đồ án : nghiên cứu công nghệ VoWLAN

đồ án :nghiên cứu công nghệ VoWLAN

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI NÓI ĐẦU iii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH VẼ viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOWLAN 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống VoWLAN 2

1.2.1 Tổng quan hệ thống VoWLAN 2

1.2.2 Cơ sở hạ tầng mạng 3

1.2.2.1 Mạng Access Point truyền thống 3

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch không dây 4

1.2.2.3 Mạng Mesh 6

1.3 Tín hiệu trong VoWLAN 7

1.3.1 Thoại 7

1.3.2 Video 8

1.3.3 Lưu lượng VoIP 9

1.3.4 Tín hiệu tần số vô tuyến 10

1.3.5 Nhiễu vô tuyến 12

1.4 Kết luận 18

Chương II: CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN CỦA VoWLAN 19

2.1 Công nghệ VoIP 19

2.1.1 Tổng quan về VoIP 19

2.1.1.2 Ưu nhược điểm của VoIP 19

2.1.3 Kiến trúc mạng VoIP 20

2.1.4 Các giao thức báo hiệu 21

2.1.4.1 MGCP 21

2.1.4.2 Megaco/H248 22

2.1.4.3 H323 23

2.1.4.4 SIP 24

2.2 Công nghệ WLAN 24

2.2.1 Tổng quan về WLAN 24

2.2.1.1 Ưu nhược điểm của WLAN 25

2.2.2 Mô hình WLAN 26

2.2.2.1 Mô hình Ad-hoc (IBSS-Independent Basic Service Set) 26

2.2.2.2 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set) 27

2.2.2.3 Extended Service Set (ESS) 28

2.2.3 Các thiết bị cơ bản của mạng WLAN 28

2.2.3.1 Card mạng không dây (Wireless NIC) 28

2.2.3.2 Các điểm truy cập (Access Point) 29

2.2.3.3 Bridge không dây (WBridge) 30

2.2.3.4 Các router điểm truy cập (Access Point Router) 30

2.2.4 Các chuẩn WLAN 30

2.2.4.1 IEEE 802.11 30

2.2.4.2 HiperLAN 38

2.2.4.3 Các chuẩn khác 39

2.2.5 Các kĩ thuật vật lí trong WLAN 41

2.2.4.1 FHSS 41

2.2.4.2 DSSS 42

2.2.4.3 OFDM 42

2.3 Kết luận 43

Chương III: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG VoWLAN 44

3.1 Dung lượng hệ thống và QoS 44

3.1.1 Phân loại lưu lượng 44

3.1.2 EDCF 45

3.1.3 HCF 47

3.1.4 Thực hiện QoS cho VoWLAN 48

3.1.4.1 WLAN 49

3.1.4.2 LAN hữu tuyến 49

3.1.4.3 Mạng IP 49

3.1.5 Dung lượng hệ thống 50

3.1.6 Điều khiển truy nhập 52

3.2 Bảo mật trong VoWLAN 54

3.2.1 Sự cần thiết của bảo mật 54

3.2.1.1 Điều khiển thụ động 55

3.2.1.1 Truy cập trái phép 55

3.2.1.2 Từ chối dịch vụ 56

3.2.2 Các phương pháp bảo mật cho VoWLAN 56

3.2.2.2 Xác thực 56

3.2.2.3 Mã hóa dữ liệu truyền 62

3.3 Chuyển vùng 65

3.3.1 Giới thiệu 65

3.3.1.1 Sự cần thiết chuyển vùng 65

3.3.1.2 Các loại chuyển vùng 66

3.3.2 Các vấn đề trong chuyển vùng 67

3.3.2.1 Khi nào chuyển vùng 67

3.3.2.2 Chuyển vùng tới đâu 68

3.3.2.3 Quét (Scan) để chuyển vùng 68

3.3.2.4 Chuyển vùng như thế nào 69

3.3.3 Chuyển vùng và thoại 70

3.4 Kết luận 71

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, Internet bùng nổ và phát triển mạnh mẽ cùng với nó làmột loạt các công nghệ khác cũng phát triển ngày càng lớn mạnh và chiếm ưu thế hơn, điểnhình là VoIP Đồng thời công nghệ không dây cũng trở lên khá phổ biến, ngày càng cónhiều người truy nhập Internet qua mạng không dây như Wi-Fi, Wimax VoIP có ưu điểm

là chi phí tương đối rẻ, chất lượng cuộc gọi cũng khá tốt, tuy nhiên tất cả người sử dụngVoIP đều gặp một vấn đề là để tiến hành được cuộc gọi thì họ phải có một chiếc máy tínhkết nối Internet Đó chính là một nhược điểm lớn của VoIP Do đó một xu hướng mớichính là kết hợp hai công nghệ VoIP và công nghệ không dây, dẫn tới sự ra đời củaVoWLAN

VoWLAN kế thừa các ưu điểm của VoIP và mạng không dây, nó tạo ra sự linh độngtrong VoIP, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người

Từ thực tiễn trên, Luận văn này sẽ tiến hành nghiên cứu công nghệ VoWLAN (Voiceover Wireless LAN) với những nội dung chính sau:

Chương 1: Tổng quan về VoWLAN

Chương 2: Các công nghệ cơ bản của VoWLAN

Chương 3: Những vấn đề cơ bản trong VoWLAN

Do còn nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên luận văn không thể tránh khỏinhững thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc

Trong thời gian làm luận văn này, em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của cácthầy cô giáo đặc biệt là Ths Nguyễn Thanh Trà đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 11 năm 2008

Sinh viên

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AES Avanced Encryption Standart Tiêu chuẩn mã hoá nâng cao

CCK Complementary Code Keying Khoá mã bổ sung

CRC Cyclic Reduntdancy Check Kiểm tra dư chu trình

CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy cập cảm nhận sóng mang

DCF Distributed Coordination Function Chức năng phối hợp phân bố

DES Data Encryption Standard Chuẩn mã hoá dữ liệu

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Giao thức cấu hình host động

DIFS DCF- Inter Frame Space Khoảng thời gian liên khung DCFDMZ Data Management Zone Khu vực quản lý dữ liệu

DS Distribution System Hệ thống phân phối

DSM Distribution System Medium Môi trường hệ thống phân phốiDSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng

EDCF Enhanced Distributed Coordination

ESS Extended Service Set Bộ dịch vụ mở rộng

FCC Federal Communication Commission Uỷ ban truyền thông liên bangFDM Frequency Division Multiplexing Hợp kênh phân chia tần số

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần

HCF Hybrid Coordination Function Chức năng phối hợp lai

IBSS Independent Basic Server Set Mô hình mạng độc lập

IEEE Institute of Electrical and Electronic

Engineers

Viện các kỹ sư điện và điện tử

IrDA Infrared Data Association Kết hợp dữ liệu hồng ngoại

ISM Industrial, Scientific, and Medical Băng tần công nghiệp, khoa học

và y tế

IV Initialization Vector Véc tơ khởi tạo

MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phương

tiệnMIMO Multiple input, multiple output Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra

MPDU MAC Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức lớp MACMSDU MAC Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ lớp MACNAT Network Address Translation Phiên dịch địa chỉ mạng

NAV Network Allocation Vector Vector cấp phát mạng

NIST National Institute of Standards and

Technology

Viện các tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia

OSI Open System Interconnection Hệ thống kết nối mở

OFDM Orthorgonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tàn số

Multiplexing trực giao

PCF Point Coordination Function Chức năng phối hợp điểm

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PIFS PCF Inter Frame Space Khoảng trống liên khung PCF

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộngQAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ 1 phần tử

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadrature phase shift keying Điều chế biên độ dịch pha 4 vị tríRADIUS Remote Authentication Dial – In

User Service

Dịch vụ người sử dụng quay số nhận thực từ xa

RSSI Received Signal Strength Indication Độ mạnh tín hiệu thu

RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức vận chuyển thời gian

thực

SIFS Short Inter Frame Sort Khoảng cách liên khung ngắnSNR Signal to Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm

SSID Service Set Identifier Bộ nhận dạng tập dịch vụ

SWAP Shared Wireless Access Protocol Giao thức truy nhập vô tuyến dùng

chungTDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gianTKIP Temporary Key Integrity Protocol Giao thức toàn vẹn khoá tạm thời

TLS Transport Layer Security An ninh lớp truyền tải

TSPEC Traffic Specifications Tham số lưu lượng

TXOP Transmission Opportunity Cơ hội truyền dẫn

UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người dùngUNII Unlicensed National Information

Infrastructure

Hạ tầng thông tin quốc gia không cấp phép

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức Internet

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WEP Wired Equipvalent Privacy Bảo mật tương ứng hữu tuyếnWIPP Wireless IP Phone Điện thoại IP không dây

WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội hạt vô tuyến

WMA Wireless Multimedia Enhancement Đa phương tiện nâng cao vô tuyếnWMM-

SA

Wi-Fi Multimedia-Scheduled Access Điều khiển truy nhập đa phương

tiện Wi-FiWPA Wi – Fi Protected Access Truy nhập được bảo vệ Wi – Fi

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Một số mô hình sử dụng của VoWLAN 1

Hình 1.2: Kiến trúc tổng quát của VoWLAN 2

Hình 1.3: Mạng lưới Access Point 4

Hình 1.4: Mạng chuyển mạch không dây 5

Hình 1.5: Cấu trúc mạng Mesh không dây 6

Hình 1.6: Các thuộc tính của một tín hiệu vô tuyến 10

Hình 1.7: Vùng phủ sóng 12

Hình 1.8: Các điểm không có tín hiệu trong vùng phủ sóng 14

Hình 1.9: Các nguồn nhiễu giao thoa khác nhau 15

Hình 1.10: Nhiễu giao thoa từ WLAN lân cận 17

Hình 2.1: Điện thoại PSTN và VoIP 20

Hình 2.2: Mạng VoIP và các giao thức sử dụng trong mạng 21

Hình 2.3: Mô hình Ad hoc 26

Hình 2.4: Mô hình Infrastructure 27

Hình 2.5: Mô hình ESS 28

Hình 2.6: Card mạng không dây sử dụng khe cắm PCI 29

Hình 2.7: Access Point 29

Hình 2.8: IEEE 802.11 và OSI 30

Hình 2.9: Khuôn dạng đơn vị dữ liệu giao thức MAC tổng quát 34

Hình 2.10: Chức năng phối hợp phân bố DCF 36

Hình 2.11: Chức năng phối hợp điểm PCF 37

Hình 2.12: Quá trình phân mảnh một gói dữ liệu unicast 38

Hình 3.1: Phân loại lưu lượng 44

Hình 3.2: Hoạt động EDCF 46

Hình 3.3: Hoạt động của HCF 48

Hình 3.4: Điện thoại Wi-Fi 48

Hình 3.5: Các nguy cơ bảo mật trong mạng không dây 55

Hình 3.8: Lọc địa chỉ MAC 59

Hình 3.9 : Xác thực khóa chia sẻ 60

Hình 3.10: Mô hình xác nhận 60

Hình 3.11: Xác nhận 802.1x EAP-TLS 61

Hình 3.12: 802.1x EAP-TLS trong controller mode 62

Hình 3.13: Quá trình má hóa 62

Hình 3.14: Quy trình mã hóa WEP sử dụng RC4 63

Hình 3.15: Thí dụ cơ bản về chuyển vùng 66

Hình 3.16: Các thành phần gây trễ trong tuyến thoại VoIP 70

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Sự tương quan của giá trị SNR với hiệu suất của mạng WLAN 11

