Nhóm 1

Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Khoa Điện Tử - Viễn Thơng  Đề tài: TRUYỀN THƠNG KHƠNG DÂY Giáo viên hướng dẫn: Thầy Trương Tấn Quang Sinh viên thực hiện: Trương Sử Khơi Tơn Thất Chính Phạm Cơng Danh Nguyễn Ngọc Duy Cường Nguyễn Đình Cảnh Trần Cơng Thành 18200148 18200069 18200075 18200071 18200024 18200234 Mục lục LỜI MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY PHÂN LOẠI CÁC LOẠI MẠNG KHÔNG DÂY NGUỒN GỐC VÀ LỊCH SỬ CỦA TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM .11 ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG KHÔNG DÂY 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO .16 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại nay, nhu cầu kết nối, liên lạc người với người trở nên cần thiết, kéo theo đời hệ thống viễn thông nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao đời sống người Mạng không dây đời trở thành bước tiến lớn ngành Máy Tính, việc kết nối vào mạng Internet trở thành nhu cầu người Tuy vậy, mạng có dây lại có nhược điểm tính di động thấp, thiết bị phải kết nối dây cáp điểm cố định, gây phiền tối cho người sử dụng Do đó, loại mạng không dây đời nhằm giúp người dùng kết nối thiết bị mà không cần dây cáp, tạo thuận tiện cho người dùng Các mạng không dây sử dụng loại sóng điện từ để truyền nhận thông tin thiết bị với Với tiện lợi, hiệu quả, dễ triển khai, dễ dàng nâng cấp, mở rộng, mạng không dây phù hợp cho nơi địa hình hiểm trở, điều kiện thời tiết khó khăn mà mạng có dây khơng thể tiếp cận Tài liệu phần, giới thiệu lịch sử đời phát triển hệ thống mạng không dây, phân loại, ưu nhược điểm ứng dụng thực tế mạng không dây Trong q trình soạn tài liệu, khó tránh khỏi sai sót Nhóm mong nhận góp ý từ thầy cô bạn để giúp tài liệu hồn thiện Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Tấn Quang, giảng viên môn Các Hệ Thống Truyền Thơng tận tình giảng dạy, hướng dẫn bọn em môn học GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN THƠNG KHƠNG DÂY - Truyền thơng gì? • Truyền thơng việc chia sẻ ý tưởng thơng tin • Nói cách khác: Truyền thơng hành động truyền trao đổi thơng tin, tín hiệu thơng điệp cách nói, dùng cử viết thông tin, ký hiệu thông điệp • Truyền thơng q trình truyền tải thơng tin từ thực thể đến thực thể khác • Thực thể thực thể truyền thơng tin (sender) nhận thông tin (receiver) - Các thành phần hệ truyền thơng: • Thiết bị gửi nhận • Thiết bị kết nối • Các đặc tả liệu • Các kênh truyền thơng -Truyền thơng khơng dây gì? • Wireless: vơ tuyến, khơng dùng dây dẫn - Truyền thông không dây: việc truyền tải thông tin qua khoảng cách mà không cần dây dẫn làm mơi trường truyền • Việc truyền/nhận giọng nói liệu sử dụng sóng điện từ khơng gian • Thông tin từ người gửi đến người nhận thực băng tần xác định • Mỗi kênh có dung lượng băng thơng tần số cố định • Các kênh khác sử dụng để truyền tải thông tin song song