Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu giải pháp phân chia tần số trong mạng wifi sử dụng giao thức CAPWAP

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẶNG QUANG VINH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHÂN CHIA TẦN SỐ TRONG MẠNG WIFI SỬ DỤNG GIAO THỨC CAPWAP LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẶNG QUANG VINH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHÂN CHIA TẦN SỐ TRONG MẠNG WIFI SỬ DỤNG GIAO THỨC CAPWAP Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60.48.05 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Hoài Sơn Hà Nội - 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Giới thiệu 1.2 Mô tả toán 10 1.3 Vấn đề bảo mật 12 Chương CÁC GIẢI PHÁP TRƯỚC CAPWAP 13 2.1 Giới thiệu 13 2.2 Kiến trúc tự trị 14 2.2.1 Giới thiệu 14 2.2.2 Bảo mật 15 2.3 Kiến trúc tập trung 16 2.3.1 Kết nối WTP AC 18 2.3.2 Ba biến thể kiến trúc tập trung 19 2.4 Kiến trúc phân tán mạng lưới 21 Chương GIAO THỨC CAPWAP 22 3.1 Tổng quan 22 3.1.1 Tổng quan thiết lập phiên làm việc CAPWAP 23 3.1.2 Máy trạng thái giao thức CAPWAP 26 3.1.2.1 Các bước chuyển trạng thái giao thức CAPWAP 27 3.1.2.2 Giao diện CAPWAP/DTLS 36 3.2 Định dạng gói tin giao thức CAPWAP 38 3.2.1 CAPWAP Preamble 40 3.2.2 CAPWAP DTLS Header 41 3.2.3 CAPWAP Header 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.4 Thông điệp liệu CAPWAP 44 3.2.4.1 CAPWAP Data Channel Keep – Alive 44 3.2.4.2 Data Payload 44 3.2.5 Thông điệp điều khiển giao thức CAPWAP 45 3.2.5.1 Định dạng thông điệp điều khiển 46 3.2.5.2 Truyền lại gói tin bị 48 3.2.6 Các thành phần thông điệp CAPWAP 49 Chương BÀI TOÁN PHÂN CHIA TẦN SỐ TRONG MẠNG WIFI VỚI CAPWAP 52 4.1 Giới thiệu 54 4.2 Phân chia tần số với vị trí AP xác định 55 4.2.1 Hướng tiếp cận truyền thống 55 4.2.2 Sử dụng kỹ thuật lập trình tuyến tính 55 4.3 Hướng tiếp cận không quan tâm tới vị trí AP 56 4.3.1 Hướng tiếp cận tô màu đồ thị 56 4.4 Thuật toán phân chia tần số tập trung 57 4.5 Thí nghiệm 60 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Tiếng Anh 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU VIẾT TẮT TIẾNG ANH GIẢI THÍCH WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây1 Mbps Mebabit per second Đơn vị đo tốc độ truyền liệu, megabit giây STA Wireless Client Station Thiết bị truy cập mạng không dây AP Access Point Điểm truy cập mạng không dây, hoạt động tương tự switch router mạng có dây thơng thường AC Access Controller Thiết bị quản lý mạng không dây BSS Basic Service Set Tập dịch vụ ESS Extended Service Set Tập dịch vụ mở rộng Wi - Fi Wireless Fidelity Một họ chuẩn kết nối không dây MIMO Muli Input Multi Output Mơ hình nhiều điểm gửi nhiều điểm nhận Các thuật ngữ “kết nối không dây”, “mạng không dây” thông thường bao hàm lĩnh vực rộng lớn, gồm tất kết nối không cần dây cáp Tuy nhiên, lĩnh vực nghiên cứu luận văn này, thuật ngữ chủ yếu sử dụng nói mạng khơng dây theo chuẩn 802.11 IEEE LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Ba biến thể kiến trúc tập trung 20 Bảng Các kiểu thông điệp điều khiển giao thức CAPWAP 47 Bảng Thuật toán phân chia tần số 59 Bảng Kết so sánh thuật toán LCCS 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Kiến trúc tự trị mạng WLAN 14 Hình Kiến trúc tập trung mạng WLAN 16 Hình Kết nối trực tiếp WTP AC 18 Hình Kết nối WTP