KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY ( WIRELESS LAN)

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 2 -

CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG
DÂY (WIRELESS LAN)

1.1. Khái niệm mạng WLAN
Mạng WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK–WLAN ) là một hệ
thống truyền thông số liệu linh hoạt được thực hiện trên sự mở rộng của LAN hữu
tuyến. Mạng WLAN gồm các thiết bị được nối lại với nhau có khả năng giao tiếp
thông qua sóng RADIO hay tia hồng ngoại trên cơ sở sử dụng các giao thức chuẩn
riêng của mạng không dây thay vì các đường truyền dẫn bằng dây. Mạng WLAN đang
thực sự thay thế cho m
ạng máy tính có dây, cung cấp khả năng xử lý linh động hơn và
tự do hơn cho các hoạt động kinh doanh. Người dùng có thể truy cập vào mạng
INTRANET của nội bộ công ty hoặc mạng INTERNET từ bất cứ địa điểm nào trong
khuôn viên của công ty mà không bị ràng buộc bởi các kết nối vật lý.
1.2. Sự giống nhau và khác nhau giữa LAN và WLAN
1.2.1. Sự giống nhau giữa LAN và WLAN
Thời kỳ ban đầu WLAN được thiết kế sao cho giống với mạng cục bộ LAN
IEEE 802. WLAN phải hỗ trợ được tất cả các giao thức và các công cụ quản lý mạng
LAN đã chạy tốt trên mạng LAN truyền thống. Để thực hiện nhiệm vụ giống với mạng
LAN, WLAN được thiết kế cho cùng loại giao diện như IEEE 802.3. WLAN hoạt
động dưới phân lớp điều khiển liên kế
t logic IEEE 802.1 (LLC), cung cấp tất cả các
dịch vụ đòi hỏi để hỗ trợ phân lớp LLC. Trong trường hợp này WLAN phân biệt với
IEEE 802.3 bởi các giao thức chạy trên 802.2. Sử dụng loại giao diện 802.2 đảm bảo
các giao thức trên LLC không cần phải biết mạng truyền dữ liệu thực.
1.2.2. Sự khác nhau giữa LAN và WLAN
Những đặc tính cơ bản của mạng vô tuyến khiến nó trở lên khác biệt với các mạng

LAN truyền thống:
 Địa chỉ đích không đồng nghĩa với vị trí đích: Trong các mạng LAN truyền thống
một địa chỉ tương đương với một địa chỉ vật lý. Trong WLAN đơn vị được đánh
địa chỉ là một trạm (STA). STA là một đích nhận bản tin nhưng nó không có v
ị trí
cố định.
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 3 -

 Môi trường ảnh hưởng tới việc thiết kế: Các lớp vật lý sử dụng trong WLAN về cơ
bản là khác với môi trường truyền hữu tuyến. Do vậy lớp vật lý WLAN:
# Sử dụng môi trường truyền dẫn không độc lập cũng như không có đường biên
rõ rệt với các trạm khác để tránh nhận các khung dữ liệu của nhau.
# Không được bảo vệ khỏi các tín hiệ
u phía ngoài.
# Kết nối qua môi trường kém tin cậy hơn so với môi trường dùng cáp.
# Có cấu trúc TOPO mạng động.
# Thiếu các kết nối đầy đủ, do đó thường phải chấp nhận sự không hợp lệ là khả
năng mà tất cả các trạm STA có thể nghe các trạm STA khác (ví dụ một trạm
STA có thể được gọi là ẩn so với một trạm STA khác).
# Có tính chất truyền lan không đối x
ứng và biến đổi theo thời gian. Do có những
giới hạn về phạm vi của lớp vật lý vô tuyến, WLAN có su hướng phục vụ
những khoảng cách địa lý hẹp có thể phục vụ trong các khối của một toà nhà
lớn.
 Ảnh hưởng của việc giám sát các trạm di động: Một trong những yêu cầu của mạng
WLAN là giám sát các trạm di động cũng như các trạm dễ mang (máy tính xách
tay). Trạm dễ mang là trạm có th
ể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác nhưng chỉ