độc lập Mơ hình truyền thơng khơng dây PHÂN LOẠI CÁC LOẠI MẠNG KHÔNG DÂY: - Dựa vào kiến trúc: • Mạng có kiến trúc • Sử dụng node gateway có dây khơng dây • Mỗi node định nghĩa trước vai trị mạng • Mạng có kiến trúc: Mạng tế bào, WLAN dùng access point, • Mạng khơng có kiến trúc (Ad-hoc network) • Khơng có xếp trước • Tập hợp ngẫu nhiên node lại với tạo thành mạng Mơ hình: - Dựa vào chuẩn • 3GPP: WCDMA, HSDPA, 4G LTE • 3GPP2: CDMA2000, EV-DO, UMB • IEEE: IEEE802.11, IEEE802.16 - Dựa vào di động • Mạng không dây cố định: người dùng kết nối xem yên chỗ • Mạng không dây di động: Một phần thiết bị khơng dây di động • Việc thay đổi điểm kết nối vào mạng thực thiết bị online • Vd: Cellula network, mobile ad hoc network (MANET) -Dựa vào phạm vi: • Body area networks: cảm biến gắn vào người • Personal area networks: Home networking, Bluetooth ZigBee • Local area netwoks: Wireless LAN, Wifi • Metropolitan Area Networks (Mạng thị): WiMAX • Wide Area Networks: Cellula Satellite networks - Dựa vào loại tín hiệu • Liên tục (continuous) /tương tự (analog): Lấy tất giá trị biên độ (amplitude) có • Mạng Cellula hệ cũ • Số (digital) /rời rạc (Discrete): lấy tập hợp giá trị cường độ định • Mạng 2G hệ sau • Dựa loại tín hiệu (signal) - Dựa vào băng thơng • Narrowband wireless network: Mạng băng hẹp • Broadband wireless network: Mạng băng rộng (UWB, WiMax, LTE, )  Các tần số tiêu biểu: • FM Radio ~ 88 MHz • TV Broadcast ~ 200 MHz • GSM Phones ~ 900 MHz • GPS ~ 1.2 GHz • PCS Phones ~ 1.8 GHz • Bluetooth ~ 2.4 GHz • WiFi ~ 2.4 GHz NGUỒN GỐC VÀ LỊCH SỬ CỦA TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY - Lịch sử phát triển: Truyền thơng trực quan (thị giác): Truyền thơng tầm nhìn (LOS) Khoảng cách tầm nhìn tiếp tục mở rộng kính thiên văn * Một số hình thức truyền thơng ban đầu: + Tín hiệu khói, trống, bồ câu đưa thư,… + Tín hiệu hình ảnh (hoặc semaphore vào năm 1792) - Nguồn gốc: + Sóng điện từ 1831: Faraday chứng minh cảm ứng điện từ 1865: Maxwell dự đoán phát triển lý thuyết lĩnh vực điện từ 1888: Hertz chứng minh với thử nghiệm nhân vật sóng truyền điện qua khơng gian + Wireless: 1893: Tesla trình diễn thơng tin vơ tuyến khơng dây 1894: Lodge trình diễn nhận mã Morse tín hiệu cách sử dụng sóng vơ tuyến sử dụng thiết bị phát 1896: Marconi trao sáng chế cho phát thanh, công nhận sáng chế giới cho đài phát thanh, sử dụng kỹ thuật khác trước Tesla 1907: Thương mại dịch vụ không dây xuyên Đại Tây Dương - Lịch sử: + Phát radio 1906: Reginald Fessenden truyền radio phát sóng âm 1915: Truyền tải khơng dây giọng nói từ New York đến San Francisco 1920: Đầu tiên phát sóng radio thương mại; Marconi phát radio sóng ngắn 1928: Nhiều thử nghiệm phát sóng truyền hình Khơng dây hệ thống thông tin di động 1921: Radio công văn xe cảnh sát, Detroit 1928: Truyền thông chiều, thu di động cài đặt 1932: Hệ thống thông tin di động cho phép hai