Đánh giá hiệu năng mạng không dây theo chuẩn 802.15.3

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (579.36 KB, 18 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐINH ANH TUẤN

Đ

Á

N

H

G

I

Á

H

I

Ệ

U

N

Ă

N

G

M

Ạ

N

G

K

H

Ơ

N

G

D

Â

Y

T

H

E

O

C

H

U

Ẩ

N

8

0

2

.

1

5

.

3

Ngành : Cơng nghệ thơng tin

Chuyên ngành : Truyền dữ liệu và Mạng máy tính

Mã số : 60 48 15

LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH VIỆT

Hà Nội – 2009

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

MỞ ĐẦU 8

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET VÀ MẠNG KHÔNG DÂY 10

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

1.3. Mạng LAN và mạng LAN không dây (WLAN) ... 14
1.3.1. Mạng cục bộ - LAN 14

1.3.2. Mạng LAN không dây -WLAN 15

1.3.3 Các loại mạng không dây và một số chuẩn an ninh 16
1.3.4. Các mơ hình WLAN Error! Bookmark not defined.

1.3.5. Ƣu điểm của mạng WLAN so với mạng LA N: Error! Bookmark not defined.

1.3.6. Nhƣợc điểm của WLAN so với mạng LAN: Error! Bookmark not defined.

1.4. Xu hƣớng phát triển Internet và mục tiêu nghiên cứu của luận văn .. Error! Bookmark not 
defined.

CHƢƠNG 2: CÁC CHUẨN VỀ CÁC MẠNG LAN CƠ BẢN Error! Bookmark not 
defined.

2.1. Chuẩn về mạng LAN có dây 802.3 ... Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Giao thức CSMA/CD Error! Bookmark not defined.

2.1.2 Chuẩn 802.3 cho mạng LAN có dây Error! Bookmark not defined.

2.2. Chuẩn về mạng LAN không dây 802.11 ... Error! Bookmark not defined.

2.3. Chuẩn không dây IEEE 802.15.4 ... Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Phƣơng thức kết nối của chuẩn 802.15.4 Error! Bookmark not defined.

2.3.2 Giao thức và các kiểu xác thực Error! Bookmark not defined.

2.3.3 An ninh Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3: MẠNG THEO CHUẨN 802.15.3 Error! Bookmark not defined.

3.1 Giới thiệu chuẩn 802.15.3 ... Error! Bookmark not defined.

3.1.1. Sự ra đời của chuẩn 802.15.3 Error! Bookmark not defined.

3.1.2. Kiến trúc giao thức Error! Bookmark not defined.

3.1.3 Các thành phần của mạng Error! Bookmark not defined.

3.2 Chức năng của các tầng của chuẩn 802.15.3 ... Error! Bookmark not defined.

3.2.1. Tầng vật lý Error! Bookmark not defined.

3.2.2 Tầng điều khiển truy nhập MAC Error! Bookmark not defined.

3.3. Piconet trong chuẩn 802.15.3 ... Error! Bookmark not defined.

3.4 Tổ chức kênh ... Error! Bookmark not defined.

3.5. Phƣơng thƣ́ c lƣ̣a cho ̣n tra ̣m điều khiển trong Piconet ... Error! Bookmark not defined.

3.5.1. Mô tả phƣơng thức lựa chọn trạm điều khiển trong Piconet Error! Bookmark 
not defined.

3.5.2 Cách chọn trạm điều khiển có bình phƣơng khoảng cách nhỏ nhất Error!

Bookmark not defined.

3.6 So sánh mạng theo chuẩn 802.15.3 với 802.11 và 802.15.4 Error! Bookmark not defined.

3.6.1 Các đặc điểm giống với 802.11 và 802.15.4 Error! Bookmark not defined.

3.6.2 Các đặc điểm khác với 802.11 và 802.15.4 Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA MẠNG 802.15.3 Error! Bookmark not 
defined.