hoạt động trong khi cố định ở một vị trí. Còn trạm di động là trạm hoạt động trong
khi đang ở trạng thái di chuyển.
# WLAN sẽ không thực sự đầy đủ nếu chỉ giám sát các trạm máy tínhxách tay.
Những ảnh hưởng của quá trình truyền sóng làm mờ đi sự khác biệt giữa trạm
di động và trạm dễ mang.
# Các trạ
m di động thường được cấp nguồn bằng ắc qui. Do vậy quản lý nguồn là
một yếu tố cần phải xem xét. Không thể coi là thiết bị nhận của trạm luôn ở chế
độ bật nguồn.
 Tương tác với các lớp IEEE 802 khác: WLAN phải làm việc với các lớp cao hơn
(Lớp điều khiển liên kết logic LLC) giống như là LAN truyền thống. Điều này đòi
hỏi WLAN ph
ải xử lý khả năng di động của các trạm trong phân lớp MAC. Để
đáp ứng độ tin cậy mà lớp LLC đòi hỏi, WLAN cần phải phối hợp với các chức
năng hoàn toàn mới trong các phân lớp MAC.
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 4 -

1.3. Phân loại mạng WLAN
Hiện nay tồn tại hai kiểu mạng không dây là:
Mạng Ad-hoc (hay còn gọi là mạng Peer to Peer hoặc mạng phi thể thức): Mạng
này gồm các mạng máy tính được lắp card mạng không dây liên kết với nhau. Các
máy tính trong mạng này có thể chia sẻ taì nguyên nhưng không thể truy cập tài
nguyên của mạng có dây nếu không cấu hình một máy tính hoạt động như cầu nối tới
mạng có dây. Các mạng không dây đặc biệt (ad hoc), tuy nhiên, không cần bất kỳ cơ
sở hạ
tầng nào để làm việc.

Hình 1.1. Mô hình mạng Ahoc

Không dùng đến các thiết bị định tuyến (Wireless Router), hay thu phát không
dây (Wireless Access Point ). Mỗi nút mạng có thể truyền thông với nút mạng khác,
không cần thiết điểm truy cập điều khiển truy cập môi trường truyền thông.
Trong các mạng đặc biệt (ad hoc), sự phức tạp của mỗi nút mạng là cao hơn bởi
vì mọi nút phải thực thi các cơ chế truy cập môi trường truyền thông, các cơ chế
điều
khiển ẩn hoặc bộc lộ các vấn đề thiết bị đầu cuối và có lẽ là các cơ chế ưu tiên để cung
cấp một dịch vụ đảm bảo chất lượng. Mạng không dây kiểu này tỏ ra mềm dẻo hơn
hết, ví dụ: cần thiết cho các hội nghị đột xuất, các sự thay thế nhanh của cơ sở hạ tầng
hoặc các k
ịch bản truyền thông đi xa từ bất kỳ cơ sở hạ tầng nào.
Mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure) hay còn gọi là mạng đấu dây một phần:
Mạng này cung cấp kết nối tới mạng có dây và cho phép các máy tính kết nối
không dây truy cập tới tài nguyên của mạng có dây.
Có hai kiểu truy cập điểm:

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 5 -
# Thông qua sử dụng phần cứng chuyên dụng truy cập điểm (HAP): Như
Welan của Lucent, Base Station của Apple hoặc AviatorPro của WebGear. Phần cứng
truy cập điểm thường được hỗ trợ toàn diện hơn đối với các thiết bị không dây.
# Thông qua sử dụng phần mềm truy cập điểm: Phần mềm truy cập điểm chạy
trên máy tính với card giao diện mạng không dây thường được sử
dụng trong mạng Ad
hoc hay Peer to Peer cùng với phần mềm hỗ trợ mạng.