AC thơng qua switch 18 Hình Kết nối WTP AC thông qua router 19 Hình Kiến trúc phân tán lưới 21 Hình Thiết lập phiên làm việc CAPWAP 25 Hình Máy trạng thái giao thức CAPWAP 26 Hình Định dạng Discovery Request / Response 38 Hình 10 Định dạng gói tin điều khiển giao thức CAPWAP với DTLS 38 Hình 11 Định dạng gói tin liệu CAPWAP khơng mã hóa 38 Hình 12 Định dạng gói tin liệu CAPWAP với DTLS 39 Hình 13 CAPWAP Preamble 40 Hình 14 Định dạng CAPWAP DTLS Header 41 Hình 15 Định dạng CAPWAP Header 42 Hình 16 CAPWAP Data Payload theo chuẩn 802.3 44 Hình 17 Định dạng thơng điệp điều khiển 46 Hình 18 Các kênh truyền dải tần 2.4GHz 52 Hình 19 Topo thông thường mạng Wifi 53 Hình 20 Đánh giá thuật toán phân chia tần số 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Sau kỷ nguyên bùng nổ máy tính để bàn cá nhân vào thập kỷ thứ kỷ XXI, ngành công nghiệp máy tính chứng kiến đổ ạt thiết bị di động laptop, tablet hay smartphone Một đặc trưng quan trọng thiết bị di động thông minh kể trên, khả kết nối Internet Cho tới hơm nay, nói thiết bị kể có khả kết nối Wifi – nhiều thiết bị kết nối mà thiết bị sở hữu Cùng với phát triển thiết bị vậy, mạng khơng dây ngày phổ biến, đóng vai trị quan trọng trước Những mạng khơng dây với khu vực phủ sóng rộng khơng cịn gặp Hồn tồn khác với mạng có dây truyền thống, việc cấu hình quản lý mạng khơng dây ln ln phải đối mặt với tốn chống nhiễu phân hoạch tài nguyên mạng Nếu mạng có dây, gần khơng có nhiễu hay xung đột hai dây cable mạng, việc lại thường gặp mạng khơng dây Bài tốn phân chia tần số nhằm tránh xung đột tận dụng tối đa tài nguyên mạng toán tương đối kinh điển mạng không dây CAPWAP (Control and Provisioning of Wireless Access Points – Quản lý Cung cấp kết nối cho điểm truy cập khơng dây) tập đồn Cisco phát triển hỗ trợ bước đột phá vấn đề này, nhận nhiều quan tâm giới công nghiệp Cisco kỳ vọng đưa CAPWAP thành chuẩn chung để quản lý mạng WLAN Tuy nhiên, giao thức dạng nháp, tổ chức IETF xúc tiến khẩn trương để đưa thành chuẩn Luận văn nghiên cứu giao thức CAPWAP, phát triển sản phẩm demo để xem xét hiệu giao thức, đề xuất cải tiến hướng nghiên cứu Luận văn tập trung vào việc cấu hình tần số phát sóng cho AP mạng không dây quản trị CAPWAP Luận văn tổ chức sau: Chương 1, giới thiệu tổng quan yêu cầu vấn đề đặt cho giao thức CAPWAP Chương 2, trình bày giải pháp trước CAPWAP Chương 3, đặc tả giao thức Chương 4, trình bày thí nghiệm với việc cấu hình tần số mạng CAPWAP Chương 5, kết luận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Giới thiệu Năm 1997, IEEE giới thiệu chuẩn mạng không dây (wireless LANs - WLANs)2 Sau thời gian khởi động chậm chạp, chuẩn 802.11 nhanh chóng trở nên quen thuộc phổ biến lĩnh vực công nghiệp dân dụng Trong phiên đầu tiên, chuẩn 802.11 cung cấp tốc độ truy cập tương đối hạn chế, có Mbps, khiến cho việc sử dụng công nghệ không dây tương đối bị hạn chế Tuy nhiên, số doanh nghiệp bắt phong sử dụng 802.11, mục đích chủ yếu để thử nghiệm Vào năm 1999, IEEE thông qua chuẩn 802.11a3 802.11b4, tăng băng thông tối đa chuẩn 802.11 lên tương ứng 54 Mbps 11Mbps, sử dụng thêm dải tần radio Những hạn chế việc ngăn chặn 802.11 trở thành chuẩn ứng dụng rộng rãi bị gỡ bỏ Tuy nhiên, việc phổ cập 802.11 công nghiệp bị giới hạn đặc tả chức mà chuẩn 802.11 mô tả AP Những đặc tả yêu cầu việc sử dụng