4.1. Bộ mô phỏng mạng NS-2 ... Error! Bookmark not defined.

4.1.1 Kiến trúc của NS-2 Error! Bookmark not defined.

4.1.2 Môi trƣờng mô phỏng Error! Bookmark not defined.

4.1.3 Kịch bản mô phỏng Error! Bookmark not defined.

4.1.4 Tệp dấu vết (Trace files) Error! Bookmark not defined.

4.2. Triển khai mô phỏng và các kết quả ... Error! Bookmark not defined.

4.2.1 Mục đích mơ phỏng Error! Bookmark not defined.

4.2.2 Mơ hình và các thông số mô phỏng Error! Bookmark not defined.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

A - Tài liệu tiếng Việt 17

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ACK Acknowledgement

ACL Access control list

ADC Analogue-to-Digital Converter
AGC Automatic Gain Control

AP Access Point

API Application Programming Interface

AV Audio-Video

BP Beacon Period

BPSK Binary Phase-Shift Keying
BSS

Basic Service Set

CAP Contention Access Period
CBR Constant Bit Rate

CBS Constant Bandwitdh Server

CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor

CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

CSMA-CA Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance

Avoidance

CTA Channel Time Allocation

CTAP Channel Time Allocation Period

CTS Clear to send

DEV Devices

DRP Distributed Reservation Protocol
DRR Distance Report Request

DSN Data Sequence Number

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
DS-UWB Direct Sequence UWB

ECMA European association for standardizing information and
communication systems

ED Energy Detection

ESS

Extended Service Set

FCC Federal Communication Commission
FEQ Frequency Domain Equalizer

FFD Full-Function Device

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum
FWA Fixed Wireless Access

GTS Guaranteed Time Slot

HDR High Dynamic Range

HR-WPAN High Rate-Wireless Personal Area Network
IBSS

Independent Basic Service Set

IE Information Exchange

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP Internet Protocol

IRSA Intelligent Reactive Scheduling Architecture
ITU International Telecommunications Union
LAN Location Area Network

LLC Logical Link Control
LNA Low-Noise Amplifier
LQI Link Quality Interface

LR-WPAN Low Rate-Wireless Personal Area Network

MAC Medium Access Control

MBOA Multiband OFDM Alliance

MBOFD Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing
MMC Microscheduled Management Command

NAV Network Allocation Vector

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
O-QPSK Offset Quadrature Phase Shift Keying

OSI Open System Interconnection
Otcl Object Tool Command Language
PAL Programming Application Layer
PAL Protocol Adaptation Layer
PAN Personal Area Network

PC Personal Computer

PCA Prioritized Contention Access

PHY Physical Layer

PNC Piconet coordinator

PPM Pulse Positioning Modulation
PSC PBC Selection Counter
PSF Pre-Select Filter

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

P2P Peer-to-Peer
QoS Quality of Service

RF Radio Frequency

RFD Reduced Function Device

RTS Request to send

SAP Service Access Point
SIG Special Interest Group
SNR Signal to Noise Ratio

SRPT Shortest Remaining Processing Time
SSID

Service Set ID

Transmission Control Protocol

TDMA Time Division Multi Access

TFC Time-Frequency Code

TFI Time–Frequency Interleaving

TKIP Temporal Key Integrity Protocol encryption

TTL Time-To-Live

UDP User Datagram Protocol

UITS University Information Technology Services
USB Universal Serial Bus

UTP Unshielded Twisted Pair

UWB Ultra Wide Band

VLC Visible Light Communications

WAN Wide Area Network

WEP Wired Equivalent Privacy
WIFI Wireless Fidelity

WLAN Wireless Local Area Network
WPA Wi-Fi Protected Access
WPA2 Wi-Fi Protected Access 2

WPAN Wireless Personal Area Network

WRR Weighted Round Robin

WUSB Wireless USB

WWAN Wireless WAN

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Hình 1: Mơ hình quy chiếu OSI và mơ hình TCPIP 12
Hình 2: Kiến trúc mạng LAN 13

Hình 3: Peer-to-Peer or ad-hoc wireless LAN Error! Bookmark not defined.

Hình 4: Mơ hình mạng IBSS và BSS Error! Bookmark not defined.

Hình 5: Mơ hình mạng ESS Error! Bookmark not defined.

Hình 6: Hiện tƣợng Hidden Terminal trong WLAN Error! Bookmark not defined.

Hình 7: Hiện tƣợng Exposed Terminal trong WLAN Error! Bookmark not defined.

Hình 8 – kết nối hình sao và ngang hàng Error! Bookmark not defined.

Hình 9– Kết hợp giữa kết nối ngang hàng và kết nối hình sao Error! Bookmark not 
defined.

Hình 10 : Kết nối các thiết bị trong gia đình bằng WUSB Error! Bookmark not defined.

Hình 11: Tốc độ truyền dữ liệu và phạm vi không gian sử dụng Error! Bookmark not 
defined.

Hình 12– FCC mask for indoor communications Error! Bookmark not defined.

Hình 13: Mơ hình OSI và IEEE 802.15 Error! Bookmark not defined.

Hình 14 - Kiến trúc của IEEE 802.15.3 Error! Bookmark not defined.

