi-Fi.
Khái niệm về Li-Fi được đưa ra khi công ty Velmenni của Estonia tiến
hành một thử nghiệm thực tế cho thấy tín hiệu ánh sáng truyền tải cho
tốc độ lên tới 1 Gbps, nhanh hơn Wi-Fi khoảng 100 lần.
Li-Fi hoạt động giống như các công nghệ giao tiếp bằng ánh sáng
khác, dựa trên nguyên lý sau: các bóng đèn trong hệ thống sẽ được
bật/tắt rất nhanh theo chu kì rất nhỏ (tính bằng nano giây). Mỗi lần
16


MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP

bật/tắt như vậy thì một bộ thu tín hiệu sẽ ghi nhận và chuyển đổi thành
dữ liệu. Vì điều này diễn ra quá nhanh nên mắt thường không thể thấy
được sự thay đổi trạng thái của đèn, chúng ta vẫn thấy bóng sáng một
cách liên tục. Chắc chắn rằng các bóng đèn Li-Fi cũng cần phải được
duy trì nguồn điện để có thể chạy, tuy nhiên bóng có thể chỉnh độ sáng
xuống một mức cực thấp mà mắt chúng ta không nhìn thấy nhưng
việc truyền tải tín hiệu vẫn diễn ra được
Công nghệ Li-Fi có thể được ứng dụng trong xe hơi, máy bay, các tấm
năng lượng mặt trời, xung quanh trường học hay các công trình công
cộng. Ứng dụng này có thể được sử dụng trong các ngành công nghệ,
nơi làm việc có môi trường khắc nghiệt như hầm mỏ, giàn khoan dầu,
…

17