rộng rãi chức chuyển mạch lớp mơ hình OSI VLAN để đảm bảo hoạt động xác giao thức lớp cao Việc cài đặt mạng WLAN 802.11 với khoảng vài ngàn AP mô tả thời gian Tuy nhiên, việc cài đặt mạng WLAN 802.11 diện rộng dẫn tới vấn đề phát sinh, mà xem xét mục Giới nghiên cứu mạng máy tính hẳn khơng ngạc nhiên bắt gặp vấn đề mở rộng mạng LAN, vấn đề phát sinh năm đầu thập niên 1980 mạng LAN có dây mở rộng kết nối với Xử lý việc triển khai mạng WLAN diện rộng đề tài chủ yếu luận văn http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11a-1999 http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11b-1999 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 1.2 Mơ tả tốn Như trình bày trên, việc triển khai mạng WLAN diện rộng vấp phải số vấn đề phát sinh Đầu tiên, có thể, phải gán địa IP cho AP mạng WLAN, nên cần có chức quản lý, giám sát điều khiển Việc triển khải mạng WLAN diện rộng thông thường nhân đôi số lượng thiết bị sở hạ tầng cần quản lý Đồng nghĩa với đó, tài nguyên mạng phải tăng cường, trở thành rào cản việc sử dụng mạng WLAN Một phần nguyên nhân AP gần thường có cấu hình tương tự – tính chất khơng quan trọng mạng có dây, mơi trường khơng dây, mà AP di chuyển vị trí, tính chất dễ dàng dẫn tới việc cấu hình sai hoạt động sai mạng WLAN Thứ hai, phân phối trì cấu hình thống phù hợp cho tất AP mạng WLAN tốn hóc búa Một cấu hình AP bao gồm thông tin tĩnh sử dụng lâu dài, thông tin địa cấu hình phần cứng, thơng tin mang tính chất động, cấu hình mạng WLAN tham số bảo mật Một mạng WLAN lớn cần phải cập nhật thông tin động cho tất AP mạng Một mạng WLAN có nhiều cấu hình khác nhau, tương ứng với AP khác nhau, mạng WLAN phải gửi cấu hình tới AP tương ứng Thứ ba, biết, chất mạng WLAN tính bất ổn chia sẻ kết nối Tính bất ổn kết nối đặc trưng mà mạng WLAN thừa hưởng từ tính chất vật lý kết nối khơng dây, cịn kết nối WLAN có tính chia sẻ phải phát sóng khơng gian, khơng giống mạng có dây, cable mạng nối điểm cố định, có nhiều thiết bị khác bắt truy cập sóng mạng WLAN Kết nối WLAN chia sẻ AP mạng WLAN, AP khác mạng WLAN, thiết bị khác AP Xử lý cách hiệu vấn đề tốn khó Các tham số quản lý mạng WLAN AP phải theo dõi thường xuyên điều chỉnh cách tương tác với để mạng WLAN đạt hiệu suất tối đa Như vậy, thân AP phải có tương tác với Nếu công việc theo dõi hiệu chỉnh làm thủ cơng tiêu tốn nhiều thời gian công sức Thứ tư, việc bảo mật thông tin truyền qua mạng WLAN, ngăn AP không phép truy cập vào mạng, thách thức cho nhà thiết kế mạng WLAN Xét ví dụ mạng LAN có dây, đưa tất thiết bị cần bảo vệ vào phòng, việc truy cập vào mạng LAN thiết bị cần tới công mặt vật lý đột nhập Tuy nhiên, điều LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 50 Add Station Chưa định nghĩa CAPWAP Control IPv4 Address 30 CAPWAP Control IPv6 Address 50 CAPWAP Timer 12 CAPWAP Transport Protocol 51 Data Transfer Data 13 Data Transfer Mode 14 Descryption Error Report 15 Descryption Error Report Period 16 Delete MAC ACL Entry 17 Delete Station 18 Chưa định nghĩa 19 Discovery Type 20 Duplicate IPv4 Address 21 Duplicate IPv6 Address 22 ECN Support 53 Idle Timeout 23 Image Data 24 Image Identifier 25 Image Information 26 Initiate Download 27 Location Data 28 Maximum Message Length 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 51 MTU Discovery Padding 52 Radio Administrative 