Hình 15: Phƣơng thức kết nối Error! Bookmark not defined.

Hình 16: Nền tảng sóng vơ tuyến WiMedia Error! Bookmark not defined.

Hình 17: Phân chia phổ tần UWB trong các băng thơng và nhóm băng thơng Error! 
Bookmark not defined.

Hình 18 - Dải phổ của tầng vật lý theo đề xuất của MB-OFDM Error! Bookmark not 
defined.

Bảng 19 – Thông số của MB – OFDM Error! Bookmark not defined.

Hình 20: Sơ đồ khối MB-OFDM Error! Bookmark not defined.

Hình 21: Băng thông hẹp - NB, băng thông rộng - SS và cực rộng - UWB Error! Bookmark 
not defined.

Hình 22: UWB xem xét ở dạng 1 band và nhiều band Error! Bookmark not defined.

Hình 23: Bảng ký hiệu Time-frequency cho hệ thống multi-band OFDM Error! Bookmark 
not defined.

Hình 24: Khoảng đặt time-frenquency và fixed-frenquency Error! Bookmark not defined.

Hình 25: Tầng MAC điều khiển dịng dữ liệu truyền vào mơi trƣờng khơng khí và thực hiện các
quy tắc cơng bằng để điều chỉnh giữa các giao thức tranh chấp sử dụng đƣờng truyền khơng dây

Error! Bookmark not defined.

Hình 26: Cấu trúc Superframe của WiMedia MAC Error! Bookmark not defined.

Hình 27: Các giao thức sử dụng sóng Vơ tuyến điện UWB Error! Bookmark not defined.

Hình 28_b: Trao đổi dữ liệu và bản tin giữa trạm điều khiển và trạm làm việc Error! 
Bookmark not defined.

Hình 29 – Truyền thơng giữa 2 Piconet Error! Bookmark not defined.

Hình 30 - Kiến trúc của siêu khung IEEE 802.15.3 Error! Bookmark not defined.

Hình 31: Thủ tục truyền (PNC truyền dữ liệu tới DEV) Error! Bookmark not defined.

Hình 32 – Khơng gian Piconet trong mạng WPAN Error! Bookmark not defined.

Hình 33 - Thủ tục lựa chọn PNC Error! Bookmark not defined.

Hình 34: Tổ chức mạng khơng dây của chuẩn 802 Error! Bookmark not defined.

Hình 35 Sƣ̣ tƣơng đờng giƣ̃a C++ và OTcl Error! Bookmark not defined.

Hình 36 Tổng quan về NS từ góc nhìn của ngƣời sử dụng Error! Bookmark not defined.

Hình 37: Mơ hình mạng của chuẩn 802.15.3 Error! Bookmark not defined.

Hình 38: Mơ hình hàng đợi Error! Bookmark not defined.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Hình 40: Kết quả mô phỏng cơ chế hàng đợi SRPT Error! Bookmark not defined.

Hình 41: Kết quả mơ phỏng cơ chế hàng đợi CBS Error! Bookmark not defined.

Hình 42: Kết quả mô phỏng cơ chế hàng đợi IRSA Error! Bookmark not defined.

Hình 43: Kết quả tổng hợp so sánh các cơ chế hàng đợi Error! Bookmark not defined.

Hình 44: Kết quả tổng hợp so sánh 4 flow Error! Bookmark not defined.

Hình 45: Kết quả tổng hợp so sánh 3 chuẩn không dây Error! Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Chuẩn mạng không dây 802.15.3 ra đời bởi sự mong mỏi của đại đa số ngƣời

sử dụng – cá nhân, gia đình đó là giá thành thấp, các thiết bị sử dụng các cơng nghệ

khơng dây đƣợc chuẩn hố mang tính cộng đồng. Mạng cá nhân sử dụng công nghệ

không dây “wireless personal area networks (WPAN)”. 802.15.3 là chuẩn cho các

mạng LAN không dây (WLAN) nhằm cho đối tƣợng là ngƣời sử dụng trong gia

đình, nhằm đạt đƣợc việc kết nối có giá thành thấp, tiết kiệm năng lƣợng, dải thơng

lớn, tốc độ cao, có thể tới 480 Mbps trong cự ly 3m. Mạng LAN theo chuẩn không

dây 802.15.3 giúp chúng ta có thể kết nối mọi nơi trong khu vực đƣợc triển khai

(nhà hay văn phịng) vì chuẩn 802.15.3 đƣợc xây dựng cho các thiết bị USB khơng

dây, các thiết bị có tính chất di động (nhƣ máy chiếu, camera, ..) nên rất thuận tiện

trong việc di chuyển. Mạng LAN theo chuẩn không dây 802.15.3 giúp chúng ta kết

nối bất kỳ khi nào và trong tƣơng lai nó là yếu tố hình thành “ngơi nhà thơng minh”

vì các thiết bị gia đình có thể tích hợp chuẩn khơng dây 802.15.3 dễ dàng. Các

mạng LAN theo chuẩn 802.15.3 rất có triển vọng trong tƣơng lai gần. Đó là lý do

thúc đẩy tơi chọn đề tài nghiên cứu này.