Hình 1.2. Mô hình mạng cơ sở hạ tầng
Nhiều mạng WLAN của ngày nay cần một mạng cơ sở hạ tầng. Các mạng cơ sở
hạ tầng không những cung cấp truy cập tới các mạng khác mà còn bao gồm các chức

năng chuyển tiếp, kiểm soát truy cập môi trường truyền thông v.v.v. Bên trong các
mạng không dây cơ sở hạ tầ
ng này, sự truyền thông điển hình chỉ diễn ra giữa các nút
mạng không dây và điểm truy cập nhưng không trực tiếp giữa các nút mạng không
dây.
Điển hình, việc thiết kế của các mạng cơ sở hạ tầng đơn giản hơn bởi vì hầu hết
các chức năng mạng nằm bên trong điểm truy cập, trong khi các nút khách không dây
có thể giữ nguyên hoàn toàn đơn giản. Cấu trúc này gợi nhớ lại chuy
ển đổi Ethernet
hoặc những mạng hình sao khác, nơi một phần tử trung tâm (ví dụ: một chuyển mạch)

điều khiển luồng mạng. Kiểu mạng này có thể sử dụng các lược đồ truy cập khác nhau
có hoặc không có xung đột. Các xung đột có thể xảy ra nếu truy cập môi trường truyền
thông của các nút mạng không dây và điểm truy cập không được kết hợp. Tuy nhiên,
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 6 -
nếu chỉ có điểm truy cập điều khiển truy cập môi trường truyền thông, không có xung
đột là có thể thực hiện được. Sự sắp đặt này có thể là hữu ích để đảm bảo chất lượng
dịch vụ như độ rộng băng thông nhỏ nhất cho các nút nào đó. Tiếp theo, điểm truy cập
có thể thăm dò các nút mạng không dây đơn để đảm bảo tốc độ dữ
liệu. Các mạng cơ
sở hạ tầng mất đi một vài tính mềm dẻo các mà các mạng không dây có thể cung cấp,
ví dụ: chúng không có khả năng sử dụng cho sự giảm nhẹ thảm hoạ trong các trường
hợp ở nơi mà không cơ sở hạ tầng nào được bỏ đi. Rõ ràng, hai biến thể cơ bản của
WLAN, mạng cơ sở hạ tầng và mạng đặc biệt, không luôn luôn
đi vào khuôn mẫu
thuần tuý của chúng. Có nhiều mạng mà dựa vào các điểm truy cập và cơ sở hạ tầng
cho các dịch vụ cơ bản (ví dụ: sự xác thực quyền truy cập, điều khiển truy cập môi
trường truyền thông để lấy dữ liệu kết hợp với chất lượng dịch vụ, sự quản lý các chức

năng), nhưng cũng cho phép truyền thông trực tiế
p giữa các nút mạng không dây.
Tuy nhiên, các mạng đặc biệt có thể chỉ lựa chọn các nút mạng với khả năng
chuyển tiếp dữ liệu. Hầu hết các nút mạng phải kết nối như là một nút mạng đặc biệt,
với mục đích đầu tiên là truyển dữ liệu nếu các máy nhận(receiver) ở ngoài phạm vi
của chúng.
1.4. Ưu điểm của mạng WLAN