chiều thông tin liên lạc 1933: Edwin H.Armstrong phát minh radio FM cấp sáng chế 1946: Dịch vụ điện thoại di động công cộng giới thiệu đến 25 thành phố khắp Hoa Kỳ 1971: Mạng dựa vơ tuyến gói, ALOHANET, phát triển 1973: Bằng sáng chế truyền thông UWB 1982: FCC cấp phép dịch vụ tế bào; bắt đầu đặc tả GSM Bùng nổ truyền thông không dây di động 1983: Hệ thống di động analog triển khai Chicago 1985: FCC cho phép công nghiệp, khoa học y tế (ISM) sử dụng băng tần công cộng cho sản phẩm LAN không dây 1992: Hệ thống GSM triển khai 1994: Chương trình truyền thơng UWB không phân loại 1996: HiperLAN (High Performance Radio Local Area Network) 1997: Wireless LAN - IEE802.11 1998: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) đề xuất châu Âu cho IMT-2000 1999: Bổ sung tiêu chuẩn mạng LAN không dây (IEE 802.11b) Bluetooth cho piconets 2000: GPRS xem xét 2001: Bắt đầu hệ thống 3G: CDMA2000 Hàn Quốc, UMTS thử nghiệm châu Âu 2010: xuất 4G, chuẩn LTE, hoạt động dải tần 700MHz, 850MHz, 1,9GHz 2,1GHz Tháng 10/2014, FCC ban hành ghi việc mở sóng milimet (là tần số cao 24GHz) để sử dụng cho công nghệ 5G 10 NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM - Ưu điểm truyền thơng khơng dây: • Khơng phụ thuộc vào dây dẫn • Khơng có chi phí lắp đặt dây dẫn dây • Khơng bó dây chạy • Truyền thơng tức thời mà khơng cần thiết lập kết nối vật lý (ví dụ Bluetooth, Wifi) • Bao phủ tồn cầu: • Truyền thơng tiếp cận nơi dây dẫn khơng khả thi tốn kém, khu vực nông thôn, tịa nhà cũ, chiến trường, xe cộ, khơng gian bên ngồi (thơng qua truyền thơng vệ tinh) … • Mềm dẻo • Tự di chuyển mà khơng bị cản trở, ràng buộc dây dẫn • Cho phép cơng ty triển khai mơ hình làm việc phù hợp • Cho phép nhân cơng làm việc theo nhóm truy cập liệu, tài nguyên mạng • Dịch vụ tiếp cận với người dùng nơi họ muốn (có thể khơng cần phải đến phịng thí nghiệm để kiểm tra mà xem qua email, web,…) • Kết nối với nhiều thiết bị lúc (không yêu cầu kết nối vật lý) • Ln giữ liên lạc • Cho phép linh hoạt để trì kết nối nơi lúc • Thị trường phát triển nhanh chóng minh chứng cho nhu cầu di động công cộng truy cập không bị gián đoạn • Cài đặt dễ dàng chi phí thấp • Sử dụng cáp tịa nhà cũ khó khăn, triển khai chậm đắt tiền • Khả phục hồi sau thảm họa • Khi có thảm họa xảy ra, nhà quản lý tái lập hệ thống cách nhanh chóng so với mạng có dây • Tăng phụ thuộc vào dịch vụ viễn thông cho doanh nghiệp cá nhân • Người tiêu dùng doanh nghiệp sẵn sàng trả tiền cho • Phương châm bản: Hãy kết nối - nơi nào, lúc - Nhược điểm truyền thơng khơng dây • Xung đột cao tính đáng tin cậy thấp • Tia hồng ngoại: bị tác động ánh sáng mặt trời, nguồn sinh nhiệt vật cản vật lý • Tín hiệu radio: bị chặn vật cản, bị can thiệp thiết bị điện • Mơi trường phát sóng bị xung đột mặt tự nhiên • Hiện tượng tự xung đột (multipath) • So với mạng có dây 11 • Thấp về: băng thơng, tốc độ truyền • Chất lượng