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn này đƣợc bố cục nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về mạng Internet và mạng không dây.

Chƣơng 2: Các chuẩn về mạng LAN cơ bản.
Chƣơng 3: Mạng theo Chuẩn 802.15.3

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET VÀ MẠNG

KHÔNG DÂY

1.1

Sự ra đời của mạng máy tính và mạng Internet

Những tiến bộ nhanh chóng của cơng nghiệp điện tử và vi điện tử dẫn đến sự ra đời và
phát triển của máy tính điện tử. Các thế hệ máy tính liên tục phát triển và khẳng định đƣợc vị
trí của mình trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, văn hóa và xã hội. Các dịch vụ trên máy tính
phát triển rất nhanh trên nhiều lĩnh vực, nên nhu cầu trao đổi thông tin, chia sẻ tài nguyên
giữa các máy tính cũng trở nên hết sức cấp thiết. Chính nhu cầu này đã thúc đẩy các nhà
nghiên cứu xây dựng nên một công cụ nhằm trợ giúp con ngƣời trao đổi, khai thác thông tin
một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả - đó là mạng máy tính.

Tiền thân của mạng Internet ngày nay là mạng máy tính ARPANET. Cơ quan quản lý
các dự án nghiên cứu cấp cao ARPA thuộc bộ quốc phòng Mỹ liên kết 4 địa điểm đầu tiên
vào tháng 7 năm 1969 bao gồm: Viện nghiên cứu Stanford, Đại học California, Los Angeles,
Đại học Utah và Đại học California, Santa Barbara. Đó chính là mạng liên khu vực (Wide
Area Network - WAN) đầu tiên đƣợc xây dựng.

Thuật ngữ "Internet" xuất hiện lần đầu vào khoảng năm 1974. Lúc đó mạng vẫn đƣợc
gọi là ARPANET. Năm 1983, giao thức TCP/IP chính thức đƣợc coi nhƣ một chuẩn đối với
ngành quân sự Mỹ và tất cả các máy tính nối với ARPANET phải sử dụng chuẩn mới này.
Năm 1984, ARPANET đƣợc chia ra thành hai phần: phần thứ nhất vẫn đƣợc gọi là
ARPANET, dành cho việc nghiên cứu và phát triển; phần thứ hai đƣợc gọi là MILNET, là
mạng dùng cho các mục đích quân sự.

Mốc lịch sử quan trọng của Internet đƣợc xác lập vào giữa thập niên 1980 khi tổ chức
khoa học quốc gia Mỹ NSF thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi
là NSFNET. Nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET và do đó sau gần
20 năm hoạt động, ARPANET khơng cịn hiệu quả đã ngừng hoạt động vào khoảng năm
1990.

Ngày nay, với hơn 1.5 tỷ ngƣời sử dụng trên toàn thế giới, mạng Internet hiện nay là 1

thành công lớn về kết nối mọi ngƣời và cộng đồng.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

cách độc lập. Để nhận đƣợc thơng báo tồn bộ, ngƣời nhận phải thu thập toàn bộ các bƣu
thiếp và sắp xếp chúng lại theo thứ tự của bản gốc.

Trong mạng sử dụng gói Datagram là khơng tin cậy vì nó khơng có kiểm sốt các vấn đề
nhƣ bên nhận đã nhận đủ chƣa, có trùng lặp khơng, đúng thứ tự khơng …. Do đó, các ứng
dụng không cần độ tin cậy cao mới sử dụng giao thức UDP, ví dụ nhƣ Video trên Internet, bài
hát trên Internet vv… Hầu hết các ứng dụng trên Internet đều bổ sung thêm chức năng để tăng
độ tin cậy. Ví dụ nhƣ gửi email, duyệt WEB hoặc truyền file bằng giao thức FTP. Độ tin cậy
đƣợc nhắc đến đó là đảm bảo cho bên nhận sẽ nhận đủ các gói tin, khơng trùng lặp và đúng
thứ tự. Chức năng bổ sung hay đƣợc nhắc đến đó là giao thức TCP. Trong giao thức TCP sử
dụng thuật ngữ segment để chỉ đơn vị dữ liệu của giao thức, các segment đƣợc đánh số thứ tự
để bên nhận có thể ghép dữ liệu lại một cách chính xác.