Bảng 2.1: Bản tin báo hiệu MGCP: 22

Bảng 2.2: Bảng tóm tắt thông số các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng 32

Bảng 2.3: Thông tin cho các trường dữ liệu khác nhau trong phần tiêu đề MPDU 34

Bảng 2.4: Các tiêu chuẩn của ETSI HiperLAN 39

Bảng 2.5: So sánh các công nghệ WLAN 42

Bảng 3.1: Các tham số trong lớp PHY 802.11 51

Bảng 3.2: Dung lượng VoIP cho 802.11b, 802.11a và 802.11g 51

Bảng 3.3: Các thành phần của bảng danh sách AP 69

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOWLAN

1.1 Giới thiệu chung

VoWLAN là công nghệ dựa trên sự kết hợp giữa thoại qua giao thức Internet và công nghệ không dây VoWLAN mang lại lợi ích quan trọng trong việc hội tụ thoại với

dữ liệu Với VoWLAN, các bệnh viện, công ty, cửa hàng, khu nhà chung cư có thể giảmchi phí điện thoại và các ứng dụng về di động

Thí dụ hệ thống VoWLANs có thể thay thế như:

 Điện thoại hữu tuyến

 Điện thoại cầm tay

 Máy bộ đàm

Mọi người có thể sử dụng điện thoại VoWLAN để liên lạc với nhau trong khi đang dichuyển trong tòa nhà, bệnh viện Việc sử dụng nó cũng đơn giản, tương tự như điện thoạithông thường, nhưng với một điều kiện là người sử dụng phải ở trong vùng phủ sóng Hơnnữa một chiếc điện thoại VoWLAN có thể hoạt động từ nhiều điểm Wi-Fi hotspots, điềunày cho phép người sử dụng có thể tiến hành cuộc gọi ở bất kì nơi đâu Một vài loại điệnthoại di động hỗ trợ VoWLAN, điều này cho phép người sử dụng có thể thực hiện mộtcuộc đàm thoại qua mạng di động truyền thống khi không nằm trong vùng phủ sóng củaAccess Point

Hình 1.1: Một số mô hình sử dụng của VoWLAN

Hình A: Tương tự kiểu đàm thoại song hướng, gồm mạng LAN không dây cho phép

người sử dụng nói chuyện trực tiếp với người sử dụng khác đã kết nối vào mạng

Hình B, C: Cho phép người sử dụng thực hiện một cuộc gọi điện thoại thực sự từ

thiết bị cầm tay VoWLAN Lưu lượng thoại này có thể được chuyển qua mạng Internet

thông qua mạng PSTN Với hai mô hình này cho thấy hệ thống này tương tự với điện thoạitruyền thống

Lợi ích cơ bản của giải pháp VoWLAN là tiết kiệm giá thành Hơn nữa hệ thốngVoWLAN có thể dễ dàng triển khai và nó tạo ra sự linh hoạt trong truyền thông

1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống VoWLAN

1.2.1 Tổng quan hệ thống VoWLAN

Kiến trúc tổng quát của VoWLAN được trình bày trong hình vẽ:

Hình 1.2: Kiến trúc tổng quát của VoWLAN

Wireless IP Phone: Thiết bị này tương tự như một chiếc điện thoại di động, Tuy

nhiên nó phải bao gồm bộ tương thích, để giao tiếp với mạng LAN không dây, để kết nốitới hệ thống điện thoại Người sử dụng có thể thiết lập một cuộc gọi nội hạt trực tiếp tớimột người khác trong mạng, tương tự với hệ thống điện thoại công sở hay một cuộc gọi rabên ngoài thông qua mạng PSTN

Call manager: Quản lí cuộc gọi trong một mạng

Voice gateway: Thiết bị giao tiếp điện thoại IP với các loại mạng và hệ thống khác.

Thí dụ, một gateway có thể giao tiếp một mạng VoIP tới mạng PSTN truyền thống Điềunày có thể tạo ra một tuyến truyền thông giữa điện thoại IP và người sử dụng điện thoạithông thường

Wireless LAN infrastructure: Một mạng LAN không dây quản lí sự truyền tải các

cuộc gọi VoIP không dây thông qua môi trường Làm cho người sử dụng có thể tự do hơnkhi đàm thoại

Bộ tương thích trong điện thoại IP không dây phải kết nối tới một Access Point trênmạng trước khi người sử dụng có thể tiến hành cuộc gọi Khi người sử dụng bắt đầu mộtcuộc gọi, yêu cầu sẽ được gửi qua Access Point và qua mạng hữu tuyến tới bộ phận quản lícuộc gọi, tại đây yêu cầu được xử lí Thí dụ, người sử dụng A gọi người sử dụng B, bộphận quản lí cuộc gọi báo chuông người sử dụng B, và thiết lập một kết nối giữa hai người

sử dụng Để tạo ra tính linh động, bộ tương thích LAN không dây trong điện thoại IPkhông dây của người sử dụng đang di chuyển phải liên kết với Access Point khác khi cầnthiết Để cuộc gọi giữa hai người sử dụng không ngắt quãng thì sự chuyển tiếp giữa cácđiểm truy cập phải ít hơn 100ms nếu không cuộc gọi sẽ bị ngắt kết nối

Nếu người sử dụng quay số tới một số bên ngoài, bộ quản lí cuộc gọi sẽ chuyển cuộcgọi tới PBX hoặc Internet để hoàn tất cuộc gọi Nếu PBX không được tích hợp để xử lí lưulượng IP, thì một cổng VoIP trung gian sẽ chuyển lưu lượng VoIP thành tín hiệu tương tự

1.2.2 Cơ sở hạ tầng mạng

Một hệ thống điện thoại không dây yêu cầu một cơ sở hạ tầng mạng phù hợp Chúng

ta có thể sử dụng ngay các Access Point hiện tại hoặc sử dụng các thiết bị mới hơn Tuynhiên, phải đảm bảo về dung lượng và trễ chuyển vùng sao cho cuộc gọi có chất lượng tốtnhất Sau đây chúng ta sẽ xét các cơ sở hạ tầng mạng không dây cơ bản

1.2.2.1 Mạng Access Point truyền thống

Cách thông thường để triển khai mạng LANs không dây bao gồm việc lắp đặt cácAccess Point thông minh “thick”, các Access Point này sẽ kết nối với nhau thông qua mộtmạng chuyển mạch Ethernet như trong hình 1.3 Nhiều công ty đã và đang triển khai mạngLANs không dây có cấu trúc này từ rất lâu rồi

Khi người sử dụng thực hiện chuyển vùng, thiết bị client không dây của họ sẽ liên kếtvới một Access Point mà có tín hiệu báo mạnh nhất Vì Access Point chỉ là các thiết bịLAN không dây trên mạng nên chúng phải có một bộ xử lí thông minh để nhận ra cácthành phần chủ yếu của một mạng LAN không dây mà chuẩn 802.11 không cung cấp.Access Point cũng thực hiện chức năng quản lí vào bảo mật đối với các kết nối không dây

cơ bản

Khi triển khai một giải pháp VoWLAN, một công ty có thể chọn sử dụng các AccessPoint sẵn có, chúng thường là access point “thick” Điều này giúp giảm bớt chi phí ban đầucho phần cứng Tuy nhiên, giải pháp sử dụng loại Access Point này có thể trở lên đắt hơntrong việc tăng phạm vi phủ sóng và hiệu suất vì giá của Access Point khá đắt Hơn nữa, sẽcần nhiều hơn một Access Point để tăng hiệu suất trong cùng một vùng phủ sóng Xét mộtcách rộng hơn, chi phí cho mỗi access point trở thành một phần chính trong tổng chi phí

Do đó, việc sử dụng các Access Point sẵn có có thể không là một sự lựa chọn về lâu dài,

đặc biệt đối với các công ty có kết hoạch phát triển mạng của họ trong tương lai để phụ vụnhiều người sử dụng hơn.

Hình 1.3: Mạng lưới Access PointAccess Point truyền thống thường kết nối với nhau sử dụng chuyển mạch chuẩnEthernet, một loại chuyển mạch chiếm ưu thế trong hỗ trợ kết nối hữu tuyến Một khóachuyển mạch kết nối một người sử dụng, chẳng hạn một Access Point, tới một người sửdụng khác mà không gây ảnh hưởng tới việc truy cập của những người sử dụng còn lại.Switch giúp cải thiện thông lượng so với một hub chia sẻ bởi vì nó có ít xung đột (miền)hơn Người sử dụng không cần phải đợi cho đến khi người sử dụng khác kết thúc việc gửi

dữ liệu Để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống thì sử dụng switch là rất cần thiết

Bắt tay (Handoffs) từ một access point “thick” tới một Access Point khác có thể rấtchậm trong việc hỗ trợ các ứng dụng VoIP khi người sử dụng chuyển vùng Vấn đề ở đây

là sự kết hợp của Access Point và chuyển mạch Ethernet truyền thống trong giải pháp này

là chưa đủ nhanh Chẳng hạn, một vài người sử dụng điện thoại LAN không dây sẽ bị rớtcuộc gọi khi chuyển vùng từ một Access Point này tới một Access Point khác Tùy thuộcvào từng mạng LAN không dây hỗ trợ ứng dụng thoại, bạn có thể kiểm tra độ trễ chuyểnvùng và đỗ trễ này nên nhỏ hơn 100ms để giảm thiểu rớt cuộc gọi

Phương pháp sử dụng Access Point “thick” yêu cầu việc quản lí phân quyền để hỗ trợchức năng remote Dù nếu các hãng sản xuất access point “thick” cung cấp một hệ thốngquản lí tập trung nhưng mạng LAN không dây vẫn phải quản lí các lưu lượng bổ xung choviệc liên lạc đều đặn với access point Lưu lượng này có thể làm giảm dung lượng củamạng LAN không dây

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch không dây

Như là một giải pháp có hiệu quả thay thế mô hình Access Point “thick” truyền thống,xét mạng chuyển mạch không dây như trong hình 1.4 Ý tưởng chính ở đây là sử dụng các