31 Radio Operational State 32 Result Code 33 Returned Message Element 34 Session ID 35 Statistics Timer 36 Vendor Specific Payload 37 WTP Board Data 38 WTP Descriptor 39 WTP Fallbak 40 WTP Frame Tunnel Mode 41 Chưa định nghĩa 42 Chưa định nghĩa 43 WTP MAC Type 44 WTP Name 45 Chưa định nghĩa 46 WTP Radio Statistics 47 WTP Reboot Statistics 48 WTP Static IP Address Information 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 52 Chương BÀI TOÁN PHÂN CHIA TẦN SỐ TRONG MẠNG WIFI VỚI CAPWAP Bài toán phân chia tần số (frequency planning) mạng Wifi lớn tốn quan trọng để tối ưu hiệu mang không dây Hiện nay, dải tần 2.4GHz, có 13 kênh tần số khác nhau, với chênh lệnh tần số 5MHz, ngoại trừ khoảng cách 12MHz kênh số 13 số 14 Tuy nhiên, sóng Wifi bị nhiễu kênh truyền lân cận khơng có khoảng cách chênh lệnh tần số từ 25MHz trở lên Do đó, phải phân chia ấn định tần số cho kết nối Wifi khác nhau, cho kết nối thực mà khơng bị nhiễu Hình 18 Các kênh truyền dải tần 2.4GHz Như Hình 18, dải tần 2.4GHz bao gồm 14 kênh truyền khác nhau, với dải chồng lấn 22MHz Bài toán đặt là: xem xét mạng Wifi bao gồm k AP cài đặt từ trước diện tích địa lý cho trước, Hình 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 53 Hình 19 Topo thơng thường mạng Wifi Một số lượng hữu hạn j kênh truyền cho trước, chồng lấn khơng, phân phối cho mạng Wifi nói Bài tốn phân chia tần số toán gán cho AP kênh truyền tương ứng, nhằm mục đích giảm thiểu tối đa nhiễu xảy mạng Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu toán phân chia tần số mạng Wifi CAPWAP giải pháp để giải toán LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 54 4.1 Giới thiệu Đã có nhiều giải pháp đề nghị cho toán phân chia tần số mạng Wifi Tổng quan, giải pháp chia thành nhóm: Các giải pháp phân chia tần số yêu cầu xác định vị trí AP Các giải pháp phân chia tần số khơng quan tâm tới vị trí AP Một giải pháp cho việc quản lý tập trung việc phân chia tần số cần thỏa mãn tiêu chí sau: Tận dụng ưu điểm phương thức quản lý tập trung mạng Wifi Xử lý tình phát sinh topo mạng thay đổi liên tục Xử lý tình xuất AP khác khu vực địa lý lại khơng thuộc quyền kiểm sốt thuật tốn u cầu thứ ba phát sinh với mạng Wifi diện tích rộng, mục tiêu mà CAPWAP hướng tới Trên diện tích cỡ km2 việc xuất vài, chí nhiều AP khác khơng thuộc quyền kiểm sốt CAPWAP tình phổ biến, mà thiết bị di động laptop hay smartphone hầu hết trang bị khả trở thành hotspot chỗ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 55 4.2 Phân chia tần số với vị trí AP xác định 4.2.1 Hướng tiếp cận truyền thống Trong hướng tiếp cận truyền thống, toán phân chia tần số thường thực bước trình khởi tạo cấu hình mạng Wifi Điều có nghĩa là, sau vị trí địa lý AP xác định việc phân chia tần số bắt đầu tiến hành Vị trí địa lý AP xác định dựa thơng số tính di động, mật độ người dùng, sở hạ tầng xung quanh, mức độ bảo mật, … Sau đó, thiết kế áp dụng, để thử nghiệm sau cải tiến Một khuyến cáo cho hướng tiếp cận nên bắt đầu ưu tiên cho khu vực có mật độ liệu cao Một số lượng kênh truyền nhiều ưu tiên áp dụng cho khu vực có nhiều STA kết nối Chúng ta chấp nhận số chồng lấn nhỏ khu vực mà mật độ người sử dụng 4.2.2 Sử dụng kỹ thuật lập trình tuyến tính Trong hướng tiếp cận sử dụng kỹ thuật lập trình tuyến tính, bên cạnh việc phân chia tần số cho AP nhằm tránh