Mục tiếp theo chúng ta sẽ đề cập chi tiết mơ hình TCP/IP và so sánh với mơ hình OSI để hiểu
rõ hơn về TCP/IP đƣợc chọn làm chuẩn giao tiếp trong Internet.

1.2. Mơ hình quy chiếu OSI và Mơ hình TCP/IP

Chúng ta biết rằng việc thơng qua mơ hình TCP/IP khơng xung đột với mơ

hình quy chiếu OSI. Trong một số cách thức, mơ hình TCP/IP đã đóng góp cho

mơ hình OSI và ngƣợc lại. Một số khác biệt quan trọng của mơ hình TCP/IP so

với mơ hình OSI đó là:

• Một tập phổ biến các ứng dụng.
• Định tuyến động.

• Kết nối tồn cầu (universal).
• Chuyển mạch gói.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Hình 1: Mơ hình quy chiếu OSI và mơ hình TCPIP

TCP/IP có cấu trúc tƣơng tự nhƣ mơ hình OSI, tuy nhiên để đảm bảo tính tƣơng thích
giữa các mạng và sự tin cậy của việc truyền thông tin trên mạng, bộ giao thức TCP/IP đƣợc
chia thành 2 phần riêng biệt: giao thức IP sử dụng cho việc kết nối mạng và giao thức TCP để
đảm bảo việc truyền dữ liệu một cách tin cậy.

Tầng ứng dụng: Tại mức cao nhất này, ngƣời sử dụng thực hiện các chƣơng trình ứng dụng
truy cập đến các dịch vụ hiện hữu trên Internet. Tầng ứng dụng tƣơng tác với một trong những
giao thức ở tầng giao vận để gửi hoặc nhận dữ liệu. Mỗi chƣơng trình ứng dụng chọn một
kiểu giao thức giao vận mà nó cần, có thể là một dãy tuần tự từng thông điệp (nếu sử dụng
UDP) hoặc một chuỗi các byte liên tục (nếu sử dụng TCP). Chƣơng trình ứng dụng sẽ gửi dữ
liệu đi dƣới dạng nào đó mà nó yêu cầu đến tầng giao vận.

Tầng giao vận: Nhiệm vụ cơ bản của tầng giao vận là cung cấp phƣơng tiện liên lạc từ một
chƣơng trình ứng dụng chạy trên máy tính này đến một chƣơng trình ứng dụng chạy trên một
máy tính khác. Việc thơng tin liên lạc đó thƣờng đƣợc gọi là truyền thơng end-to-end. Tầng
giao vận có thể điều khiển luồng thơng tin. Nó cũng có thể cung cấp sự giao vận có độ tin cậy,
bảo đảm dữ liệu đến nơi mà khơng có lỗi và theo đúng thứ tự. Để làm đƣợc điều đó, tầng giao
vận cung cấp giao thức TCP, trong q trình trao đổi thơng tin nơi nhận sẽ gửi ngƣợc trở lại
một gói tin xác nhận (ACK) và nơi gửi sẽ truyền lại những gói dữ liệu bị mất (không đƣợc
xác nhận). Tuy nhiên trong những môi trƣờng truyền dẫn tốt nhƣ cáp quang chẳng hạn thì
việc xảy ra lỗi là rất nhỏ. Tầng giao vận có cung cấp một giao thức khác đó là UDP.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

đến. Nó sử dụng các giao thức định tuyến để chuyển gói tin đến đích của nó hoặc trạm kế tiếp.
Đối với những packet đƣợc router xác định máy gửi và máy nhận thuộc cùng mạng cục bộ,
phần mềm Internet sẽ cắt bỏ phần đầu của packet, và chọn một trong các giao thức tầng
chuyên trở thích hợp để xử lý chúng. Cuối cùng, tầng Internet gửi và nhận các thông điệp
kiểm soát và xử lý lỗi ICMP.