dịch vụ: suy giảm • Cao về: thời gian trễ, thời gian thiết lập kết nối • Số lượng người dùng tăng thường dẫn đến tốc độ truyền dẫn giảm xuống mức thấp • Các điều kiện hoạt động mạng có tính dễ thay đổi • Mức độ liệu cao xung đột • Năng lượng nhận tỷ lệ nghịch với khoảng cách • Việc di chuyển người dùng dẫn tới việc kết nối và/ thay đổi kênh truyền thường xuyên • Giới hạn tài ngun • Pin, lực tính tốn, nhớ, dung lượng đĩa • Nguy sức khỏe • Phổ tần số sử dụng có giới hạn • Tần số cần quản lý sử dụng hợp lý • Khả bảo mật mạng có dây • Ai truy cập vào mạng khơng dây • Trạm sở bị giả mạo • Đường truyền đường truyền dùng chung • Cần phải có chế truy cập an toàn vào hệ thống 12 ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG KHÔNG DÂY  Các hệ thống khơng dây • Hệ thống tế bào (Cellular Systems) • Mạng khơng dây cục (Wireless LANs) • Hệ thống truyền hình vệ tinh (Satellite Systems) • Mạng không dây cá nhân (Wireless PANs) (bluetooth, UWB)  Các hệ thống khơng dây • Mạng khơng dây Ad hoc • Mạng cảm biến • Mạng điều khiển phân tán • Các hệ thống Ultra Wideband (UWB)  Các ứng dụng phổ biến mạng truyền thông không dây:  Bluetooth Bluetooth không dùng để truyền liệu thiết bị di động kết nối tai nghe với điện thoại mà xuất loạt thiết bị khác máy ảnh số, laptop, PC đầu máy chơi game Chip Bluetooth sử dụng tín hiệu sóng radio để truyền liệu phạm vi hẹp, thường khoảng 30 mét Bluetooth 2.0, phiên tích hợp nhiều thiết bị nay, trao đổi gói thơng tin địi hỏi băng thơng thấp trung bình với tốc độ Mb/giây Cơng nghệ sử dụng lượng điện tương đối thấp Bluetooth Low Energy sử dụng điện Bluetooth tiêu chuẩn sử dụng phần cứng theo dõi hoạt động thể dục, đồng hồ thông minh thiết bị kết nối khác để truyền liệu không dây mà không ảnh hưởng nhiều đến pin điện thoại người dùng BLE bắt đầu trở nên phổ biến gần Công nghệ ban đầu giới thiệu nhà sản xuất điện thoại thông minh Nokia vào năm 2006, chưa trở thành phần tiêu chuẩn Bluetooth thức năm 2010 Ngày nay, BLE, gọi Bluetooth Smart, hỗ trợ phần lớn nhà sản xuất điện thoại thơng minh máy tính cho hầu hết hệ điều hành bao gồm Windows 8, OS X, Linux, Windows Phone, Android iOS Bluetooth sử dụng sóng vơ tuyến UHF để truyền liệu Cơng nghệ ban đầu tiêu chuẩn hóa IEEE 802.15.1, IEEE khơng cịn trì tiêu chuẩn cụ thể Các cơng ty hoạt động với Bluetooth thường liên kết với nhóm Bluetooth Special Interest (SIG) Nhóm có 20.000 thành viên phải chứng nhận sản phẩm trước sản phẩm đến tay người tiêu dùng doanh nghiệp Chứng nhận giúp đảm bảo tất thiết bị Bluetooth 13 hoạt động theo cách tiêu chuẩn cung cấp trải nghiệm tương tự cho người tiêu dùng  Wibree Cơng nghệ Nokia phát triển gửi lượng liệu nhỏ với tốc độ vài kilobit giây thiết bị mà cần lượng Nó ứng dụng sản phẩm đồng hồ, cảm biến game, thiết bị y tế… SIG, tổ chức chuyên chuẩn Bluetooth, chấp thuận Wibree phát triển để tương thích với thiết bị