Access Point “thin” tập trung vào hiệu suất và độ tin cậy cao Access Point chỉ đơn thuầntuân theo giao thức 802.11, trong khi switch cung cấp sự thông minh cần thiết để mang lại

sự bảo mật, quản lí và hiệu suất có hiệu quả Đặc điểm này dẫn đến một giải pháp có hiệuquả giúp thỏa mãn những ứng dụng về thoại và giảm một cách đáng kể tổng chi phí chohầu hết các ứng dụng

Hình 1.4: Mạng chuyển mạch không dâyGiải pháp chuyển mạch không dây có chi phí thấp hơn trong việc tăng vùng phủ sóng

và hiệu suất vì một cách tương đối các Access Point này không đắt

Sự thiếu thông minh trong các Access Point làm cho chúng rẻ đi một cách tương đối.Tuy nhiên, toàn bộ hệ thống vẫn thông minh vì trung tâm chuyển mạch chia sẻ sự thôngminh với các access point Phần thông minh của hệ thống chỉ cần để trên một thiết bị phầncứng ở trung tâm, điều này giúp giảm chi phí của các Access Point Đồng thời ít bản tinphát sinh được gửi qua mạng LAN không dây khi quản lí điều khiển truy nhập

Một chuyển mạch không dây thông minh cung cấp chuyển vùng nhanh hơn giải phápcủa mạng LAN không dây thông thường Điều này cho phép hỗ trợ hiệu quả các ứng dụngVoIP Người sử dụng điện thoại không dây có thể chuyển vùng một cách dễ dàng trong khitái liên kết với Access Point khác

Chuyển mạch không dây thực hiện có hiệu quả trong việc phát hiện các Access Pointgiả mạo (Rogue Access Point) Nếu một người nào đó hay một hacker truy cập vào mộtAccess Point giả mạo ở mặt hữu tuyến của switch thì switch không cho phép truy cậpthông qua Access Point giả mạo tới mạng Switch không dây chứa tất cả các cấu hình bảomật có thể được giữ trong một server đã được khóa, nó sẽ ngăn chặn hacker với cấu hìnhcủa nó

Để bảo mật tốt hơn, một lý do thuyết phục để triển khai giải pháp Access Point “thin”

là quản lí tập chung Người quản trị có thể bảo dưỡng, quản lí, nâng cấp nhiều Access

Point và cấu hình truy cập người sử dụng thông qua trung tâm chuyển mạch, cho phépquản lí hiệu quả vì tích hợp chức năng hỗ trợ Hơn nữa, phương pháp này giúp giải quyếtmột lượng chi phí chủ yếu trong mạng LAN không dây làm tăng dung lượng và hiệu suất.Một lợi ích khác của giải pháp chuyển mạch không dây là nó khá đơn giản với cácnhân viên IT Công nghệ không dây rất mới với hầu hết các công ty và các nhân viên IThiện tại nó không giống với các đặc điểm vô tuyến của mạng LAN không dây Phươngpháp chuyển mạch không dây ít tập chung vào sóng vô tuyến mà chủ yếu tập chung vàochuyển mạch là vấn đề quen thuộc của các nhà quản trị mạng.

1.2.2.3 Mạng Mesh

Một mạng mesh là một loạt những bộ truyền sóng radio Mỗi một máy phát có thể kếtnối tới ít nhất 2 máy phát khác Chúng tạo ra những đám mây tín hiệu radio xuyên suốtthành phố Tín hiệu được chuyển đi từ router này đến router khác thông qua những đámmây này. 

Trong một vài mạng, tín hiệu chuyển từ một người nhận tới người khác cho đến khi

họ nhận được một nút mạng có kết nối tới Internet Những mạng khác sử dụng những nútmạng gọi là backhaul nodes Những nút mạng này thu thập tất cả những dữ liệu từ rất nhiều

bộ truyền phát khác và chuyển những dữ liệu này qua Internet bằng việc gửi chúng tới 1router sử dụng kết nối có dây Backhaul nodes thường là những nút mạng điểm-tới-điểm(point-to-point) hoặc những nút điểm tới nhiều điểm (point-to-multipoint) Chúng có thểkết nối từ một điểm kết nối này đến điểm kết nối khác hoặc chúng có thể kết nối một điểmtới vài điểm. 

Hình 1.5: Cấu trúc mạng Mesh không dây

Nếu bạn sử dụng máy tính xách tay để kết nối tới Internet trong một mạng mesh, bạn

có thể hình dung kết nối diễn ra như sau: 

1 Máy tính của bạn tìm và phát hiện ra một mạng ngay đó, và bạn truy cập vào mạngnày

2 Giao thức để điều khiển mạng mesh sẽ tìm ra đường kết nối tốt nhất cho dữ liệu củabạn để truyền đi Mạng này sẽ tìm ra đường đi từ máy bạn đến một kết nối có dâyhoặc nút mạng backhaul nodes sao cho tốn ít nút mạng nhất

3 Dữ liệu của bạn sẽ được chuyển theo đúng đường như giao thức đã thiết lập trước

đó Khi dữ liệu của bạn tìm đến một nút mạng có kết nối có dây, nó sẽ truyền quaInternet và chuyển đến địa chỉ bạn cần dùng

Một mạng mesh đưa ra nhiều tuyến đường song song từ nguồn tới đích Thuật toánđịnh tuyến thông minh cho phép mỗi node quyết định tuyến đường nào để forward gói tinqua mạng để nâng cao hiệu suất Nếu liên kết giữa một cặp node của một tuyến bị nghẽn,thí dụ, thuật toán thiết lập một tuyến khác tránh xa liên kết đang bị nghẽn Nếu một node bịhỏng thì route thay thế sẽ được chọn dựa trên thuật toán định tuyến

Đặc điểm này làm cho mạng mesh thích hợp cho những khu vực mà việc lắp đặtmạng LAN không dây có các Access Point truyền thống là không khả thi Mạng mesh cũngthích hợp cho việc thiết lập một mạng không dây tạm thời vì các node backhaul dễ lắp đặt

và tháo gỡ Thí dụ, có thể thiết lập nhanh một mạng mesh trong tình trạng khẩn cấp Cácdoanh nghiệp cũng được lợi từ mạng mesh khi họ cần một mạng kết nối tạm thời

Lợi ích mà mạng mesh mang lại rất nhiều Nếu bạn cần một giải pháp tốt về Wi-Fi ởnhững nơi mà việc lắp đặt cáp tới Access Point là không thể thì mạng mesh chính là câu trảlời Chi phí lắp đặt thấp hơn vì sử dụng ít cáp hơn và nó tăng tính hữu dụng trong nhữngvùng khó lắp dây (difficult-to-wire) làm cho mạng mesh trở lên sáng giá

1.3 Tín hiệu trong VoWLAN

Hệ thống VoWLAN sử dụng tín hiệu thoại Phần này sẽ cung cấp một cái nhìn tổngquan về các yếu tố chính của truyền thông thoại, thí dụ như các đặc điểm của thoại, số hóatín hiệu thoại, kĩ thuật nén, chuẩn tín hiệu cuộc gọi Qua đó cho chúng ta thấy được cơ sởcủa truyền thông thoại VoIP, là nền tảng để hiểu rõ hơn các quá trình tương tác xảy ratrong mạng hữu tuyến dây và vô tuyến dây

1.3.1 Thoại

Một cuộc gọi IP không dây truyền và nhận tín hiệu chứa tín hiệu thoại (âm thanh).Điều này là sự kết hợp giữa VoIP và giao thức vô tuyến Tiếng nói của chúng ta có dạngsóng và có tần số chủ yếu nằm trong khoảng 0,3Hz-3,4KHz Từ nhiều năm nay hệ thốngđiện thoại đều được thiết kế để hỗ trợ băng tần này Hầu hết mọi người đều có thể nghe tốt

ở băng tần này Tín hiệu VoIP hỗ trợ cuộc đàm thoại có tần số nằm trong băng tần trên rất

Hầu hết hệ thống VoIP không được thiết kế để truyền dẫn âm thanh trung thực Mộttín hiệu âm thanh có băng tần rộng lên tới 10.000Hz có chất lượng âm thanh tốt hơn, nhưng

nó thực sự không cần thiết cho hầu hết các ứng dụng Điều này đặc biệt đúng cho các hệthống thoại Hơn nữa sẽ cần rất nhiều dung lượng của hệ thống để hỗ trợ âm thanh chấtlượng, nhất là đối với mạng LAN không dây thì vấn đề dung lượng luôn được quan tâmhàng đầu

Một chiếc điện thoại IP không dây chuyển tín hiệu thoại thành tín hiệu điện ở dạngtương tự Sóng âm thanh được tạo phát ra từ miệng người nói đi vào micro trong điệnthoại, qua micro sóng âm thanh được chuyển thành tín hiệu điện Sau đó bộ khuếch đại sẽkhuếch đại tín hiệu này lên Tín hiệu này được gửi trực tiếp theo đường dây tới điện thoạicủa người nhận hoặc tổng đài nội hạt để chuyển cuộc gọi tới đích thông qua các hệ thốngtruyền dẫn

Điện thoại IP không dây có nhiều bước tiến xa hơn so với chuẩn điện thoại tương tự

Nó sử dụng một bộ mã hóa âm thanh để chuyển tín hiệu thoại tương tự thành tín hiệu số sửdụng một chuỗi các số logic 0 và 1 Quá trình này được gọi là chuyển đổi tương tự/số Sau

đó tín hiệu dữ liệu sau đó được truyền qua mạng IP Tại điểm cuối nhận, một bộ giải mã sẽchuyển luồng dữ liệu số thành tín hiệu âm thanh và được đưa ra loa Mỗi một thiết bị cuối,thí dụ như điện thoại IP không dây, gồm có bộ mã hóa và giải mã âm thanh, thường đượcgọi là audio “codec”

Hầu hết việc chuyển đổi tương tự/số sử dụng mã hóa PCM, lấy mẫu tín hiệu 8000 lầnmỗi giây Một bộ mã hóa PCM dùng 8 bits để mã hóa cho mỗi một mẫu Kết quả việc mãhóa là tín hiệu số 64Kbps (8000 mẫu/giây x 8bits/mẫu) được gửi qua mạng qua VoIP, kĩthuật này có hiệu quả đối với tín hiệu âm thanh trong khoảng tần số 300Hz-3.400KHz, thí

dụ như giọng nói của con người Tuy nhiên, đối với các tín hiệu có tần số biến đổi trongmột khoảng lớn hơn, như là âm nhạc thì việc lấy mẫu phụ thuộc sự phân bố tần sôs của tínhiệu đó