Tầng truy nhập mạng: Tầng thấp nhất của mơ hình TCP/IP chính là tầng truy nhập mạng, có
trách nhiệm nhận các IP datagram và truyền chúng trên một mạng nhất định. Ngƣời ta lại chia
tầng truy nhập mạng thành 2 tầng con là:

Tầng liên kết dữ liệu: Tại đây dữ liệu đƣợc tổ chức thành các khung (frame). Phần đầu
khung chứa địa chỉ và thông tin điều khiển, phần cuối khung dành cho viêc phát hiện lỗi.
Tầng liên kết dữ liệu lại đƣợc chia làm hai tầng con nhằm tách biệt việc giao tiếp giữa tầng
trên và tầng dƣới, đó là: tầng điều khiển truy nhập môi trƣờng truyền MAC (Medium Access
Control) và tầng điều khiển Liên kết logic LLC (Logic Link Control).

TẦNG VẬT LÝ

Medium Access Control

Logic Link Control

TẦNG LIÊN KẾT DỮ LIỆU

Hình 2: Kiến trúc mạng LAN

Tầng MAC quy định về việc trao đổi thông tin trên mạng. Điều khiển việc sử dụng tài
nguyên một cách bình đẳng khi có nhiều thiết bị cùng muốn sử dụng một hệ thống truyền dẫn
chung. Trong hệ thống truyền dẫn chung của mạng LAN, chức năng chuyển mạch và chuyển
gói số liệu từ thiết bị nguồn cho đến thiết bị đích có thể đƣợc thực hiện ở tầng điều khiển truy

nhập MAC mà không cần thiết phải có một tầng chức năng nhƣ tầng mạng của mơ hình OSI.
Tầng liên kết logic LLC đảm bảo chuyển tiếp gói số liệu (frame) chính xác giữa các thực thể
cuối của giao thức trao đổi số liệu và hỗ trợ ứng dụng ở các tầng chức năng cao hơn.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

1.3. Mạng LAN và mạng LAN không dây (WLAN)

1.3.1. Mạng cục bộ - LAN

Mạng LAN là một nhóm các máy tính và thiết bị liên quan cùng sử dụng đƣờng liên lạc
bằng dây nối hoặc không dây để chia sẻ thơng tin trong 1 vùng địa lý nhỏ (ví dụ nhƣ: trong
văn phịng của tịa nhà). Thơng thƣờng, sẽ có 1 bộ xử lý hoặc một máy tính chun phục vụ
dùng chung đƣợc gọi là Server, Server sẽ đƣợc cài đặt các ứng dụng hoặc dữ liệu đƣợc lƣu trữ
trên nó nhằm phục vụ ít nhất là 2, 3 ngƣời (ví dụ trong gia đình) hoặc cả 1 văn phịng với số
lƣợng ngƣời rất đơng có thể là hàng nghìn.

Ban đầu, để đáp ứng nhu cầu nối 2 máy tính với nhau để trao đổi dữ liệu, ngƣời ta sử
dụng cáp thông qua cổng nối tiếp (RS232) hoặc cổng song song (cổng LPT cho máy in). Sau
này, do nhu cầu nối giữa nhiều hơn 2 máy tính các nhà nghiên cứu đã sử dụng cáp đồng trục,
nhƣng mạng sử dụng cáp này khơng có tính mềm dẻo khi cần mở rộng và tốc độ khơng cao.
Các nhà nghiên cứu đã tìm đến giải pháp sử dụng cáp có dạng tựa đƣờng dây điện thoại, đó là
4 cặp cáp xoắn gọi là UTP, với loại cáp này có thể dễ dàng tạo thành các kiến trúc mạng dạng
sao phổ biến cho mạng LAN hiện nay. Các kiến trúc mạng kiểu LAN thông dụng bao gồm:

Mạng bus hay mạng tuyến tính Tất cả các thiết bị nối mạng bằng một sợi cáp đồng trục, với
việc sử dụng các bộ nối T-connector, BNC-connector, cuối đƣờng cáp cần nối với một bộ
phối hợp trở kháng sóng là Terminator. Ethernet (chuẩn 802.3) sử dụng kiến trúc mạng bus
với cơ chế CSMA/CD nên khi tải mạng nặng, thƣờng xảy ra ùn tắc bởi việc tranh chấp sử
dụng đƣờng truyền chung. Do đó các nhà nghiên cứu đƣa ra cơ chế Token (thẻ bài), đó là 1

gói tin điều khiển để thực hiện việc kiểm soát truy cập mạng theo các mức ƣu tiên khác nhau,
đảm bảo tránh đƣợc xung đột trong mạng.