chồng lấn, việc phân phối tải cân (load balancing) AP xem xét Khi đó, hiệu tồn mạng Wifi tăng lên Mơ hình sử dụng thiết lập điểm truy cập logic khu vực địa lý xem xét, điểm truy cập logic có dung lượng truy cập tương ứng Vị trí địa lý AP cho trước Nếu tín từ AP tới điểm truy cập lớn ngưỡng cho trước, liên kết nối AP tới điểm truy cập logic tương ứng Cũng tương tự vậy, liên kết khác tạo hai AP có nhiễu kênh Có thể thấy, hướng tiếp cận u cầu thơng tin xác, thông tin điểm truy cập logic, tương ứng ước lượng dung lượng truy cập điểm, mật độ STA quanh AP, cường độ tín hiệu thu điểm topo mạng Một vấn đề lớn đặt hướng tiếp cận này, thay đổi topo mạng bắt buộc hệ thống phải tính tốn lại, gây tắc nghẽn truy cập nút mạng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 56 4.3 Hướng tiếp cận không quan tâm tới vị trí AP Nhìn cách tổng quát nhất, hướng tiếp cận chắn có độ phức tạp cao hướng tiếp cận trên, hướng tiếp cận thứ hai phải xử lý topo động với vị trí AP khơng biết trước Chính thế, giao thức CAPWAP trở nên hữu ích trường hợp Giao thức CAPWAP cung cấp tảng cho việc xác định vị trí cấu hình cho AP tiện lợi nhanh chóng 4.3.1 Hướng tiếp cận tô màu đồ thị Trong hướng tiếp cận tô màu đồ thị, AP coi đỉnh đồ thị, cung đồ thị biểu diễn khả gây nhiễu lẫn hai AP gần kề Tập màu tập kênh truyền chồng lấn Bài toán phân chia tần số trở thành toán giảm số lượng màu đỉnh cho số lượng màu sử dụng tối thiểu khơng có hai đỉnh liên kết lại có màu Đạt tối ưu toàn cục tốn khó NP, nên hướng tiếp cận theo tốn tơ màu đồ thị thường tập trung vào mục tiêu đạt tối ưu cục Một giải pháp Mahonen đồng nghiệp đưa ra, sử dụng thuật tốn tham lam để tơ màu cho đồ thị Xem xét đỉnh i đồ thị Theo định nghĩa tốn tơ màu đồ thị nêu trên, đỉnh kề với đỉnh phải có màu khác với đỉnh i (trong bao gồm đỉnh chưa tô màu) Gọi tổng số màu khác đỉnh liền kề với đỉnh i k, độ bão hòa đỉnh i Giải pháp đưa là: qua vịng lặp, xem xét đỉnh có độ bão hịa cao tơ màu cho màu khác với màu tập bão hịa Nếu khơng cịn màu khác tơ màu cho số đỉnh có màu trùng với màu tơ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 57 4.4 Thuật toán phân chia tần số tập trung 4.4.1 Thuật tốn LCCS Thuật tốn tìm kiếm kênh truyền tắc nghẽn tối thiểu (LCCS – Least Congested Channel Search) chất thuật toán tham lam Mỗi WTP khơng quan tâm tới vị trí WTP lân cận, mà quan tâm tìm kiếm kênh truyền tối ưu cục cho Để hồn thành thuật tốn, WTP xếp thứ tự cách ngẫu nhiên, sau tính tốn để tìm kiếm kênh truyền tối ưu 4.4.2 Thuật tốn iFP Mục trình bày thuật tốn phân chia tần số theo hướng tiếp cận quản lý tập trung Gọi V = {ai} tập hợp WTP mạng khu vực địa lý mà xem xét, ≤ i ≤ n Như vậy, V tập hợp bao gồm tất WTP thuộc không thuộc quyền quản lý CAPWAP Gọi k số lượng kênh không bị nhiễu Chúng ta đưa số định nghĩa sau: Định nghĩa 1: Một thiết bị di động trạng thái hoạt động khoảng thời gian định, gửi nhận liệu Định nghĩa 2: Việc ấn định tần số ánh xạ C từ V  (1, 2, … k) Định nghĩa 3: Hàm cường độ tín hiệu P (i, j) định nghĩa cường độ tín hiệu mà WTP aj nhận từ WTP Hàm có tính chất: P (i, j) = P (j, i) P (i, i) = Định nghĩa 4: Tập hợp hàng xóm WTP ai, ký hiệu v (ai) bao gồm tất WTP aj thỏa mãn P (i, j) > Chúng ta coi P (i, j) = P(i, j) ≤ ε, ε ngưỡng nhiễu tối đa chấp nhận Định nghĩa 5: Đồ thị nhiễu toán định nghĩa đồ thị trọng số