Computer Networking - Chương 6 Các mạng không dây và di động pptx

6.1 Gi i thi u Wireless ới thiệu Wireless ệu Wireless... Các thành ph n c a 1 m ng di đ ng ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ạng không dây và di động ộngh t ng ạng không dây và di

Ch ng 6: N i dung trình bày ương 6 ộng

 6.1 Gi i thi u Wirelessới thiệu Wireless ệu Wireless

 6.2 Các k t n i, đ c ết nối, đặc ối, đặc ặc

tính

wireless LANs (“wi-fi”)

 6.4 Truy c p Cellular ập Cellular

giao th c l p cao h nức lớp cao hơn ới thiệu Wireless ơng 6

6.1 Gi i thi u Wireless ới thiệu Wireless ệu Wireless

Gi i thi u ới thiệu Wireless ệu Wireless

Background:

 s l ng thuê bao đi n tho i di đ ng (không ối, đặc ượng thuê bao điện thoại di động (không ệu Wireless ạng không dây và di động ộng

dây) l n h n có dâyới thiệu Wireless ơng 6

 m ng: máy tính xách tay, palm, PDA, đi n tho i ạng không dây và di động ệu Wireless ạng không dây và di động

Internet s truy c p Internet b t kỳ th i ẽ truy cập Internet bất kỳ thời ập Cellular ất kỳ thời ời dùng di động

đi m nàoểm nào

 2 thách th c quan tr ng (khác nhau)ức lớp cao hơn ọng (khác nhau)

 truy n thông trên các k t n i không dây (wireless) ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ết nối, đặc ối, đặc

 qu n lý ng i dùng di đ ng, là ng i s thay đ i v trí ản lý sự di động ười dùng di động ộng ười dùng di động ẽ truy cập Internet bất kỳ thời ổi vị trí ịnh

k t n i v i m ng ết nối, đặc ối, đặc ới thiệu Wireless ạng không dây và di động

6.2 Các k t n i, đ c tính ết nối, đặc ối, đặc ặc

Các thành ph n c a 1 m ng di đ ng ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ạng không dây và di động ộng

h t ng ạng không dây và di động ần của 1 mạng di động

m ng ạng không dây và di động

wireless hosts

 laptop, PDA, IP phone

 ch y các ng d ng ạng không dây và di động ức lớp cao hơn ụ: GSM)

Các thành ph n c a 1 m ng di đ ng ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ạng không dây và di động ộng

tr m c s ạng không dây và di động ơng 6 ở

 đ c tr ng b i k t n i ặc ư ở ết nối, đặc ối, đặc vào m ng có dây ạng không dây và di động

h t ng ạng không dây và di động ần của 1 mạng di động

m ng ạng không dây và di động

Các thành ph n c a 1 m ng di đ ng ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ạng không dây và di động ộng

k t n i wireless ết nối, đặc ối, đặc

 đ c tr ng b i dùng ặc ư ở

k t n i không dây đ n ết nối, đặc ối, đặc ết nối, đặc

tr m c s ạng không dây và di động ơng 6 ở

 cũng dùng nh k t n i ư ết nối, đặc ối, đặc backbone

 giao th c đa truy c p ức lớp cao hơn ập Cellular

 các t c đ truy n d ối, đặc ộng ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ữa

li u, kho ng cách ệu Wireless ản lý sự di động truy n khác nhau ền thông trên các kết nối không dây (wireless)

h t ng ạng không dây và di động ần của 1 mạng di động

m ng ạng không dây và di động

Các đ c tính c a các chu n k t n i không dây ặc ủa 1 mạng di động ẩn (ví dụ: GSM) ết nối, đặc ối, đặc