Mạng vòng (Ring). Các thiết bị (trạm) đƣợc mắc nối tiếp với nhau tạo thành một vịng khép
kín, do đó, mỗi trạm đƣợc kết nối trực tiếp đến 2 trạm khác kề bên nó. Kết nối kiểu mạng
vịng khá tốn cáp nối nhƣng nó cung cấp băng thông cao và khoảng cách có thể lớn. Mạng
Token ring (chuẩn 802.5) có topo dạng vịng và sử dụng thẻ bài.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

1.3.2. Mạng LAN không dây -WLAN

WLAN là một loại mạng LAN, nó cung cấp tất cả các tính năng và lợi ích

của mạng LAN truyền thống có dây nhƣ Ethernet, nhƣng việc kết nối giữa các

thành phần trong mạng không sử dụng các loại cáp nhƣ một mạng thông thƣờng,

môi trƣờng truyền thông của các thành phần trong mạng là không khí. Các thành

phần trong mạng sử dụng sóng điện từ hoặc hồng ngoại để truyền thông với

nhau. WLAN điển hình đƣợc sử dụng bởi những thiết bị bên trong một phạm vi

có giới hạn rõ ràng, chẳng hạn nhƣ là một tòa nhà làm việc hay một khuôn viên

đại học, và thƣờng đƣợc xây dựng nhƣ là phần mở rộng cho những mạng hữu

tuyến đã có sẵn để cung cấp tính di động cho ngƣời dùng.

Kể từ thời kì đầu của mạng khơng dây, đã có rất nhiều chuẩn và công nghệ đƣợc phát
triển cho WLAN. Một trong những tổ chức chuyên về chuẩn hóa những công nghệ này là
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Các chuẩn cho mạng không dây
WLAN đƣợc IEEE chuẩn hóa thành họ các chuẩn đƣợc ký hiệu là 802.11.

Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà cung cấp
giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp này (thƣờng
là độc quyền và không đƣợc thống nhất) đã cung cấp tốc độ truyền dữ liệu xấp xỉ 1Mbps, thấp

hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng LAN thời kì đó.

Vào 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 nhƣng chúng
vẫn là những giải pháp độc quyền không đƣợc công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt
động thống nhất giữa các thiết bị ở những giải tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt
đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung.

Nói về tốc độ WLAN hiện nay thì tốc độ truyền dữ liệu cũng khác nhau, từ

1 đến 54Mbps, với một số nhà sản xuất cung cấp độc quyền giải pháp 108Mbps.

Các tiêu chuẩn 802.11n có thể đạt 300 đến 600Mbps.

Bởi vì các tín hiệu truyền trong khơng khí, phát sóng trong phạm vi nhất

định để tất cả mọi ngƣời có thể chia sẻ nó, do đó các thiết bị WLAN đều cung

cấp biện pháp phòng chống truy cập và biện pháp an ninh là cần thiết để bảo

đảm chỉ những ngƣời dùng đƣợc cấp quyền mới có thể truy cập mạng WLAN

của bạn.

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

1.3.3 Các loại mạng không dây và một số chuẩn an ninh

Việc phân loại các mạng không dây đƣợc các nhà khoa học thực hiện dựa trên các đặc
điểm kỹ thuật và sử dụng, sau đây chúng ta sẽ xem xét các loại mạng khơng dây.

 WLAN gia đình và doanh nghiệp nhỏ (Home WLAN)

WLAN này chủ yếu sử dụng một hoặc hai điểm truy cập (Access Point) để truyền tín
hiệu xung quanh bán kính 30m-60m. Các thiết bị loại WLAN gia đình là Office Max,
Radio Shack, Target, và Walmart. Chuẩn an ninh WLAN gia đình thƣờng tuân thủ

theo chế độ WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2). Có 1 vài trƣờng hợp ngoại lệ, phần
cứng cũng có chuẩn 802.11a,b hoặc g. Hiện nay, xuất hiện thêm chuẩn mới trong
nhóm WLAN là 802.11n.

 WLAN cho doanh nghiệp lớn

Loại này, sử dụng nhiều điểm truy cập (Access Point) để nối với nhau phục vụ cho
khu vực rộng lớn (Wide Area). Do đó các Access Point có nhiều tính năng và u cầu
cao hơn so với Access Point dành cho WLAN gia đình ví nhƣ việc xác thực phải tốt
hơn, an ninh cao, quản lý từ xa và cơng cụ để tích hợp với mạng hiện có. Các Access
Point phải phủ sóng đƣợc rộng hơn và đƣợc thiết kế để làm việc cùng nhau giữa các
Access Point nhằm phủ đƣợc diện tích lớn gấp bội so với khả năng của 1 Access
Point. Do đó, các chuẩn phải đƣợc phổ biến để cùng tích hợp trong các thiết bị khi
chia sẻ sẽ theo chuẩn chung và bây giờ ta biết đến nhiều nhƣ chuẩn 802.11a, b, g, hoặc
chuẩn n ngồi ra vì là chuẩn khơng dây nên cần có chuẩn an ninh chung, hiện nay phổ
biến chuẩn an ninh chung cho WLAN là dòng 802.1x và WPA2.