1.3.2 Video

Video như chúng ta thấy hàng ngày qua việc xem ti-vi, video chỉ đơn thuần là mộtchuỗi các hình ảnh tĩnh (các khung) xuất hiện liên tục tại một tốc độ nhất định để diễn tả lạichuyển động của một vật nào đó trong một khung cảnh Nó cũng có thể bao gồm thêm mộtkênh âm thanh So sánh với tín hiệu thoại, tín hiệu video có nhiều thay đổi hơn về băng tần,

sự thay đổi này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như tốc độ khung video, kích cỡ và độ phângiải hình ảnh, hiệu quả màu sắc là tỉ lệ bit của tín hiệu video Để giảm ảnh hưởng tới dunglượng của mạng LAN không dây, hầu hết các máy quay Wi-Fi chỉ để độ phân giải đối đa là640x480, 15 khung/1s và giới hạn độ sâu của mầu sắc cho mỗi pixel Chất lượng của hìnhảnh từ máy quay Wi-Fi không quá tồi cho việc quan sát những cảnh ít thay đổi hoặc thayđổi chậm, nhưng đối với những mục tiêu di chuyển nhanh hơn như là một chiếc xe đang láitrên đường cao tốc, thì sẽ bị biến dạng hoặc chuyển động chậm vì tốc độ khung là tương

đối chậm Nó không đủ nhanh để chụp toàn bộ chuyển động 30khung/1s sẽ cho ta videotương tự như một chiếc ti-vi và chúng ta có thể xem được các mục tiêu đang di chuyểnnhanh Trong thực tế, con người không thể phát hiện sự khác nhau ở tốc độ khung cao hơn

30 khung/1s

Một luồng video thô, thậm chí một luồng khi đã được xử lí, hoạt động trong phạm viMb/s Vì hầu hết các hệ thống, nhất là các hệ thống vô tuyến đều có dung lượng giới hạncho nên việc sử dụng thiết bị nén video có ý nghĩa quan trọng Nó giúp giảm bớt băngthông yêu cầu cần thiết để hỗ trợ luồng video Thường sử dụng một bộ codec trong máyquay không dây để nén hình ảnh video số trước khi gửi đi

Các thuật toán nén thông thường cho video thường nằm trong chuẩn MPEG (MovingPicture Experts Group) MPEG-4 là thuật toán nén có tổn thất, điều đó có nghĩa trong quátrình nén sẽ làm mất một vài thông tin trong video Tuy nhiên, trong hầu hết các trườnghợp, tổn thất nhỏ này không quan trọng Trong thực tế, hầu hết mọi người không thể nhận

ra sự mất mát này Do đó MPEG-4 là một chuẩn mã hóa tốt cho video

MPEG thực hiện việc nén không phải bởi việc gửi toàn bộ hình ảnh số của mỗi khungvideo Thí dụ, trong một khung cảnh tương đối tĩnh, MPEG có rất ít thông tin mới để gửicho mỗi hình ảnh, do đó nó sẽ không gửi nhiều Chỉ một phần của bức ảnh có thể yêu cầutruyền dẫn dữ liệu để thể hiện sử thay đổi của hình ảnh ngay lập tức chẳng hạn khi người

đó di chuyển đầu hoặc tay Kết quả là tốc độ tín hiệu của luồng video khá thấp

Nếu khung cảnh là động, thí dụ như trong một trận đấu bóng rổ, MPEG phải gửinhiểu dữ liệu cho mỗi hình ảnh vì có nhiều sự thay đổi lớn trong thông tin Sự thay đổi liêntục đòi hỏi nhiều dữ liệu video để tái hiện lại mỗi hình ảnh Đối với ảnh màu, mã hóaMPEG là từ 20:1 cho khung cảnh động tới 300:1 cho khung cảnh tương đối tĩnh

1.3.3 Lưu lượng VoIP

Lưu lượng VoIP bắt đầu khi một người sử dụng điện thoại IP không dây (điểm cuốiA) quyết định thực hiện một cuộc tới một người khác (điểm cuối B) Callmanager nhận yêucầu cuộc gọi này và chuyển yêu cầu đó cho điểm cuối B Quá trình này thiết lập một kếtnối trực tiếp hai điểm cuối VoIP với nhau Khi điểm cuối B trả lời cuộc gọi, cả hai điểmcuối xác định kiểu codec và trao đổi cổng thông tin giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP)

để dễ dành kết nối Sau khi thiết lập một kết nối, sự trao đổi xảy ra giữa hai điểm cuối độclập với Callmanager

Khi một cuộc gọi xảy ra, điểm cuối gửi dữ liệu thoại đã được mã hóa thông qua giaothức RTP (Real-time Transport Protocol) với chuẩn IETF RFC 3550 RTP cung cấp chứcnăng đầu cuối-đầu cuối cho các ứng dụng thời gian thực là thoại và video RTP mở mộtcổng TCP cho luồng âm thanh và một cổng khác cho điều khiển (điều khiển phương tiện vàthông tin phản hồi chất lượng dịch vụ) Nếu video có kèm theo âm thanh, thì luồng âmthanh và video được gửi thông qua các phiên RTP khác nhau Gói RTP có tiêu đề và tảichứa dữ liệu thoại

Với hệ thống VoWLAN, TCP thiết lập kết nối giữa các điểm cuối, nhưng UDP (giaothức gói tin người dùng) được định nghĩa trong IETF RFC 768, mang gói RTP giữa các hệthống cuối Phần lớn các gói của cuộc thoại được truyền qua liên kết vô tuyến là những góiUDP được gửi trong khung dữ liệu 802.11 Trong hầu hết các trường hợp, những khungnày được gửi theo kiểu unicast (được định hướng) giữa hai điểm cuối.

Có rất nhiều chuẩn và giao thức riêng cho việc điều khiển các cuộc gọi qua hệ thống VoIP H323, SCCP (Skinny Client Control Protocol) và SIP (Session Initiation Protocol) lànhững giao thức chủ yếu

1.3.4 Tín hiệu tần số vô tuyến

Cơ bản, gói dữ liệu thoại được gửi qua một liên kết vô tuyến giữa điện thoại IP khôngdây và Access Point gần nhất

Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa nhiều kiểu điều chế, phụ thuộc vào lớp vật lý và tốc

độ dữ liệu trong 802.11 Thông thường việc điều chế một tín hiệu sóng mang bởi việc thayđổi biên độ, tần số hoặc pha của nó như trong hình 1.6 Thí dụ, 802.11b sử dụng PSK (khóadịch pha) Chuẩn 802.11a và 802.11g thực hiện kết hợp điều chế khóa dịch pha và biên độ,thường được gọi là QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

Hình 1.6: Các thuộc tính của một tín hiệu vô tuyến

Các đặc điểm của tín hiệu RF

Tín hiệu vô tuyến có tính tuần hoàn và biến đổi liên tục theo thời gian Tín hiệu củamạng LAN không dây nằm trong khoảng tần số 2,4GHz-5GHz Quá trình điều chế làm chotín hiệu RF chiếm một phần của phổ tần, nó được gọi là băng thông.

FCC (Federal Communications Commission) đã đưa ra quy định cho công suất pháttối đa không cần giấy phép phụ thuộc vào chuẩn đang sử dụng Thí dụ, công suất thu tối đađầu ra cho 802.11b ở nước Mỹ là 1W Thông thường công suất phát cao hơn thì sẽ cho tầmhoạt động rộng hơn

Hầu hết các hệ thống WLAN có tín hiệu RF nằm trong khoảng mW làm cho việc tínhtoán khá khó khăn Dẫn đến việc chuyển sang dBm

dBm = 10log(mW)

Độ lợi

Các thành phần của WLAN có độ lợi khác nhau, độ lợi là độ thay đổi của tín hiệu từmột điểm này tới một điểm khác, đơn giản là mức tín hiệu tại đầu ra của một thiết bị (dBm)trừ đi mức tín hiệu tại đầu vào của thiết bị (dBm) Đơn vị của độ lợi là dB

Sự suy giảm hoặc mất tín hiệu là khái niệm ngược lại với độ lợi Nếu tín hiệu đi từ20dBm tới 17 dBm Tín hiệu thu được bị mất 3dB Nó có thể được biểu diễn là -3dB độlợi Cáp ăng-ten và các chướng ngại vật như là tường, đồ đạc trang trí là nguyên nhân dẫnđến suy giảm tín hiệu

Ăng-ten có độ lợi, ảnh hướng tới hướng của tín hiệu RF Một ăng-ten vô hướngthường có độ lợi 3-6dB tùy thuộc vào thiết kế của nó Những chiếc ăng-ten có độ lợi caohơn thì có tính định hướng hơn và nó có độ rộng chùm hẹp hơn và phạm vi xa hơn Độ lợicủa ăng-ten nhằm mục đích làm cho công suất tín hiệu tập chung hơn vào một hướng

Tỉ lệ tín hiệu/tạp âm (SNR)

Nếu có nhiều nhiễu ở card vô tuyến, thì nó rất khó phục hồi lại tín hiệu, dẫn đến cácbit lỗi và phải truyền lại tín hiệu Một giá trị đo quan trọng của tín hiệu là tỉ lệ nhiễu/tạp âm(SNR) SNR (dB) tại một điểm trong mạng đơn giản là công suất tín hiệu (dBm) trừ đicông suất nhiễu (dBm) Một tín hiệu có công suất -65dBm và công suất nhiễu là -90dBmthì SNR là 25dBm

Bảng 1.1: Sự tương quan của giá trị SNR với hiệu suất của mạng WLAN

> 40 dB Tín hiệu tốt (đủ 5 vạch sóng), kết nối liên tục không ngắt quãng. Lướt web và tải file cực kì nhanh25–40 dB Tín hiệu khá tốt (3-4 vạch sóng), kết nối liên tục không ngắt quãng. Lướt web và tải file khá nhanh15–25 dB Tín hiệu hơi thấp (hai vạch sóng), kết nối liên tục không ngắt quãng. Lướt web và tải file có khi hơi chậm10–15 dB Tín hiệu rất thấp (một vạch sóng), thỉnh thoảng bị Lướt web và tải file thường

SNR Mức tín hiệu (Windows XP) Hiệu suất

5–10 dB Không có tín hiệu và không kết nối được tới AP Không kết nối được với mạngBảng 1.1 gồm một số giá trị SNR và hiệu suất của mạng 802.11b trong khi sử dụnglaptop truy cập vào một trang web và tải dữ liệu Kết quả trong bảng cũng là hiệu suấtthông thường của người sử dụng Việc sử dụng SNR để xác định phạm vi hoạt động củaAccess Point trong tế bào hiệu quả hơn tốc độ dữ liệu hoặc biên độ tín hiệu

1.3.5 Nhiễu vô tuyến

Môi trường vô tuyến trong mạng WLAN rất phức tạp và có nhiều nhiễu ảnh hưởngđến việc truyền thông thoại Do đó thoại qua môi trường WLAN không thể tốt như giảipháp VoIP hữu tuyến Vấn đề lớn nhất của VoWLAN là môi trường WLAN có thể làmgiảm hoặc phá hủy lưu lượng các gói thoại UDP trong khi cuộc gọi xảy ra Khi triển khaimột hệ thống VoWLAN, việc hiểu rõ các loại nhiễu và cố gắng giảm tối đa chúng để tối ưuhóa dung lượng của mạng và chất lượng của cuộc gọi là rất quan trọng

Vùng sóng nghèo:

Vùng phủ sóng của một WLAN là khoảng không nơi mà người sử dụng có thể kết nốitới mạng và sử dụng các ứng dụng Access point góp phần tạo ra vùng phủ sóng này bởiviệc tạo ra các cell chồng lên nhau Thực tế, cell có hình dạng không theo quy luật vì sựkhác nhau về mức độ nhiễu gây lên bởi các môi trường vật lý là khác nhau

Xác định vùng phủ sóng của một Access Point cũng chính là xác định đường biên củanó

Hình 1.7: Vùng phủ sóng

Để xác định đường biên của Access Point chúng ta có thể sử dụng các cách sau:

Dựa vào tốc độ dữ liệu của người sử Chẳng hạn, chúng ta có thể có thể xác địnhđường biên tại tốc độ 11Mbps, điều đó có nghĩa là đường biên tồn tại ở nơi mà tốc độ dữliệu 11Mbps hoặc thấp hơn Ở trong đường biên này mọi người sử dụng có tốc độ là11Mbps Thông thường chúng ta có thể xác định đường biên với bất kì tốc độ nào màAccess Point hỗ trợ.