IS-95 CDMA, GSM UMTS/WCDMA, CDMA2000

.11 p-to-p link

2G 3G

trong nhà

10 – 30m

bên ngoài

50 – 200m

vùng trung bình

200m – 4Km

vùng khoảng cách xa

5Km – 20Km

Các thành ph n c a 1 m ng di đ ng ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ạng không dây và di động ộng

ki u c s h t ng ểm nào ơng 6 ở ạng không dây và di động ần của 1 mạng di động

đ cung c p k t n i ểm nào ất kỳ thời ết nối, đặc ối, đặc

đ n m ng có dây ết nối, đặc ạng không dây và di động

h t ng ạng không dây và di động ần của 1 mạng di động

m ng ạng không dây và di động

Các thành ph n c a 1 m ng di đ ng ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ạng không dây và di động ộng

ch đ ad-hoc ết nối, đặc ộng

 không có các tr m c ạng không dây và di động ơng 6 sở

 các nút ch có th liên ỉ và routing đến ểm nào

l c v i nhau trong ạng không dây và di động ới thiệu Wireless vùng k t n i ết nối, đặc ối, đặc

 các nút t t ch c ự di động ổi vị trí ức lớp cao hơn vào trong 1 m ng: ạng không dây và di động route gi a chúng ữa

các đ c tính c a k t n i không dây ặc ủa 1 mạng di động ết nối, đặc ối, đặc

Khác bi t v i có n i dây ….ệu Wireless ới thiệu Wireless ối, đặc

 c ng đ tín hi u gi mười dùng di động ộng ệu Wireless ản lý sự di động : tín hi u radio gi m khi ệu Wireless ản lý sự di động

lan truy n trên đ ng (m t mát trên đ ng ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ười dùng di động ất kỳ thời ười dùng di động

truy n)ền thông trên các kết nối không dây (wireless)

 nhi u b i các ngu n khácễu bởi các nguồn khác ở ồn khác : t n s m ng không ần của 1 mạng di động ối, đặc ạng không dây và di động

dây đã chu n hóa (vd: 2.4GHz) đ c nhi u thi t ẩn (ví dụ: GSM) ượng thuê bao điện thoại di động (không ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ết nối, đặc

b dùng, các thi t b gây nhi u l n nhauịnh ết nối, đặc ịnh ễu bởi các nguồn khác ẫn nhau

 lan truy n nhi u h ngền thông trên các kết nối không dây (wireless) ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ưới thiệu Wireless

… làm cho truy n thông qua k t n i không dây thêm ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ết nối, đặc ối, đặc

nhi u “khó khăn” (th m chí c trong tr ng h p ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ập Cellular ản lý sự di động ười dùng di động ợng thuê bao điện thoại di động (không

đi m-đi m)ểm nào ểm nào

các đ c tính c a k t n i không dây ặc ủa 1 mạng di động ết nối, đặc ối, đặc

nhi u ng i g i và nhi u ng i nh n không dây t o ra ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ười dùng di động ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ười dùng di động ập Cellular ạng không dây và di động

thêm các v n đ (h n c tr ng h p đa truy c p):ất kỳ thời ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ơng 6 ản lý sự di động ười dùng di động ợng thuê bao điện thoại di động (không ập Cellular

C

v n đ ti m n đ u cu iất kỳ thời ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ẩn (ví dụ: GSM) ở ần của 1 mạng di động ối, đặc

 B, A nghe th y nhau ất kỳ thời

 B, C nghe th y nhau ất kỳ thời

 A, C không nghe th y nhau ất kỳ thời

nghĩa là A, C không bi t v s ết nối, đặc ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ự di động

can thi p c a B

c ng đ ười dùng di động ộng tín hi u c a A ệu Wireless ủa 1 mạng di động

space

c ng đ ười dùng di động ộng tín hi u c a C ệu Wireless ủa 1 mạng di động

gi m m c đ tín hi u:ản lý sự di động ức lớp cao hơn ộng ệu Wireless

 B, A nghe th y nhau ất kỳ thời

 B, C nghe th y nhau ất kỳ thời

 A, C không nghe th y nhau dù ất kỳ thời giao thoa t i B ạng không dây và di động

Code Division Multiple Access (CDMA)

 dùng trong m t s chu n kênh phát không dây ộng ối, đặc ẩn (ví dụ: GSM)