Mạng diện rộng không dây – WWAN (Wireless WAN)

WWAN là sự mở rộng của mạng WLAN cho vùng địa lý lớn hơn. Hiện nay có thể coi
các công ty điện thoại di động đang sử dụng cơng nghệ WWAN và ngƣời dùng cuối
chính là ngƣời sử dụng điện thoại di động.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Chuẩn 802.11a: Với khả năng truyền lên đến 54Mbps, nó nhanh hơn chuẩn 802.11b
và khả năng kết nối đồng thời cũng tốt hơn nhƣng dễ bị nhiễu bởi sóng phát thanh và
phạm vi của nó cũng ngắn nhất so với 802.11b và g, thƣờng là từ 20m đến 90m. Với
tần số phát đƣợc sử dụng là 5GHz, tín hiệu ít có khả năng xun qua vật cản.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

A - Tài liệu tiếng Việt

[1]. Nguyễn Đình Việt (2008), bài giảng “Đánh giá hiệu năng mạng máy tính”.
[2]. Từ điển

Wikipedia

B - Tài liệu tiếng Anh

[3]. Andrew D. Parker, (July 14th, 2004), “A Guide For the Clueless: IEEE 802.15.4
Standard for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR- WPAN)”.

[4]. A Comprehensive Performance Study of IEEE 802.15.4, Jianliang Zheng and
Myung J. Lee,

www-ee.ccny.cuny.edu/zheng/papers/paper1_wpan_performance.pdf.

[5]. Bộ lập trình 802.15.3 của Mustafa Demirhan,

[6]. Eitan Altman & Tania Jimenez (2003-2004), "Ns simulator for beginners",
lecture-node.

[7]. Giới thiệu IEEE 802.15,

[8]. Giới thiệu WLAN của UITS (University Information Technology Services),

[9]. Giới thiệu về IEEE 802.15,
[10]. Giới thiệu về ns,

[11]. Giới thiệu về SRPT,
[12]. Giới thiệu về VINT,

[13]. Giới thiệu về xgrpah,
[14]. IEEE std 802.15.3, (2003), “Information technology --

Telecommunications and information exchange between systems -- Local and
metropolitan area networks -- Specific requirements – Part 15.3: Wireless Medium
Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for High Rate
Wireless Personal Area Networks (WPANs)”.

[15]. IEEE published by The Institude of Electrical and and Electronics Engineer, Inc.
(Oct 2005), “802.15.4, IEEE standard for Information technology”.

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

[17]. IEEE P802.15 Working Group for WPANs, (Mar. 2004), “Multi-band OFDM
Physical Layer Proposal for IEEE 802.15 Task Group 3a,”.

[18]. IEEE-SA Standards Board, Sponsor LAN/MAN Standards Committee, of the IEEE
Computer Society. (Approved 12 May 2003), “IEEE Standard for Information
technology, Telecommunications and information exchange between systems,Local
and metropolitan area networks Specific requirements Part 15.4: Wireless Medium
Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate
Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)”.

[19]. IEEE 802.15.4/D18, Draft Standard, (Feb, 2003), “Low Rate Wireless Personal Area
networks”.

[20]. Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 345 East 47th street, New
York, NY 10017, USA. (2003), “IEEE project 802 Wireless Personal Area Network
Working Group 802.15”.

[21]. Janliang Zheng and Myung J. Lee. “A comprehensive Performance Study of IEEE
802.15.4”.

[22]. Jae Chung and Mark Claypool, “NS by Example”.

[23]. Network advanced modeling in NS-2, Giovanni Perbellini, 2005.

[24]. Standard ECMA-368 (High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard),
www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-368.htm.

[25]. The ns Manual, January 20, 2007, the VINT Project.

[26]. The Evolution of Ultra Wide Band Radio for Wireless Personal Area
Networks, />hReport.pdf.

[27]. Ultra-Wideband in Singapore 2004 May 24, 2004,

[28]. UWB Product and System Design,

[29]. Xây dựng ví dụ trong NS,

[30]. Yuefeng Zhou, David I. Laurenson, Stephen McLaughlin, School of Engineering &

Electronics, University of Edinburgh,

</div>

Đánh giá Hiệu năng Mạng.doc