Nhưng thực tế cho thấy, việc xác định đường biên dựa trên tốc độ không phải là mộtgiải pháp tốt, nhất là đối với các hệ thống dành cho thoại Tuy nhiên đối với các môi trườngtương đối ổn định và ít nhiễu thì chúng ta vẫn có thể sử dụng phương pháp này

Tuy nhiên, một kịch bản đáng chú ý hơn, nhiều người sử dụng cùng ảnh hưởng lẫnnhau Mỗi người có tốc độ 11Mbps với Access point, nhưng nhiễu giao thoa có thể làm chomỗi người phải truyền lại một nửa số khung Nhiễu giao thoa này làm giảm đáng kể tổngthông lượng cho người sử dụng, do đó nó sẽ không hỗ trợ được số cuộc gọi đồng thời yêucầu

Với các ứng dụng thoại, vùng phủ sóng của WLAN sẽ là khoảng không nơi người sửdụng có thể kết nối tới mạng và sử dụng các ứng dụng tại một mức chất lượng xác định.Vùng phủ sóng tín hiệu cho phép một chiếc điện thoại IP kết nối tới Access point và chophép người sử dụng tiếp tục đàm thoại thới một người khác Điều này có nghĩa là bạn cầnchắc chắn rằng khung truyền dẫn lại được giữ ở một mức cho phép (tốt nhất là dưới 1%) và

đủ dung lượng kênh để hỗ trợ đồng thời nhiều cuộc gọi

Dựa vào SNR để xác định đường biên vì trên thực tế thì ngoài nhiễu của môi trườngcòn có nhiễu giao thoa giữa các kênh truyền Cho nên việc sử dụng SNR để xác địnhđường biên của Access Point là một giải pháp khá ổn thỏa

Việc sử dụng SNR để xác định đường biên sẽ làm thu hẹp kích thước của các cell chomỗi access point so với việc sử dụng tốc độ để xác định đường biên Một giá trị SNR chấpnhận được phụ thuộc vào các ứng dụng thực tế, nhưng khoảng 25-30dB thường là giá trị tốtnhất cho việc tối ưu dung lượng của WLAN

Một vấn đề là nhiều hệ thống WLAN có mức độ bao phủ khác nhau Trong một vàivùng, vùng phủ sóng cho một WLAN có thể đủ tốt để cho phép một laptop kết nối khôngdây, nhưng tải dữ liệu từ Internet có thể mất một lượng thời gian khá lớn do mức tín hiệuthấp Kiểu phủ sóng này dẫn đến khả năng truyền dẫn lại cao và tốc độ dữ liệu thấp Tạinhững vùng này chúng ta có thể sử dụng các ứng dụng dữ liệu nhưng khó có thể thực hiệnđược một cuộc gọi chất lượng cao Những vùng này được gọi là vùng tín hiệu nghèo.Vùng tín hiệu nghèo thường được tìm thấy trong các mạng WLAN hiện tại, như tronghình 1.8, các điểm ngoài vùng phủ sóng thường được thấy trong một vùng đặc biệt, nhưcầu thang, thang máy Ở những nơi này người sử dụng gặp khó khăn khi kết nối điện thoại

IP không dây của họ với mạng Do đó, việc xác định một vùng phủ sóng đầy đủ và thiết kếWLAN cẩn thận để cung cấp một tín hiệu đủ mạnh là rất quan trọng

Vùng sóng nghèo rất ít khi cố định, nó thường thay đổi theo thời gian dựa trên sự thayđổi trong môi trường vô tuyến Do đó, chúng ta phải thường xuyên khảo sát, phân tích tínhiệu rất quan trọng để đảm bảo chắc chắn rằng mức tín hiệu đủ mạnh trong tất cả các vùngnơi mà người sử dụng điện thoại IP không dây Phân tích này phải tiến hành bất cứ khi nào

có sự thay đổi lớn về môi trường, tùy theo sự thay đổi này để cấu lại hình mạng

Hình 1.8: Các điểm không có tín hiệu trong vùng phủ sóng

Độ trễ:

Các hệ thống WLAN thường có trễ khá lớn so với hệ thống Nếu hiệu suất sử dụngcao thì trễ sẽ trở lên lớn và dẫn tới nghẽn mạng làm ảnh hưởng tới các ứng dụng khác.Ngược lại, đối với mạng tải nặng trễ không phải là một vấn đề lớn với các ứng dụngchỉ dùng cho dữ liệu, như e-mail hoặc chuyển file Chẳng hạn, người gửi e-mail không cầnquan tâm nếu mất 150ms hoặc 3s để gửi e-mail đó Thường thì người sử dụng không nhận

ra và cùng không mấy khi quan tâm đế độ trễ Tuy nhiên độ trễ này có thể gây ảnh hưởngtới hoạt động của các ứng dụng thoại thời gian thực Trong những trường hợp đặc biệt, kếtnối cuộc gọi có thể bị ngắt hoặc cuộc gọi có tiếng dội và rất khó nghe

Khi người sử dụng di chuyển, điện thoại IP không dây của họ theo định kì sẽ liên kếtlại với Access Point có tín hiệu dẫn đường mạnh hơn Quá trình này hỗ trợ bất kì lưu lượngnào của khung 802.11 Khi một người sử dụng tải một file từ một server qua mạng vôtuyến Quá trình tái liên kết làm ngắt luồng khung dữ liệu trong một khoảng thời gian(thường được gọi là trễ chuyển vùng) trong khi tái liên kết xảy ra, khi tái liên kết hoànthành lưu lượng sẽ được truyền tiếp phần còn lại

Trễ chuyển vùng giữa các access point thường người sử dụng không thấy được vớicác ứng dụng dữ liệu của họ, nhưng nó có thể làm gián đoạn cuộc gọi nếu trễ đủ lớn Tronghầu hết các trường hợp, trễ chuyển vùng giữa các Access point phải ít hơn 100ms để chắcchắn hoạt động của các ứng dụng thoại không bị ảnh hưởng

Mạng mesh là một kết nối giữa các router WLAN, có thể gây thêm trễ ảnh hưởng tớihoạt động của các ứng dụng thoại Thí dụ, một người sử dụng thoại có thể liên kết với nodecủa một mạng mesh gần nhất và kết nối với một người sử dụng đã liên kết với một nodecủa mạng mesh ở xa đó Kết quả là gói thoại sẽ đi qua nhiều node Những hops có thể dẫntới trễ mà không nên có cho các ứng dụng thoại.

Giao thoa các tín hiệu RF

Sự giao thoa của các tín hiệu trong mạng WLAN có thể gây ảnh hưởng tới hiệu suấtcủa các ứng dụng VoWLAN Khi các khung dữ liệu 802.11 chứa các gói thoại vận chuyểngiữa card vô tuyến và Access Point thì sự có mặt của một tín hiệu giao thoa RF có thể gâylên các bit lỗi và dẫn tới phải truyền dẫn lại khung Khi giao thoa ở mức cao, tỉ lệ truyềndẫn lại là tương đối cao Truyền dẫn lại dẫn tới sự hao phí thời gian và làm mất nhiều dunglượng của mạng Trong hầu hết các trường hợp, nguồn giao thoa có thể làm méo dạng âmthanh thoại và làm hạn chế số cuộc điện thoại có thể hoạt động đồng thời Thậm chí nhiễugiao thoa có thể làm nghẽn mạng, nhưng trường hợp này rất ít khi xảy ra

Hầu hết các nguồn nhiễu giao thoa như lò vi sóng, điện thoại không dây, hệ thốngnhảy tần và các mạng WLAN khác đều nằm trong băng tần 802.11b/g 2,4GHz Băng tần802.11a 5GHz gần như không chịu ảnh hưởng từ nhiễu giao thoa Hình 1.9 biểu diễn phổquét cho thấy nhiều loại nguồn nhiễu giao thoa khác nhau

Các lò vi sóng phát ra các tín hiệu nhiễu giao thoa với khoảng cách lên tới 25 feet.Tuy nhiên, những sóng giao thoa này chỉ chiếm khoảng 1/3 của băng tần 2,4GHz phụ thuộcvào loại lò vi sóng Điều này có nghĩa là đối với các Access Point ở gần lò vi sóng ta có thể

sử dụng kênh không bị nhiễu cho Access Point này.Do đó có thể coi nhiễu từ lò vi sóng làmột kênh Tuy nhiên, nhiễu từ lò vi sóng chỉ có khi lò vi sóng hoạt động và điều này xảy rathường không thường xuyên

Hình 1.9: Các nguồn nhiễu giao thoa khác nhau

Do đó, chúng ta phải tiến hành phân tích phổ tần tín hiệu trong môi trường để pháthiện ra các nguồn nhiễu giao thoa và có biện pháp xử lí thích Nếu nhiễu giao thoa tươngđối cao trong băng tần hoạt động của WLAN thì ta có thể bù lại bằng cách đặt các AccessPoint gần nhau và tạo ra một tín hiệu mạnh hơn trong vùng phủ sóng

Giới hạn dung lượng:

Việc sử dụng các ứng dụng dữ liệu trong WLAN sẽ làm ảnh hưởng tới dung lượngsẵn có để hỗ trợ cho các cuộc thoại Nếu không sử dụng thì chỉ có các tín hiệu dẫn đường

và các khung dữ liệu trống 802.11 và các yêu cầu thăm dò xảy ra trên mạng Một vài card

vô tuyến khách gửi một khung dữ liệu trống với bit quản lí công suất đặt trước khi quét cáckênh khác, điều này làm cho các access point đã liên kết với nó chuyển khung dữ liệuđường xuống vào bộ đệm khung dữ liệu đường xuống trong khi card vô tuyến khách đangquét các kênh khác Khi quét, một vài card vô tuyến gửi yêu cầu thăm dò trên mỗi kênh đểnhận câu trả lời từ access point mà ở trong phạm vi của client Một vài client có thể gửi cácgói khác thí dụ như gói DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Tuy nhiên, tất cảcác hoạt động này chỉ chiếm 1% đến 3% dung lượng của access point 802.11g Ở điều kiện

tự do, mạng vô tuyến có thể hỗ trợ tối đa số cuộc gọi VoIP đồng thời

Số cuộc gọi mà mỗi access point có thể hỗ trợ phụ thuộc vào công nghệ không dâyđược chọn Một gói dữ liệu RTP điển hình mang một mẫu thoại 20ms và tổng kích cỡ củagói là 228 bytes (1824 bits) Lưu lượng RTP thường gửi tại 50pps mỗi hướng hoặc 100ppscho một cuộc thoại song công, kết quả là 22.800 bytes mỗi giây (182.400 bps) Thônglượng tối đa theo lý thuyết từ một kênh đơn 802.11b hoạt động tại tốc độ 11Mbps là324.573 bytes/s (2.596.588 bps), nó hỗ trợ tối đa là 14.235 cuộc gọi (324.573/22.800) Tuynhiên, khi kế hoạch triển khai VoIP bạn nên tính xấp xỉ khoảng 60% của tổng dung lượng

Khi việc sử dụng các ứng dụng không thuộc về thoại tăng lên, không còn chỗ cho cáccuộc thoại Dẫn đến, tổng cuộc gọi đồng thời mà access point có thể hỗ trợ sẽ giảm xuống.

Sự suy giảm trong dung lượng cuộc gọi rất khó theo mẫu vì nó phụ thuộc và nhiều yếu tố.Thí dụ, 10 người sử dụng vô tuyến có thể tải file rất lớn từ một web server trên Internet.Việc sử dụng từ những hoạt động trên có thể chỉ chiếm 10% dung lượng nếu tốc độInternet tương đối chậm, nhưng nó có thể là 70% nếu tốc độ Internet cao Một luồng videovới độ phân giải cao có thể chiếm gần hết tổng dung lượng của một access point hoặc nó cóthể chiếm rất ít nếu luồng video có độ phân giải thấp và đã được nén

Bạn cần đo mức sử dụng của một mạng không dây với hiệu suất sử dụng điển hìnhcủa các ứng dụng không thoại là cơ sở cho việc xác định cho dung lượng còn lại để hỗ trợcho các cuộc gọi đồng thời Nếu mức sử dụng của WLAN cao với các lưu lượng khôngphải là VoWLAN, thí dụ như tải file, luồng video thì tỉ lệ truyền dẫn lại sẽ cao hơn Việctruyền dẫn lại có thể chiếm một dung lượng đáng kể trong tổng dung lượng của hệ thống

Sự tồn tại của các WLAN kế cận cũng có thể ảnh hưởng tới dung lượng sẵn có củaWLAN cho việc hỗ trợ các ứng dụng thoại Tuy nhiên, mức độ nhiễu giao thoa tùy thuộcvào hệ thống kênh RF và mức sử dụng của WLAN kế cận Nhiễu này tồn tại nếu accesspoint của mạng kế cận được đặt vào kênh mà chồng lên access point của mạng thoại vàtrong phạm vi ảnh hưởng giữa 2 access point này xảy ra xung đột Hình 1.10 minh họa kịchbản này

Hình 1.10: Nhiễu giao thoa từ WLAN lân cậnVới WLAN lân cận ở trạng thái tự do (không có lưu lượng dữ liệu nào đáng kể), phầnlớn nhiễu giao thoa sẽ đến từ access point lân cận dò đường Nó chỉ chiếm khoảng 2%dung lượng của WLAN Tuy nhiên, nhiễu trở lên nghiêm trọng khi mức sử dụng củaWLAN lân cận tăng lên Nếu một người sử dụng vô tuyến lân cận bắt đầu tải một file, hoạtđộng đó chiếm một phần dung lượng của những người sử dụng và access point gần đó (nếu

cả hai mạng thiết lập các kênh xung đột nhau) Mức độ sử dụng dung lượng trong hệ thốngthoại sẽ xấp xỉ bằng mức độ sử dụng của access point lân cận

Để giảm thiểu ảnh hưởng của WLAN lân cận, việc xác định các kênh đang hoạt độngcủa access point gần đó và tránh sử dụng những kênh này thì xung đột sẽ không xảy ra.Một vài access point, thí dụ như Cisco 1200 hỗ trợ một cấu hình mà nhờ đó các accesspoint sẽ tự động chọn kênh ít xung đột nhất Đặc điểm này làm việc lắp đặt và cấu hình

mạng trở lên dễ hơn Dù chắc chắn rằng access point không thay đổi kênh quá thườngxuyên vì các client đã liên kết với nó, thí dụ như điện thoại IP không dây, để tái liênkết.Việc tái liên kết thường xuyên có thể gây lên ngắt cuộc thoại.

Đa đường:

Nhiễu đa đường xảy ra khi một tín hiệu RF truyền nhiều đường khác nhau khi nótruyền từ một trạm vô tuyến tới một trạm khác Trong khi tín hiệu đang truyền, các chướngngại vật như tường, ghế, bàn và những thứ khác nằm ở trên đường truyền làm cho tín hiệu

bị đẩy đi một hướng khác Một phần của tín hiệu có thể đi trực tiếp đến đích, một phầnkhác có thể đi theo đường khác và tới đích Kết quả là các tín hiệu gặp nhau trễ vì nó phải

đi qua các quãng đường khác nhau để tới đích

Nhiễu đa đường làm cho các kí hiệu thống tin bị chồng lên nhau làm cho phía thu rấtkhó khăn trong việc giải điều chế tín hiệu Nhiều này xảy ra thường xuyên và nó được gọi

là nhiễu ISI (InterSymbol Interference) Vì tín hiệu chứa thông tin được truyền dẫn nênphía khi tiến hành giải điều chế sẽ bị lỗi Nếu trễ đủ lớn, số bít lỗi trong gói sẽ xảy ra Phíathu không thể nhận ra các ký tự và dịch ra các bit tương ứng một cách chính xác Kết quả,trạm phát phải gửi lại các khung bị lỗi

Truyền dẫn lại sẽ làm giảm thông lượng nhất là khi nhiễu đa đường trở lên nghiêmtrọng Sự suy giảm này tùy thuộc vào tình trạng môi trường Thí dụ, tín hiệu 802.11 trongnhà và công sở có thể truyền đa đường và gặp nhau sau trễ 50ns nhưng ngược lại tín hiệutrong một nhà máy có thể gặp nhau sau khoảng 300ns Khi trễ truyền tăng lên, hiệu quả củacell giảm xuống Dựa vào những đánh giá trên thì nhiễu đa đường không phải là vấn đề lớntrong nhà và công sở Tuy nhiên, các máy móc bằng kim loại và các giá đỡ trong nhà máytạo ra rất nhiều sự phản chiếu tín hiệu làm cho tín hiệu đi theo nhiều đường Do đó, phảichú ý tới vấn đề đa đường trong các nhà kho, nhà máy và các khu vực có nhiều các chướngngại vật kim loại

Phân tập ăng-ten có thể giúp chống lại nhiễu đa đường Một Access Point có thể dùngmột hệ thống phân tập ăng-ten trong không gian của nó, bao gồm 2 ăng-ten có thể thay thếcho nhau thu hoặc phát tín hiệu Một access point sẽ nhận tín hiệu trên cả hai ăng-ten, vì đađường và nhiễu giao thoa, các tín hiệu không thể tới cả hai ăng-ten tại cùng một thời điểm

và với độ mạnh như nhau Access point sau đó sẽ thực hiện tính toán để tối ưu hóa tín hiệunhận được Lợi ích chính của hệ thống phân tập ăng-ten là tăng phạm vi vùng phủ sóng vàtín hiệu thu

1.4 Kết luận

Trong chương này chúng ta đã tìm hiểu sơ qua về thoại qua mạng LAN không dây(VoWLAN), mô hình cơ bản, các thiết bị trong mạng Chương này cũng cho chúng ta mộtcái nhìn cơ bản về tín hiệu trong VoWLAN và những ảnh hưởng dẫn tới làm giảm chấtlượng của mạng Có thể nói VoWLAN là một công nghệ còn khá mới mẻ, nó là sự kết hợp

của hai công nghệ VoIP và WLAN, đây đều là những công nghệ đang phát triển rất mạnh

mẽ, do đó VoWLAN cũng sẽ hứa hẹn với nhiều tiềm năng rất lớn

Giải pháp VoWLAN có tính linh động cao, phạm vi phủ sóng tương đối rộng, nó tạo

ra một hướng đi mới trong lĩnh vực thoại di động nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao củacon người

Chương II: CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN CỦA VoWLAN

2.1 Công nghệ VoIP

2.1.1 Tổng quan về VoIP

Năm 1995 hãng Vocaltec đã thực hiện truyền thoại qua Internet, lúc đó kết nối chỉgồm một PC cá nhân với các trang thiết bị ngoại vi thông thường như card âm thanh,headphone, mic, telephone line, modem phần mềm này thực hiện nén tín hiệu thoại vàchuyển đổi thông tin thành các gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường Internet

Mặc dù chất lượng chưa được tốt nhưng chi phí thấp so với điện thông thường đã trở thành yếu tố cạnh tranh và giúp nó tồn tại

Bắt đầu phát triển lớn mạnh và kéo theo việc ra đời của các tổ chức chuẩn hoá liênquan như ITU có các chuẩn sau H.250.0, H.245, H.225 (Q.931): cho quản lý; H.261, H.263cho mã hoá video; các chuẩn G cho xử lý thoại…Có rất nhiều chuẩn nhưng đang có xuhướng hội tụ thành hai chuẩn H.323 của ITU và SIP của IETF

Voice over IP: được hiểu là công nghệ truyền thoại qua môi trường IP Vì đặc điểmcủa mạng gói là tận dụng tối đa việc sử dụng băng thông mà ít quan tâm tới thời gian trễlan truyền và xử lý trên mạng, trong khi tín hiệu thoại lại là một dạng thời gian thực, chonên người ta đã bổ sung vào mạng các phần tử mới và thiết kế các giao thức phù hợp để cóthể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng Nó không chỉ truyền thoại mà còn truyềncho các dịch vụ khác như truyền hình và dữ liệu

2.1.1.2 Ưu nhược điểm của VoIP

Về mặt kĩ thuật điện thoại IP có những ưu nhược điểm sau:

Nhược điểm:

Nhược điểm chính của điện thoại IP chính là chất lượng dịch vụ Các mạng số liệuvốn dĩ không phải xây dựng với mục đích truyền thoại thời gian thực, vì vậy khi truyềnthoại qua mạng số liệu cho chất lượng cuộc gọi thấp và không thể xác định trước được Sở

mát thông tin trong mạng hoàn toàn có thể xảy ra Một số yếu tố làm giảm chất lượng thoạinữa là kỹ thuật nén để tiết kiệm đường truyền Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì kĩthuật nén càng phức tạp, cho chất lượng không cao và đặc biệt là thời gian xử lí sẽ lâu, gâytrễ.