Tính linh động và nâng cấp cao:
Mạng không dây có khả năng di động và sự tự do, cho phép kết nối bất cứ đâu
mà không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối (bên trong vùng phủ sóng Radio
các nút mạng các thể truyền thông không giới hạn xa hơn). Ví dụ đối với 1 công ty nối
mạng WLAN có thể cho phép người dùng truy cập theo thời gian thực từ bất cứ vị trí
nào trong khuôn viên và trong pham vi công ty, mà không phải tìm kiếm các vị trí kết
nố
i mạng qua Ethernet do vậy sẽ tăng năng xuất lao động, hay việc lựa chọn mạng
WLAN là tối ưu đối với văn phòng mới, các hội nghị hay những nơi tụ họp như: sân
bay, nhà ga, trung tâm giao dịch, quán cà phê, quán ăn, ... Và thể hiện sự mềm dẻo đặc
biệt là sóng Radio có thể đi xuyên qua những bức tường mỏng, đồ đạc trong nhà, cây
cối,… Các thiết bị có thể giao tiếp với nhau mà không hề
nhìn thấy nhau. Tức là
không cần LOS (line of sight: nhìn nhau trên một đường thẳng).


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 7 -
Dễ lắp đặt, triển khai và mở rộng (khi thêm máy không ảnh hưởng đến hệ
thống), ít sử dụng các kết nối có dây do đó loại bỏ được sự rườm rà của việc đi cáp,
đặc biệt thuận tiện với những điểm khó đi dây, tiết kiệm được thời gian lắp đặt dây cáp

và không làm thay đổi thẩm mỹ kiến trúc toà nhà. Đồng nghĩa với việc ít phát sinh
nhiều vấ
n đề cho người dùng và quản trị hệ thống. Do đó làm giảm chi phí bảo trì bảo
dưỡng hệ thống nhờ khả năng dễ thay thế khi xảy ra sự cố.
Chỉ có mạng đặc biệt không dây (Wireless Adhoc Networks) mới cho phép
truyền thông không có dự kiến trước. Trong khi đó bất kỳ mạng có dây nào cũng cần
có kế hoạch đi dây. Chỉ cần các thiết bị tuân theo 1 chuẩn như nhau thì chúng có thể
giao tiếp đượ
c với nhau. Với thiết bị có dây thì phức tạp hơn nhiều như việc thêm dây
dẫn, các đơn vị liên quan làm việc như chuyển mạch Switch phải được cung cấp.
Khả năng tuỳ biến: giá thành lắp đặt theo tuổi đời sản phẩm, môi trường đòi hỏi
khả năng di chuyển và sửa đổi thường xuyên. Phụ thuộc vào quy mô lắp đặt sản phẩm
được chọn, dịch vụ
và hỗ trợ. Xác định rõ các chi tiết liên quan, chi phí lắp đặt thực tế
WLAN. Cơ sở hạ tầng của một hệ thống mạng không dây hoàn toàn có thể thay đổi,
chuyển đổi, dễ dàng tuỳ thuộc vào các yêu cầu của từng cá nhân, doanh nghiệp đơn vị
sử dụng.
Tính quy mô:
Dễ cấu hình và tái sắp xếp để phù hợp với quy mô các văn phòng và số lượng
người dùng. Cho phép thiết kế các mạng nhỏ không ph
ụ thuộc vào các thiết bị ví dụ
như thiết bị bỏ túi như điện thoại di động hay là máy tính sách tay, PDA, IP phone, IP
camera đang ở trong vali… Trong khi đó cáp truyền dẫn tín hiệu không những hạn chế
người dùng mà còn hạn chế các nhà thiết kế máy trợ giúp cá nhân dùng kỹ thuật số...
Ngoài ra các thiết bị ngoại vi: như mouse không dây, keybord… thì có thêm một thiết
bị phát sóng. Những thiết bị này chỉ việc tiếp sóng từ những thi
ết bị phát sóng hầu như
không cần cài đặt gì cả.
Để triển khai WLAN cho một nhóm cụ thể thì thời gian từ khi tiến hành khảo
sát cho tới khi hoàn tất là rất khác nhau. Các WLAN có quy mô vừa (32 đến 192 người

sử dụng) có thể được triển khai từ 6 tuần đến 8 tuần bao gồm cả mua sắm thiết bị. Các