(cellular, v tinh…)ệu Wireless

 “mã” duy nh t gán cho m i user, nghĩa là phân ho ch ất kỳ thời ỗi user, nghĩa là phân hoạch ạng không dây và di động

t p mãập Cellular

 t t c user chia s cùng t n s , nh ng m i user có ất kỳ thời ản lý sự di động ẻ cùng tần số, nhưng mỗi user có ần của 1 mạng di động ối, đặc ư ỗi user, nghĩa là phân hoạch

ti n trình (mã) riêng đ mã hóa d li u ết nối, đặc ểm nào ữa ệu Wireless

riêng)

trình riêng

 cho phép nhi u user “cùng t n t i” và truy n đ ng ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ồn khác ạng không dây và di động ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ồn khác

th i v i nhi u t i thi u (n u các mã là “tr c giao”)ời dùng di động ới thiệu Wireless ễu bởi các nguồn khác ối, đặc ểm nào ết nối, đặc ự di động

CDMA mã hóa/gi i mã ản lý sự di động

slot 1 slot 0

d1 = -1

1 1 1 1 1

- - 1 1 - 1

-Zi,m= di.cm

d0 = 1

1 1 1 1 1

- - 1 1 - 1

-1 -1 -1 1 1

- - 1 1 - 1

-1 -1 -1 1

1 - 1

- 1 - 1

-slot 0 channel output

slot 1 channel output

channel output Zi,m

bên g i ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra

code

data bits

slot 1 slot 0

d1 = -1

d0 = 1

1 1 1 1 1

- - 1 1 - 1

-1 -1 -1 1 1

- - 1 1 - 1

-1 -1 -1 11

- - 1 1 - 1

-1 -1 -1 1

1 - 1

- 1 - 1

-slot 0 channel output

slot 1 channel output

bên nh n ập Cellular

code

received input

Di = Zi,m.cm

m=1 M

M

CDMA: nhi u do 2 bên g i ễu bởi các nguồn khác ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra

6.3 Các LAN không dây - IEEE

802.11 (“wi-fi”)

IEEE 802.11 Wireless LAN

 802.11b

 ph sóng radio không có ổi vị trí

licence, vùng t 2.4-5 ừ 2.4-5

GHz

 t c đ lên đ n 11 Mbps ối, đặc ộng ết nối, đặc

 ph lan truy n tr c ổi vị trí ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ự di động

ti p trong l p physical ết nối, đặc ới thiệu Wireless

• t t c các host dùng ất kỳ thời ản lý sự di động cùng mã

 ph bi n r ng rãi, dùng ổi vị trí ết nối, đặc ộng

các tr m c s ạng không dây và di động ơng 6 ở

 t c đ lên đ n 54 Mbps ối, đặc ộng ết nối, đặc

 t t c đ u dùng ất kỳ thời ản lý sự di động ền thông trên các kết nối không dây (wireless)CSMA/CA cho c ch ơng 6 ết nối, đặc

đa truy c p ập Cellular

 t t c đ u có tr m c ất kỳ thời ản lý sự di động ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ạng không dây và di động ơng 6

s và các phiên b n ở ản lý sự di động

m ng ad-hocạng không dây và di động

 Basic Service Set (BSS)

(g i là “cell”) ch a: ọng (khác nhau) ức lớp cao hơn

 các host không dây

 access point (AP

 ch đ ad hoc: ch có ết nối, đặc ộng ỉ và routing đến các host

BSS 1

Internet

hub, switch

ho c router ặc AP

AP

802.11: các kênh, s liên k t ự di động ết nối, đặc

 802.11b: ph t 2.4GHz-2.485GHz đ c chia thành ổi vị trí ừ 2.4-5 ượng thuê bao điện thoại di động (không