Một nhược điểm khác của thoại IP là vấn đề tiếng vọng Nếu như trong một mạngthoại, do trễ ít nên tiếng vọng không ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nêntiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại Vì vậy, tiếng vọng là một vấn đề cầnphải giải quyết trong điện thoại IP

2.1.3 Kiến trúc mạng VoIP

Hình 2.1: Điện thoại PSTN và VoIPHình 2.1 biểu diễn sự phân loại ở tầng cao của kiến trúc VoIP Nó bao gồm bốn điểmcuối truyền thông, hai trong số chúng là thiết bị PSTN (A và B) và 2 cái còn lại là thiết bịInternet (C và D) Chú ý rằng một thiết bị PSTN thường là một chiếc điện thoại trong khimột thiết bị Internet có thể là phần mềm chạy trên PC hoặc là một thiết bị tách rời như mộtchiếc VoIP cầm tay Bây giờ hãy xem xét các tình huống sau:

Cuộc gọi C-D

Trong tình huống này, cả hai điểm cuối là thiết bị Internet và do đó cuộc thoại khôngbao giờ dời khỏi tên miền IP Các giao thức báo hiệu thường sử dụng là điểm-điểm cho kếtnối trực tiếp, SIP hoặc H323

Cuộc gọi A-D

Trong trường hợp này, chúng ta có hai điểm cuối, một là thiết bị Internet và một làthiết bị PSTN Để cho phép truyền thông giữa thiết bị VoIP và thiết bị PSTN thì phải sửdụng một cổng VoIP

Ở đây, gateway (cổng) là một thực thể logic nó kết nối giữa hai mạng khác nhau, thí

dụ như PSTN và IP trong trường hợp của VoIP Cổng có thể được phân loại dựa trên cáctiêu chuẩn khác nhau Dựa trên chức năng một cổng có thể là cổng báo hiệu hoặc cổngphương tiện Cổng báo hiệu bảo đảm kết nối giữa báo hiệu VoIP và báo hiệu PSTN Nóthực hiện chức năng này bằng cách phiên dịch lệnh báo hiệu PSTN thành bản tin báo hiệu

tương ứng trong VoIP Mặt khác cổng phương tiện chịu trách nhiệm bảo đảm rằng tuyếnthoại từ vùng PSTN (A-1) tới vùng IP (1-D) được xuyên suốt

Một sự phân loại khác của cổng là dựa trên kích thước/dung lượng của cổng Mộtcổng mạng khu dân cư được triển khai tại doanh nghiệp của khách hàng Điện thoại hữutuyến kết nối tới tổng đài này qua RJ45 và tổng đài này kết nối tới Internet Những thiết bịnày cho phép người sử dụng dùng điện thoại PSTN thông thường và thực hiện cuộc gọi quaVoIP thay vì PSTN Một thí dụ là Gateway-1 trong hình 2.1 Cuối cùng là cổng chuyểntiếp, là cổng có dung lượng rất cao, thường được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ đểchuyển các cuộc gọi từ PSTN tới mạng IP Trong hình 2.1, Gateway-1 có thể là một cổngmạng khu dân cư đặt tại A

Cuộc gọi A-B

Trong trường hợp này chúng ta có hai điểm cuối là PSTN Thường thì một cuộc gọi

sẽ hoàn toàn được truyền đi trong mạng PSTN Tuy nhiên, các nhà cung cấp dịch vụ điệnthoại trong hình 2.1 quyết định triển khai Gateway-2 trung kế để chuyển cuộc gọi thoại tớiInternet Cuộc gọi được truyền đi như là VoIP giữa các cổng 1 và 2 và chuyển mạch điệnthoại giữa A và 1, B và 2

Chú ý rằng trong hình 2.1, chúng ta giả thuyết rằng Gateway-1 và 2 đóng vai trònhư là cổng báo hiệu và cổng phương tiện

2.1.4 Các giao thức báo hiệu

Hình 2.2: Mạng VoIP và các giao thức sử dụng trong mạng

2.1.4.1 MGCP

MGCP (Media Gateway Control Protocol) được sử dụng để liên lạc giữa các thànhphần riêng lẻ của 1 VoIP gateway tách rời Đây là 1 giao thức được bổ sung cho 2 giaothức SIP và H.323 Với MGCP, MGC server có khả năng quản lý các cuộc gọi và các cuộc

Bảng 2.1: Bản tin báo hiệu MGCP:

Msg Type direction Purpose

RQNT CMS  RG CMS sử dụng để thông báo cho RG

NTFY RG  CMS RG sử dụng để thông báo sự kiện tới CMS

AUDIT CMS  RG CMS sử dụng để xác định dung lượng trạng thái

của RGMDCX CMS  RG CMS sử dụng để thay đổi kết nối, nó có thể bao

Có thể hiểu, trong mô hình MGCP, các MG chú trọng vào chức năng phiên dịch tínhiệu âm thanh, trong khi SW đảm nhận chức năng xử lý báo hiệu và cuộc gọi

MGCP là 1 giao thức master/slave với các ràng buộc chặt chẽ giữa MG (end point) vàMGC (server)

2.1.4.2 Megaco/H248

Có nguồn gốc từ MGCP và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp Sự pháttriển MEGACO/H.248 bao gồm việc hỗ trợ đa phương tiện và các dịch vụ hội thoại nângcao đa điểm (Multipoint Conferencing Enhanced Services), các cú pháp lập trình đượcnâng cao nhằm tăng hiệu quả cho các tiến trình đàm thoại, hỗ trợ cả việc mã hoá text vàbinary và thêm vào việc mở rộng các định nghĩa cho các packets

Megaco đưa ra những cơ cấu bảo mật (Security Mechanisms) trong các cơ cấu truyềntải cơ bản như IPSec H.248 đòi hỏi sự thực thi đầy đủ của giao thức H.248 kết hợp sự bổsung của IPSec khi hệ điều hành (OS) và mạng truyền vận (Transport Network) có hỗ trợIPSec

Giao thức cung cấp các câu lệnh để xử lý các thực thể logic trong mô hình kết nối của giaothức, Context và Termination Dưới đây là tổng quan về các lệnh:

 Add: Lệnh để thêm một Termination vào một Context Lệnh Add với Termination đầu

tiên được sử dụng để tạo một Context

 Modify: Dùng để điều chỉnh các thuộc tính, sự kiện và tín hiệu của một Termination.

 Subtract: Để ngắt một Termination khỏi Context của nó và trở về các thống kê về

hoạt động của Termination trong Context Lệnh Subtract đối với Termination cuốicùng trong một Context sẽ xoá Context đó

 Move: Lệnh này tự động chuyển một Termination tới một Context khác.

 AuditValue: Lệnh này trả về trạng thái hiện tại của các thuộc tính, sự kiện, tín hiệu và

thống kê của các Termination

 AuditCapabilities: Trả về tất cả các giá trị có thể cho các thuộc tính, sự kiện và tín

hiệu của các Termination được MGW cho phép

 Notify: Cho phép MGW thông báo tới MGC về hoạt động của các sự kiện trong MGW.

 ServiceChange: Cho phép MGW thông báo tới MGC rằng một Termination hay một

nhóm Termination bị đưa ra ngoài dịch vụ hay vừa trở lại dịch vụ ServiceChange cũngđược sử dụng để MGW thông báo về độ khả dụng của nó tới MGC (đăng ký) và đểthông báo cho MGC về nguy cơ khởi động lại hoặc đã khởi động lại toàn bộ của MGW.MGC có thể gửi lệnh ServiceChange tới MGW để thông báo về việc chuyển giao điềukhiển MGW cho một MGC khác MGC cũng có thể sử dụng ServiceChange để yêu cầuMGW đưa một Termination hay một nhóm Termination vào trong hay ngoài dịch vụ

2.1.4.3 H323

H.323: là giao thức được phát triển bởi ITU-T (International TelecommunicationUnion Telecommunication Standardization Sector) H.323 phiên bản 1 ra đời vào khoảngnăm 1996 và 1998 phiên bản thế hệ 2 ra đời H.323 ban đầu được sử dụng cho mục đíchtruyền các cuộc hội thoại đa phương tiện trên các mạng LAN, nhưng sau đó H.323 đã tiếntới trở thành 1 giao thức truyền tải VoIP trên thế giới Giao thức này chuyển đổi các cuộchội thoại voice, video, hay các tập tin và các ứng dụng đa phương tiện cần tương tác vớiPSTN Là giao thức chuẩn, bao trùm các giao thức trước đó như H.225, H.245, H.235, …Các thành phần hoạt động trong giao thức H.323: có 4 thành phần:

Terminal: là 1 PC hay 1 IP phone đang sử dụng giao thức H.323.

Gateway: Là cầu nối giữa mạng H.323 với các mạng khác như SIP, PSTN, …

Gateway đóng vai trò chuyển đổi các giao thức trong việc thiết lập và chấm dứt các cuộcgọi, chuyển đổi các media format giữa các mạng khác nhau

GateKeeper: đóng vai trò là những điểm trung tâm (Focal Points) trong mô hình

mạng H.323 Các dịch vụ nền sẽ quyết định việc cung cấp địa chỉ (Addressing),phân phátbăng thông (bandwidth), cung cấp tài khoản, thẩm định quyền (Authentication) cho cácterminal và gateway…

Mutipoint control unit (MCU): hỗ trợ việc hội thoại đa điểm (conference) cho các

máy terminal (3 máy trở lên) trong mạng H.323

Phương thức hoạt động của H.323 network:

Khi 1 phiên kết nối được thực hiện, việc dịch địa chỉ (address translation) sẽ được 1gateway đảm nhận Khi địa chỉ IP của máy đích được xác nhận, 1 kết nối TCP sẽ đượcthiết lập từ địa chỉ nguồn tới người nhận thông qua giao thức Q.931 (là 1 phần của bộ giaothức H.323) Ở bước này, cả 2 nơi đều tiến hành việc trao đổi các tham số bao gồm các

tham số mã hoá (encoding parameters) và các thành phần tham số liên quan khác Các cổngkết nối và phân phát địa chỉ cũng được cấu hình 4 kênh RTCP và RTP được kết nối, mỗikênh có 1 hướng duy nhất RTP là kênh truyền dữ liệu âm thanh (voice data) từ 1 thực thểsang 1 thực thể khác Khi các kênh đã được kết nối thì dữ liệu âm thanh sẽ được phát thôngqua các kênh truyền này thông qua các RTCP instructions.