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 8 -
WLAN có quy mô lớn hơn (trên 192 người) thì việc triển khai có thể là từ 8 đến 10
tuần.
Tính mạnh mẽ:
Mạng WLAN tránh được những thảm hoạ như động đất, người dùng lôi kéo. Sự
phát triển mạnh mẽ và phổ biến rộng rãi của mạng không dây hiện đang là một động
lực lớn thúc đẩy một làn sóng đổi mới trên Internet. Công nghệ không dây có mặt ở
khắp mọi nơi. Với bất c
ứ ứng dụng hay dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu
đều có một giải pháp không dây. Những công nghệ mới chuẩn bị ra đời vốn được hy
vọng là sẽ hứa hẹn một thế giới hoàn toàn không dây. Những mạng đòi hỏi một mô
hình cáp truyền sẽ hoàn toàn sụp đổ.
1.5. Nhược điểm của mạng WLAN
Chất lượng chưa cao:
Tốc độ truyền dữ liệu của mạng không dây chậm (9.6 Mbps đến 54 Mbps). Độ
rộng băng thông thấp hơn do sự hạn chế trong truyền dẫn sóng Radio, tỉ lệ lỗi cao hơn
do sự giao thoa là 10
-4
, còn đối với cáp quang là 10
-10
.
Khá tốn kém:
Giá thành thiết lập 1 mạng không dây cao hơn rất nhiều so với mạng có dây. Ví
dụ bộ thích ứng Adapter của mạng Ethernet thấp hơn so với mạng không dây...
Các giải pháp sở hữu riêng (Độc quyền):

Do bởi các thủ tục tiêu chuẩn hoá chậm chạp, nhiều công ty đã đặt vấn đề thảo
luận với những giải pháp sở hữu riêng đề nghị tiêu chuẩn hoá chức năng cộ
ng thêm
nhiều tính năng tăng cường (điển hình tốc độ bit cao hơn dùng một công nghệ mã hoá
độc quyền).
Những hạn chế trong quy định:
Tất cả các sản phẩm không dây phải tuân theo những quy định quốc gia.
An toàn và bảo mật:
Sử dụng sóng radio cho truyền tải dữ liệu có thể gây nhiễu với các thiết bị công
nghệ cao khác, ví dụ: trong các bệnh viện hoặc các lò vi sóng. Những sự phòng ngừa



Tìm hiểu về Wireless Lan

- 9 -
đặc biệt ở đây phải được đưa ra. Thêm vào nữa, giao diện sóng radio làm cho việc
nghe trộm trong WLAN dễ hơn nhiều trong mạng khác.
1.6. Lý do sử dụng mạng WLAN
Nếu thông tin được ví như là mạch máu của môi trường kinh doanh ngày nay
thì mạng không dây là trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh đó. Mạng WLAN có
thể truyền dữ liệu tới cấp lãnh đạo và nhân viên trong một công ty mà không quan tâm
tới vị trí ngồi làm việc. Có rất nhiều ngành công nghiệp đã phát hiện ra lợi thế của
mạng WLAN không chỉ trong công việc hàng ngày mà còn tác động tới cả cán cân
doanh thu.
Đối với chúng ta việc chia sẻ thông tin và tìm kiếm nguồn dữ liệ
u vô cùng
phong phú trên INTERNET thông qua card mạng và hệ thống mạng có dây là điều
bình thường. Tuy nhiên đối với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công
cables như toà nhà cũ, không có khoảng không gian thi công cables hoặc thuê chỗ để