Bluetooth Sản phẩm dự kiến xuất năm 2008  Zigbee Zigbee cho phép truyền thông tin tới nhiều thiết bị lúc (mesh network) thay có sản phẩm tương tác với Bluetooth Wibree Phạm vi hoạt động Zigbee cải tiến từ 75 mét lên đến vài trăm mét Công nghệ đòi hỏi lượng thấp Bluetooth, tốc độ đạt 256 Kb/giây Nó ứng dụng hệ thống tự động hộ gia đình chiếu sáng sưởi ấm ZigBee tiêu chuẩn toàn cầu mở thiết kế đặc biệt để sử dụng mạng M2M Công nghệ không tốn nhiều tiền bạc nhân lực để vận hành nên trở thành giải pháp lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp Cơng nghệ có độ trễ chu kỳ nhiệm vụ thấp, cho phép sản phẩm tối đa hóa tuổi thọ pin Giao thức ZigBee cung cấp mã hóa AES 128 bit Công nghệ sử dụng trong Mesh networks, cho phép nút kết nối với thông qua nhiều đường Công nghệ không dây hy vọng dùng thiết bị thông minh nhà Khả công nghệ cho phép kết nối nhiều thiết bị với đồng thời lý tưởng cho môi trường kết nối gia đình, nơi người dùng muốn thứ ổ khóa thơng minh, đèn, robot điều nhiệt kết nối với ZigBee gần tiêu chuẩn hóa cơng nghệ với hy vọng có khả kết nối Hiện tất thiết bị ZigBee khơng có khả tương tác với thiết bị ZigBee khác Hy vọng việc chuẩn hóa khắc phục vấn đề thiết bị tạo trải nghiệm thống cho người dùng 14  NFC Thiết bị NFC chỉ truyền không dây vài kilobit liệu phạm vi vài cm, đảm bảo an tồn người sử dụng muốn trao đổi thông tin nhạy cảm Các hãng sản xuất di động hứng thú với công nghệ cho điện thoại NFC dùng để tốn hóa đơn người sử dụng uống cafe hay mua báo… Nó xuất khóa điện tử, vé tài liệu du lịch  Wireless USB Wireless USB có tính tương tự USB nói chung khơng cần dây cáp Nó hỗ trợ máy in, máy ảnh, ổ cứng rời kết nối khơng dây với máy tính Wireless USB sử dụng tảng UWB (ultra-wideband) với tốc độ lên đến GB/giây, cho phép gửi video độ phân giải cao mà không tiêu tốn nhiều điện Những sản phẩm Wireless USB bắt đầu giới thiệu thị trường 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://baoanjsc.com.vn/tin-hang/so-luoc-ve-truyen-thongkhong-day_2_69_31615_vn.aspx https://bkaii.com.vn/tin-tuc/308-nguyen-li-hoat-dong-cua-mangkhong-day?fbclid=IwAR2CxlhN2Q23SOd2PdxDw5WCyLIQODyWWTvb8WCg0xSBtNHN_x3ESFC234 https://www.makeuseof.com/tag/understanding-common-wifistandards-technology-explained/ 16 17 ... Area Network) 19 97: Wireless LAN - IEE802 .11 19 98: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) đề xuất châu Âu cho IMT-2000 19 99: Bổ sung tiêu chuẩn mạng LAN không dây (IEE 802 .11 b) Bluetooth... 2000: GPRS xem xét 20 01: Bắt đầu hệ thống 3G: CDMA2000 Hàn Quốc, UMTS thử nghiệm châu Âu 2 010 : xuất 4G, chuẩn LTE, hoạt động dải tần 700MHz, 850MHz, 1, 9GHz 2,1GHz Tháng 10 /2 014 , FCC ban hành ghi... ảnh (hoặc semaphore vào năm 17 92) - Nguồn gốc: + Sóng điện từ 18 31: Faraday chứng minh cảm ứng điện từ 18 65: Maxwell dự đoán phát triển lý thuyết lĩnh vực điện từ 18 88: Hertz chứng minh với thử