có hướng GC = (V, E) (ai, aj) ϵ E aj ϵ v (ai) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 58 Trọng số đồ thị định nghĩa hàm wc(ai, aj) sau: wc(ai, aj) = si I (C (ai), C (aj)) P (i, j) Trong đó: si số lượng thiết bị di động trạng thái hoạt động tương ứng với WTP I (c1, c2) hệ số nhiễu hai kênh truyền c1 c2 Định nghĩa 6: Độ nhiễu WTP tương ứng với mơ hình ấn định tần số C là: n Lc (ai ) wc (ai , a j ) a j v ( ) Định nghĩa 7: Độ nhiễu mạng tương ứng với mơ hình ấn định tần số C là: n N c (V ) Lc (ai ) i Mục tiêu thuật toán phân chia tần số giảm giá trị NC số lượng kênh truyền k hữu hạn Bảng trình bày thuật toán phân chia tần số Thuật toán phân chia tần số {Gọi S1, S2, … Sm cluster kết nối đồ thị nhiễu G} {Mỗi cluster Si mảng chứa WTP nằm cluster đó} {Gọi Si[j] phần tử thứ j cluster Si} {Gọi Si[j].channel kênh truyền gán cho phần tử thứ j cluster Si} for (i =  n) if Si có phần tử Si[1].channel  findBestChannel (Si[1]) else clusterInteference  planningHeurCluster (Si) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 59 S  Si planningValidateCluster (S, 1, |Si|, clusterInterference, Si) endif endfor Bảng Thuật toán phân chia tần số Thuật toán trình bày bao gồm hai bước Bước thứ nhất, thể hàm planningHeurCluster, phân hoạch tập AP quản lý thành cluster khơng giao dựa quan hệ hàng xóm, tiến hành tối ưu địa phương cluster cách xếp WTP vào lc(ai), sau với WTP tiến hành tìm kiếm kênh truyền thích hợp cho WTP để tối thiểu giá trị lc(ai) Bước thứ hai, phép tìm kiếm vét cạn thực thi, WTP có nhiễu lớn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 60 4.5 Thí nghiệm Thí nghiệm trình bày mục nhằm đánh giá khả giảm nhiễu thuật toán LCCS, heuristics iFP, so với việc phân bố ngẫu nhiên kênh truyền cho AP Phần mềm mô xây dựng ngơn ngữ lập trình C++, biên dịch trình biên dịch g++ mơi trường hệ điều hành MAC OS X Phần mềm mơ có module để load mơ hình Hot – Spots module khác để sinh ngẫu nhiên AP bị nhiễu lẫn Module phân nhóm tập hợp WTP tập nhiễu dựa việc lan truyền lượng phân tích song radio Việc đánh giá dựa vào so sánh tỷ lệ nhiễu toàn mạng Wifi phân bố ngẫu nhiên so với áp dụng thuật tốn phân chia tần số Thí nghiệm tiến hành khu vực 80km x 80km, với AP phân bố từ trước Để tính tốn việc phân bố tần số cách ngẫu nhiên, AP tự lựa chọn kênh truyền phân phối chuẩn Số lượng STA kết nối vào AP tạo ngẫu nhiên phân phối chuẩn Hình 20 trình bày kết thí nghiệm [Bernaschi et al] (2009), đánh giá kết thuật toán phân chia tần số dựa giao thức CAPWAP Để tiến hành thí nghiệm, luận văn cài đặt thuật toán phân chia tần số LCCS so sánh với kết thu tần số phân phối ngẫu nhiên Thí nghiệm đánh giá với hai mật độ mạng khác nhau: mạng tải nhẹ (số lượng AP trung bình diện tích 100m x 100m 4) mật độ mạng tăng cao (số lượng AP trung bình diện tích 100m x 100m 15) Bảng trình bày kết thực thí nghiệm Mật độ AP/ 100m x 100m Số lượng STA AP Số lần độ nhiễu giảm 700000 1.09 15 2.433 2000000 3.13 15 2.67 2500000 3.9 15 2.78 Số lượng AP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 61 10000000 15.6 12 3.01 Bảng Kết so sánh thuật tốn LCCS Nhìn chung, thấy thuật tốn phân chia tần số cho kết tài nguyên mạng tối ưu Hình 20 Đánh giá thuật tốn phân chia tần số LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 62 KẾT LUẬN Có thể nói rằng, di động (mobility) thay đổi