đặt văn phòng… Thì một mạng không dây wireless lan là một giải pháp hữu dụng.
Mục đích của WLAN nhằm cung cấp thêm một phương án lựa chọn cho khách
hàng bên cạnh các giải pháp như xDSL, ETHERNET, GPRS, 3G… WLAN là một
phần của giải pháp văn phòng di động. Cho phép người sử
dụng kết nối các mạng
LAN từ các khu công cộng như khách sạn, sân bay, thậm chí ngay cả trên các phương
tiện vận tải.
WLAN là một hệ thống truyền thông dữ liệu mở để truy cập vô tuyến đến các
mạng Internet va Intetranet. Nó cũng cho phép kết nối LAN tới LAN trong một toà
nhà hoặc một khu tập thể hoặc một khu trường học… Một mạng WLAN có thể được
tích hợp mạng vô tuyến diện r
ộng.
1.7. Đối tượng sử dụng mạng WLAN
Mạng WLAN đang dần trở nên phổ biến trong các môi trường, ví dụ như:
Hệ thống thông tin doanh nghiệp: Các nhà quản lý mạng có thể di chuyển nhân viên
lập ra các văn phòng tạm thời hoặc cài đặt máy in và nhiều thiết bị khác mà không ảnh
hưởng bởi chi phí và tính phức tạp của mạng có dây.


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 10 -
Du lịch: Khách sạn và các điểm du lịch có thể xử lý thông tin đặt phòng yêu cầu dịch
vụ hoặc thông tin hành lý của khách hàng.
Giáo dục: Sinh viên và giảng viên có thể liên lạc với nhau từ bất kỳ vị trí nào trong
khuôn viên đại học để trao đổi hoặc tải về các bài giang có sẵn trên mạng. Mạng
WLAN còn gỉam thiểu nhu cầu sử dụng phòng thực hành máy tính của sinh viên.
Thông tin sản phẩm: Các nhân viên chịu trách nhiệm về xuất kho có thể c
ập nhật và
trao đổi các thông tin của sản phẩm.

Y tế: Y tá có thể trao đổi các thông tin về liệu pháp chữa bệnh và bệnh nhân.
1.8. Chuẩn IEEE 802.11

Chuẩn 802.11 của Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE,1997) đặc tả hầu hết các
họ nổi tiếng của WLANs trong nhiều sản phẩm đã sẵn có (một chuẩn truyền thông cho
mạng WLAN). Chuẩn này đưa ra các quy định hoạt động ở hai lớp lớp DataLink
(MAC): Thực hiện cho phép chia sẻ các kênh truyền. Lớp vật lý (physical) cung cấp
việc truyền dữ liệu theo những phươ
ng thức khác nhau.
Khi con số các chuẩn cho biết chuẩn này thuộc về một nhóm của các chuẩn
LAN 802.x, ví dụ: 802.3 Ethernet (Kỹ thuật truy cập đường truyền bằng cảm nhận
sóng mang và có dò xung đột) hoặc 802.5 Token Ring (Thẻ bài vòng). Điều này có
nghĩa rằng chuẩn đặc tả vật lý và tầng truy cập môi trường truyền thích ứng với các
yêu cầu đặc biệt của LAN không dây, nhưng cung cấp giao diện giống nhau như các
chuẩn khác tớ
i các tầng cao hơn theo hướng duy trì trong khả năng làm được.
Mục tiêu chính của chuẩn này là sự đặc tả WLAN đơn giản và tính mạnh mẽ,
nó cung cấp các dịch vụ giới hạn thời gian và các dịch vụ không đồng bộ. Hơn nũa,
tầng MAC có thể hoạt động với nhiều tầng vật lý, mỗi tầng của chúng phô diễn một
khả năng phán đoán môi trường khác nhau và đặc tính truyền thông. Nhữ
ng ứng cử
viên được coi là thích hợp cho các tầng vật lý là kỹ thuật truyền tia hồng ngoại và kỹ
thuật phát sóng radio trải phổ rộng.
Các tính năng của WLAN nên bao gồm sự hỗ trợ của việc quản lý nguồn điện
để lưu giữ năng lượng pin, xử lý việc có các nút ẩn và khả năng hoạt động toàn cầu. Vì
vậy, băng tần ISM có tần số 2.4GHz nó có hiệu lực trong h
ầu hết các nước trên toàn
thế giới, nó đã được chọn để làm chuẩn.