2.1.4.4 SIP

SIP: (Session Initiation Protocol) được phát triển bởi IETF (Internet Engineering TaskForce) MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) Working Group (theo RFC3261) Đây là 1 giao thức kiểu diện ký tự (text-based protocol-khi client gửi yêu cầu đếnServer thì Server sẽ gửi thông tin ngược về cho Client), đơn giản hơn giao thức H.323 Nógiống với HTTP, hay SMTP Gói tin (messages) bao gồm các header và phần thân(message body) SIP là 1 giao thức ứng dụng (application protocol) và chạy trên các giaothức UDP, TCP và STCP

Các thành phần trong mạng SIP:

Cấu trúc mạng của SIP cũng khác so với giao thức H.232 Một mạng SIP bao gồmcác End Points, Proxy, Redirect Server, Location Server và Registrar Người sử dụng phảiđăng ký với Registrar về địa chỉ của họ Những thông tin này sẽ được lưu trữ vào mộtExternal Location Server Các gói tin SIP sẽ được gửi thông qua các Proxy Server hay cácRedirect Server Proxy Server dựa vào tiêu đề “to” trên gói tin để liên lạc với server cầnliên lạc rồi gửi các gói cho máy người nhận Các Redirect Server đồng thời gửi thông tin lạicho người gửi ban đầu

Phương thức hoạt động của mạng SIP:

SIP là mô hình mạng sử dụng kiểu kết nối 3 hướng (3 way handshake method) trênnền TCP Ví dụ trên, ta thấy một mô hình SIP gồm 1 Proxy và 2 end points SDP (SessionDescription Protocol) được sử dụng để mang gói tin về thông tin cá nhân (ví dụ như tênngười gọi) Khi Bob gửi một INVITE cho proxy server với một thông tin SDP ProxyServer sẽ đưa yêu cầu này đến máy của Alice Nếu Alice đồng ý, tín hiệu “OK” sẽ đượcgửi thông qua định dạng SDP đến Bob Bob phản ứng lại bằng một “ACK” - tin báo nhận.Sau khi “ACK” được nhận, cuộc gọi sẽ bắt đầu với giao thức RTP/RTCP Khi cuộc điệnđàm kết thúc, Bob sẽ gửi tín hiệu “Bye” và Alice sẽ phản hồi bằng tín hiệu “OK” Khác vớiH.232, SIP không có cơ chế bảo mật riêng SIP sử dụng cơ chế thẩm định quyền của HTTP( HTTP digest authentication), TLS, IPSec và S/MIME (Secure/Multipurpose Internet MailExtension) cho việc bảo mật dữ liệu

2.2 Công nghệ WLAN

2.2.1 Tổng quan về WLAN

Wireless LAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi nhỏnhư một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học Nó là loại mạng linh hoạt có

khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng WLAN ra đời và bắt đầu pháttriển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal CommunicationsCommission) Wireless LAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại để truyền vànhận dữ liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các cấu trúc khác mà khôngcần cáp Wireless LAN cung cấp tất cả các chức năng và các ưu điểm của một mạngLAN truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưng lại không bị giới hạn bởi cáp.Ngoài ra WLAN còn có khả năng kết hợp với các mạng có sẵn, Wireless LAN kết hợprất tốt với LAN tạo thành một mạng năng động và ổn định hơn Wireless LAN là mạngrất phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơicông cộng, khách sạn, văn phòng Trong những năm gần đây, những ứng dụng viếtcho mạng không dây ngày càng được phát triển mạnh như các phầm mềm quản lý bánhàng, quản lý khách sạn càng cho ta thấy được những lợi ích của Wireless LAN.

Wireless LAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học, ytế: 2.4GHz và 5GHz) vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng như khôngcần cấp giấy phép sử dụng Sử dụng Wireless LAN sẽ giúp các nước đang phát triểnnhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây dựng hạ tầng viễnthông một cách thuận lợi và ít tốn kém

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theo các chuẩnkhác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN2, IEEE 802.11b,IEEE 802.11a, 802.11g (Wi-Fi), …trong đó mỗi chuẩn có một đặc điểm khác nhau.IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm vi tương đối nhỏ: IrDA (1m),OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và đồ hình mạng (topology) là dạng peer-to-peer tức

là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị trung gian nào Ngược lại,HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho kết nối phạm vi rộng hơn khoảng100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực tiếp, kết nối dạng mạng cơ sở (sử dụngAccess Point) Với khả năng tích hợp với các mạng thông dụng như (LAN, WAN),HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng mạngLAN

2.2.1.1 Ưu nhược điểm của WLAN

Ưu điểm

Mạng không dây không dùng cáp cho các kết nối, thay vào đó, chúng sửdụng sóng Radio Ưu thế của mạng không dây là khả năng di động và sự tự do,người dùng không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối Những ưu điểm của mạngkhông dây bao gồm:

 Khả năng di động và sự tự do- cho phép kết nối bất kì đâu

 Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối

 Dễ lắp đặt và triển khai

 Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà.

 Giảm chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống

 Với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cáp như tòa nhà củ, không

có khoảng không gian để thi công cáp hoặc thuê chổ để đặt văn phòng,…vv

 Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệ thống có dây

vì tính linh động và nâng cấp cao

Nhược điểm

Nhiễu:

Nhược điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu sóng radio

do thời tiết, do các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn (như các nhà cao tầng, địahình đồi núi…)

Bảo mật:

Đây là vấn đề rất đáng quan tâm khi sử dụng mạng không dây Việc vô tình truyền

dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông qua lớp vật lý điều khiển khiến ngườikhác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép Tuy nhiên Wireless LAN cóthể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng mã tuỳ thuộc vào mức độbảo mật mà người dùng yêu cầu Ngoài ra người ta có thể sử dụng việc mã hóa dữ liệucho vấn đề bảo mật

2.2.2 Mô hình WLAN

Hai mô hình cơ bản sử dụng cho Wireless LAN là Ad-hoc và mạng cơ sở hạ tầng(infrastructure) Hai mô hình này có sự khác biệt nhau rõ ràng về giới hạn khônggian sử dụng, các quản lý mạng, kiến trúc mạng

2.2.2.1 Mô hình Ad-hoc (IBSS-Independent Basic Service Set)

Hình 2.3: Mô hình Ad hoc

Ad-hoc là mô hình mạng mà trong đó chỉ bao gồm các máy trạm, không cóAccess Point Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng Mô hìnhnày rất thích hợp cho việc kết nối một nhóm nhỏ các thiết bị và không cần phải giao tiếpvới các hệ thống mạng khác.

2.2.2.2 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set)

Infrastructure BSS là một mô hình mở rộng của một mạng Wireless LAN đã cóbằng cách sử dụng Access Point Access Point đóng vai trò vừa là cầu nối của mạngWLAN với các mạng khác vừa là trung tâm điều khiển sự trao đổi thông tin trong mạng.Access Point giúp truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị trong một vùng lớn hơn.Phạm vi và số thiết bị sử dụng trong mạng cơ sở hạ tầng tuỳ thuộc vào chuẩn sử dụng

và sản phẩm của các nhà sản xuất Trong mô hình mạng cơ sở hạ tầng có thể có nhiềuAccess Point để tạo ra một mạng hoạt động trên phạm vi rộng hay chỉ có duy nhất mộtAccess Point cho một phạm như trong một căn nhà, một toà nhà Mạng cơ sở hạ tầng cóhai lợi thế chính so với mạng độc lập IBSS:

Infrastructure được thiết lập phụ thuộc vào tầm hoạt động của AP Vì vậy, muốnthiết lập Wireless LAN tất cả các thiết bị di động bắt buộc phải nằm trong vùng phủsóng của AP và mọi công việc giao tiếp mạng đều phải thông qua AP Ngược lại, kếtnối trực tiếp IBSS trong mạng ad-hoc giúp hạn chế thông tin truyền và nhận của mạngnhưng chi phí lại gia tăng ở tầng vật lý bởi vì tất các thiết bị đều luôn luôn phải duy trì kếtnối với tất cả các thiết bị khác trong vùng dịch vụ

Hình 2.4: Mô hình InfrastructureTrong mạng cơ sở hạ tầng, AP còn cho phép các station chuyển sang chế độ tiếtkiệm năng lượng Các AP được thông báo khi một station chuyển sang chế độ tiếtkiệm năng lượng và tạo frame đệm cho chúng Các thiết bị chú trọng sử dụng năng lượng(Battery-operated) có thể chuyển bộ thu phát tín hiệu của mình sang chế độ nghỉ và khi

2.2.2.3 Extended Service Set (ESS)

Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kỳ thông qua ESS.Một ESS là một tập hợp của các Infrastructure BSS nơi mà các Access Point giao tiếpvới nhau để chuyển lưu lượng từ một BSS tới một BSS khác để làm cho việc di chuyển

dễ dàng của các trạm giữa các BSS

Hình 2.5: Mô hình ESSAccess Point thực hiện việc giao tiếp thông qua hệ thống phân phối Hệ thốngphân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point mà nó xác định đích đến cho lưulượng được nhận từ một BSS Hệ thống phân phối xác định lưu lượng nên được tiếpsóng trở lại một đích đến trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống phân phối tớimột Access Point khác, hoặc gửi tới mạng có dây tới đích đến không nằm trong ESS.Các thông tin nhận bởi Access Point từ hệ thống phân phối được truyền tới BSS để đượcnhận bởi trạm đích

2.2.3 Các thiết bị cơ bản của mạng WLAN

2.2.3.1 Card mạng không dây (Wireless NIC)

Card mạng không dây giao tiếp máy tính với mạng không dây bằng cách điềuchế tín hiệu dữ liệu với chuỗi trải phổ và thực hiện một giao thức truy nhập cảm ứngsóng mang Máy tính muốn gửi dữ liệu lên trên mạng, card mạng không dây sẽ lắngnghe các truyền dẫn khác Nếu không thấy các truyền dẫn khác, card mạng sẽ phát ramột khung dữ liệu Trong khi đó, các trạm khác vẫn liên tục lắng nghe dữ liệu đến,chiếm khung dữ liệu phát và kiểm tra xem địa chỉ của nó có phù hợp với địa chỉ đíchtrong phần Header của khung phát bản tin hay không Nếu địa chỉ đó trùng với địa chỉcủa trạm, thì trạm đó sẽ nhận và xử lý khung dữ liệu được, ngược lại trạm sẽ thải hồikhung dữ liệu này