cách người tiếp cận với giới Chúng ta sống, tiếp nhận phản hồi giới cách khác so với phương thức truyền thống Sẽ ngày có nhiều thiết bị di động tham gia vào Internet, việc tối ưu hóa tài nguyên mạng để phục vụ thiết bị trở nên toán cấp thiết Những mạng không dây phạm vi lớn Việt Nam ngày trở nên quen thuộc, việc gần nhất, thành phố Đà Nẵng định phủ sóng Wifi cơng cộng phạm vi tồn thành phố Luận văn nghiên cứu giao thức CAPWAP, đồng thời đề xuất hệ thống tích hợp giao thức CAPWAP toán phân chia tần số mạng Wifi Dựa tảng đề xuất, tốn tối ưu mạng Wifi khác giải tương tự Những toán mà CAPWAP kỳ vọng giải quyết, hồn tồn áp dụng Việt Nam tương lai không xa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh Dharma Prakash Agrawal, Qing – An Zeng (2011), Introduction to Wireless and Mobile Systems, 3rd edition, Cengage Learning Publisher R Akl, A Aprepally (2007), Dynamic Channel Assignment in IEEE 802.11 Networks, IEEE Portable 2007 Proceedings Praphul Chandra, Daniel M.Dobkin, Alan Bensky, Ron Olexa, David A Lide, Farid Dowla (2008), Wireless Networking: Know It All, Newnes Press, chapter T Charles Clancy (2008), “Secure Handover in Enterprise WLANs: CAPWAP, HOKEY, and IEEE 802.11r”, IEEE Wireless Communications, Volume 15 (5), pp 80 – 85 M Elwekeil, M Alghoniemy, M El – Khamy, H Furukawa, O Muta (2012), Optimal Channel Assignment For IEEE 802.11 Multi – Cell WLANs, 20th European Signal Processing Conference (EUCOSIP 2012) Vijay Garg (2007), Wireless Communications and Networking, Morgan Kaufmann Publishers, chapter 12 Matthew Gast (2005), 802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide, O‟Reilly Publisher, chapter 14 Mark Gress, Javier Contreras Albesa (2010), Deploying and Troubleshooting Cisco Wireless LAN Controllers: A Practical Guide to Working with the Cisco Unified Wireless Solution, Cisco Press, chapter Amitava Mukherjee, Somprakash Bandyopadhyay, Debashis Saha (2003), Location Management and Routing in Mobile Wireless Networks, Artech House, chapter – 10 Andreas F Molish (2011), Wireless Communications, 2nd edition, John Wiley & Sons 11 B O‟hara et al (2005), Configuration and Provisioning for Wireless Access Points (CAPWAP) Problem Statement, RFC 3990 12 Jeff Smith, Jake Woodhams, Robert Marg (2011), Controller – Based Wireless LAN Fundamentals, Cisco Press, chapter 1, 2, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 64 13 Klaus Wehrle, Mesut Gunes, James Gross (2010), Modeling and Tools for Network Simulation, Springer, chapter 2, 15 14 Zheng et al (2010), Wireless Networking Complete, Morgan Kaufmann Publisher, chapter - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... hãng khác Trong khn khổ giới hạn mình, luận văn giải tất toán trên, mà tập trung vào toán phân chia tần số mạng Wifi, sử dụng giao thức CAPWAP Trước CAPWAP đời, mạng WLAN sử dụng giải pháp thương... ĐẶNG QUANG VINH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHÂN CHIA TẦN SỐ TRONG MẠNG WIFI SỬ DỤNG GIAO THỨC CAPWAP Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thơng tin Mã số: 60.48.05 LUẬN VĂN THẠC SỸ CƠNG NGHỆ... luanvanchat@agmail.com 40 3.2.1 CAPWAP Preamble Phần gửi trước giao thức CAPWAP sử dụng tất header lớp giao vận giao thức CAPWAP Phần sử dụng để xác định nhanh chóng gói tin CAPWAP có sử dụng giao thức DTLS hay