11 kênh v i t n s khác nhauới thiệu Wireless ần của 1 mạng di động ối, đặc

 qu n tr AP ch n t n s cho APản lý sự di động ịnh ọng (khác nhau) ần của 1 mạng di động ối, đặc

 nhi u có th : kênh có th gi ng v i AP bên c nh!ễu bởi các nguồn khác ểm nào ểm nào ối, đặc ới thiệu Wireless ạng không dây và di động

 host: ph i ản lý sự di động liên k t ết v i 1 AP ới thiệu Wireless

 quét các kênh, l ng nghe các ắng nghe các frame báo hi uệu đã mã hóa

ch a tên c a AP (SSID) và các đ a ch MACức lớp cao hơn ủa 1 mạng di động ịnh ỉ và routing đến

 ch n AP đ liên k t ọng (khác nhau) ểm nào ết nối, đặc

 có th ph i th c hi n vi c ch ng th c (xem ểm nào ản lý sự di động ự di động ệu Wireless ệu Wireless ức lớp cao hơn ự di động

ch ng 8)ương 6

 th ng s ch y DHCP đ l y đ a ch IP trong ười dùng di động ẽ truy cập Internet bất kỳ thời ạng không dây và di động ểm nào ất kỳ thời ịnh ỉ và routing đến

subnet

IEEE 802.11: đa truy c p ập Cellular

 tránh tranh ch p: các nút truy n cùng th i đi mất kỳ thời ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ời dùng di động ểm nào

 802.11: CSMA – c m nh n tr c khi truy nản lý sự di động ập Cellular ưới thiệu Wireless ền thông trên các kết nối không dây (wireless)

 không xung đ t v i quá trình đang truy n c a nút khác ộng ới thiệu Wireless ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ủa 1 mạng di động

 802.11: không phát hi n tranh ch pệu đã mã hóa ấp !

 khó khăn đ c m nh n tranh ch p khi truy n vì các tín hi u ểm nào ản lý sự di động ập Cellular ất kỳ thời ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ệu Wireless

nh n b y u ập Cellular ịnh ết nối, đặc

 không th c m nh n t t c các tranh ch p trong m i tr ng ểm nào ản lý sự di động ập Cellular ất kỳ thời ản lý sự di động ất kỳ thời ọng (khác nhau) ười dùng di động

h p: các đ u cu i che khu t, tín hi u y u ợng thuê bao điện thoại di động (không ần của 1 mạng di động ối, đặc ất kỳ thời ệu Wireless ết nối, đặc

 m c tiêu: ụ: GSM) tránh các tranh ch p:ấp CSMA/C(ollision)A(voidance)

c ng đ ười dùng di động ộng tín hi u c a A ệu Wireless ủa 1 mạng di động

c ng đ ười dùng di động ộng tín hi u c a C ệu Wireless ủa 1 mạng di động

Giao th c IEEE 802.11 MAC: CSMA/CA ức lớp cao hơn

Bên g i 802.11ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra

1 N u c m nh n kênh r nh thì truy n toàn ết nối, đặc ản lý sự di động ập Cellular ản lý sự di động ền thông trên các kết nối không dây (wireless)

b frame (không phát hi n tranh ch p) ộng ệu Wireless ất kỳ thời

2 N u kênh b n thì: ết nối, đặc ập Cellular

kh i t o th i gian ch đ i ng u nhiên ở ạng không dây và di động ời dùng di động ời dùng di động ợng thuê bao điện thoại di động (không ẫn nhau

b đ nh thì gi m xu ng trong khi kênh ộng ịnh ản lý sự di động ối, đặc

r nh ản lý sự di động

truy n khi b đ nh thì k t thúc ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ộng ịnh ết nối, đặc

n u không có ACK, tăng th i gian ch đ i ết nối, đặc ời dùng di động ời dùng di động ợng thuê bao điện thoại di động (không

ng u nhiên, l p l i b c 2 ẫn nhau ặc ạng không dây và di động ưới thiệu Wireless

Bên nh n 802.11ập Cellular

- N u frame nh n t t (OK) ết nối, đặc ập Cellular ối, đặc

tr l i tín hi u ACK ản lý sự di động ạng không dây và di động ệu Wireless

Bên g i ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra Bên nh n ập Cellular

DIFS

data

SIFS

ACK

Tránh các tranh ch p (tt) ất kỳ thời

Ý t ng:ưởng: cho phép bên g i đ c “đăng ký tr c” kênh h n là ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra ượng thuê bao điện thoại di động (không ưới thiệu Wireless ơng 6

truy c p ng u nhiên các frame d li u: tránh tranh ch p c a ập Cellular ẫn nhau ữa ệu Wireless ất kỳ thời ủa 1 mạng di động

v i các frame dài ới thiệu Wireless

 đ u tiên bên g i g i các gói request-to-send (RTS) nh đ n ần của 1 mạng di động ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra ỏ đến ết nối, đặc

tr m c s dùng CSMA ạng không dây và di động ơng 6 ở

 các RTS có th v n xung đ t v i các cái khác (nh ng ít) ểm nào ẫn nhau ộng ới thiệu Wireless ư

 tr m c s broadcasts tín hi u clear-to-send (CTS) tr l i ạng không dây và di động ơng 6 ở ệu Wireless ản lý sự di động ời dùng di động

cho RTS

 RTS đ c t t c các nút l ng nghe ượng thuê bao điện thoại di động (không ất kỳ thời ản lý sự di động ắng nghe các

 bên g i truy n frame d li u ửi và nhiều người nhận không dây tạo ra ền thông trên các kết nối không dây (wireless) ữa ệu Wireless

 các tr m khác trì hoãn vi c truy n ạng không dây và di động ệu Wireless ền thông trên các kết nối không dây (wireless)

Tránh tranh ch p tri t đ dùng các gói ất kỳ thời ệu Wireless ểm nào

“đăng ký tr c” nh !ưới thiệu Wireless ỏ đến

Tránh tranh ch p ất kỳ thời : trao đ i RTS-CTS ổi vị trí

control duration

address 1

address 2

address 4

address

seq control

đ a ch 2: ịnh ỉ và routing đến đ a ch MAC ịnh ỉ và routing đến

c a host ho c AP đ ủa 1 mạng di động ặc ểm nào

truy n frame này ền thông trên các kết nối không dây (wireless)

đ a ch 1: ịnh ỉ và routing đến đ a ch ịnh ỉ và routing đến

MAC c a host ho c ủa 1 mạng di động ặc

AP đ nh n frame ểm nào ập Cellular

này

đ a ch 3: ịnh ỉ và routing đến đ a ch MAC c a ịnh ỉ và routing đến ủa 1 mạng di động router mà AP g n vào ắng nghe các

đ a ch 4: ịnh ỉ và routing đến ch dùng ỉ và routing đến trong ch đ ad-hoc ết nối, đặc ộng

Internet router

AP

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

R1 MAC addr AP MAC addr

dest address source address

802.3 frame

control duration

address 1

address 2

address 4

address

seq control

Type Subtype APTo FromAP More frag Retry Powermgt Moredata WEP Rsvd

hub ho c ặc switch

k t v i H1?ết nối, đặc ới thiệu Wireless

 t h c (Ch 5): switch ự di động ọng (khác nhau)

s nhìn th y frame t ẽ truy cập Internet bất kỳ thời ất kỳ thời ừ 2.4-5 H1 và “nh ” port nào ới thiệu Wireless dùng đ ch m đ n H1 ểm nào ạng không dây và di động ết nối, đặc

M bán kínhbao trùmS

S S

thiết bị master thiết bị slaver thiết bị định vị (không hoạt động)

6.4 Truy c p Cellular Internet ập Cellular

Mobile Switching Center

m ng đi n tho i ạng không dây và di động ệu Wireless ạng không dây và di động công c ng & ộng

Internet

Mobile Switching Center

Các thành ph n c a ki n trúc m ng cellular ần của 1 mạng di động ủa 1 mạng di động ết nối, đặc ạng không dây và di động

 k t n i các cell trong m t vùng r ng l n ết nối, đặc ối, đặc ộng ộng ới thiệu Wireless

 nh ng userững user g n vào ắng nghe các

m ng thông qua tr m ạng không dây và di động ạng không dây và di động

c s ơng 6 ở

 air-interface: giao

th c l p physical và ức lớp cao hơn ới thiệu Wireless

link gi a thi t b di ữa ết nối, đặc ịnh

đ ng & tr m c s ộng ạng không dây và di động ơng 6 ở

cell

m ng n i dâyạng không dây và di động ối, đặc