CôNG NGHệ WIFI pot

Lời giới thiệu Hiện nay các nhu cầu về dịch vụ di động không chỉ dừng lại ở dịch vụ thoại truyền thống mà còn có sự phát triển nhanh và mạnh các nhu cầu về dịch vụ số liệu di động đặc biệt là dịch vụ truy cập Internet di động, khiến cho nhà sản xuất và khai thác mạng phải tìm kiếm các kiến trúc mạng mới trên cơ sở kiến trúc hạ tầng truyền thống để giảm giá thành và đơn giản hoá việc xây dựng các mạng đa dịch vụ, đa phương tiện. Các mạng 2G đã phục vụ khá tốt nhu cầu thoại thông thường và một số ứng dụng thế hệ 2 như SMS hay truy nhập Internet bằng công nghệ WAP. Nhưng khi người sử dụng đòi hỏi các dịch vụ như điện thoại video hay truy cập Internet tốc độ cao thì chúng hoàn toàn không thể đáp ứng được. Bên cạnh đó, các hệ thống thông tin di động hiện nay là các hệ thống băng hẹp chỉ cung cấp được chất lượng thông tin hạn chế, nhất là đối với nhu cầu truyền số liệu nhưng giá cước cao. Sự phát triển của các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy tính bảng vv…càng thúc đẩy nhu cầu truyền dữ liệu di động trong khi đó mạng điện thoại di động thế hệ thứ ba (3G) vốn được coi là giải pháp của tương lai cho các dịch vụ truyền thông đa phương tiện di động lại chưa sẵn sàng nhập cuộc. Bối cảnh này đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi một lớp mạng di động không dây mới. Đó là mạng cục bộ vô tuyến WLAN (Wireless Local Area Network). Mạng WLAN sẽ đáp ứng kịp thời nhu cầu về truyền số liệu không dây tốc độ cao với giá thành hạ và độ linh hoạt cao, triển khai nhanh chóng. Các công nghệ Wi-fi dựa trên chuẩn IEEE 802.11b xây dựng cho WLAN được là chìa khoá giúp các nước đang phát triển đi tắt đón đầu, đuổi kịp các nước phát triển trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Trong quá trình làm báo cáo, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy Phan Tử Thụ cùng các Thầy cô trong khoa để em hoàn thành tốt bài báo cáo này. Hà Nội, ngày…tháng…năm 2012 Sinh viên ; Hà Văn Siến 1 I .TỔNG QUAN VỀ WLAN Mạng WLAN là một hệ thống truyền thông số liệu linh hoạt được thực hiện trên sự mở rộng của mạng LAN hữu tuyến. Mạng WLAN sử dụng sóng vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu, tối thiểu hoá việc kết nối sử dụng dây dẫn, vì vậy WLAN kết hợp được việc kết nối truyền số liệu với tính di động của người sử dụng. Sử dụng băng tần ISM 2,4 GHz. Vùng phủ sóng của WLAN trong phạm vi khuôn viên trường đại học hoặc toà nhà văn phòng. Sự ra đời của các cầu nối WLAN đã đem lại nhiều lợi ích về khả năng di động và khai thác mạng linh hoạt. Với mạng WLAN, người dùng có thể truy cập các thông tin dùng chung mà không cần tìm chỗ cắm thiết bị và các nhà quản lý mạng có thể thiết lập hoặc làm tăng thêm mạng lưới mà không cần lắp đặt hoặc di chuyển hệ thống dây. WLAN còn cho năng suất lưu lượng tăng, thuận tiện, lợi thế về chi phí so với các hệ thống mạng hữu tuyến truyền thống. Mạng WLAN có các ưu điểm: - Tính di động làm tăng hiệu quả và dịch vụ - Nhanh chóng và đơn giản trong lắp đặt - Giảm giá thành khi vận hành - Khả năng nâng cấp I.1.CÂU HÌNH MẠNG WLAN Mạng WLAN thường có ba loại cấu hình cơ bản sau: 1. Mạng WLAN độc lập hay còn gọi là mạng Ad Hoc (hình 1): các nút di động (máy tính laptop) tập trung lại trong một không gian nhỏ để 2 hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng. Các nút di động trao đổi thông tin trực tiếp với nhau thông qua các bộ biến đổi vô tuyến, không cần phải quản trị mạng. Vì các mạng ad-hoc này có thể thực hiện nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không cần một công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào vì vậy nó rất thích hợp để sử dụng trong các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời. Tuy nhiên chúng có thể có những nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều phải nghe được lẫn nhau. Hình 1 - Mạng Ad Hoc 2. Mạng WLAN cơ sở (hình 2): bao gồm các điểm truy nhập AP 3 (Access Point) gắn với mạng đường trục hữu tuyến và giao tiếp với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell (Phạm vi phủ sóng của một AP được gọi là một cell ). AP đóng vai trò điều khiển cell và điều khiển lưu lượng tới mạng. Các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các AP.Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15 % cho phép các trạm di động có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất. Các trạm di động sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối. Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng, quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng. Tuy nhiên giao thức đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nút khác nằm trong cùng vùng với điểm truy nhập như trong cấu hình mạng WLAN độc lập. Trong trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút phát gốc và sau đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng trễ truyền 4 dẫn. Hình 2 – Mạng cơ sở 3. Mạng WLAN mở rộng (hình 3 ) phạm vi di động tới một phạm vi bất kì thông qua ESS. Một ESSs là một tập hợp các BSSs nơi mà các Access Point giao tiếp với nhau để chuyển lưu lượng từ một BSS này đến một BSS khác để làm cho việc di chuyển dễ dàng của các trạm giữa các BSS, Access Point thực hiện việc giao tiếp thông qua hệ thống phân phối. Hệ thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point mà nó xác định đích đến cho một lưu lượng được nhận từ một BSS. Hệ thống phân phối được tiếp sóng trở lại một đích trong cùng một BSS, chuyển tiếp trên hệ thống phân phối tới một Access Point khác, hoặc gởi tới một mạng có dây tới đích không nằm trong ESS. Các thông tin nhận 5 bởi Access Point từ hệ thống phân phối được truyền tới BSS sẽ được nhận bởi trạm đích. Hình 3 – Mạng mở rộng I.2 BĂNG TẦN SỬ DỤNG 6 Tần số vô tuyến được sử dụng để truyền dẫn là yếu tố rất quang trọng đối với mạng WLAN. WLAN được cấp phát băng tần ISM trong 3 dải tần số không cần đăng ký sử dụng sau: 900 MHz, 2.4 GHz, và 5 GHz. 1. Băng tần ISM 900 MHz Băng tần ISM 900 MHz được FCC định nghĩa là một dãy tần số từ 902 MHz đến 928 MHz. Băng tần này còn có thể được định nghĩa dưới dạng dãy tần số 915 MHz ± 13 MHz. Tuy băng tần ISM 900 MHz đã được sử dụng và triển khai cho wireless LAN nhưng dần dần nó đã bị “từ bỏ” bởi sự lựa chọn những tần số khác có băng thông và thông lượng truyền dẫn cao hơn. Ngày nay, vẫn còn một số thiết bị wireless sử dụng băng tần ISM 900 MHz như là: hệ thống wireless camera, điện thoại trong nhà sử dụng wireless. Các tổ chức sử dụng băng tần ISM 900 MHz trong việc triển khai wireless LAN nhận thấy rằng họ phải tốn rất nhiều tiền để thay thế những thiết bị wireless sử dụng băng tần ISM 900 MHz cũ hay là bị trục trặc về kỹ thuật. Một card radio sử dụng băng tần ISM 900 MHz có giá lên đến hơn $800 mà chỉ có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa được khoảng 1Mbps. Trong khi đó, nếu đem so sánh 1 card wireless sử dụng chuẩn 802.11b có thể hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 11Mbps chỉ có giá khoảng trên dưới $100. Ngoài ra, việc tìm kiếm những phụ kiện thay thế tương thích cho các thiết bị sử dụng băng tần ISM 900MHz cũng rất khó khăn. 2. Băng tần ISM 2.4 GHz Băng tần này được sử dụng bởi tất cả các thiết bị wireless dựa theo chuẩn 802.11, 802.11b và 802.11g và được xem là băng tần được sử dụng khá 7 phổ biến. FCC định nghĩa ra băng tần ISM 2.4 GHz là dãy tần số từ 2.4000GHz đến 2.5000GHz (hay 2.4500 GHz ± 50 MHz). Các thiết bị wireless LAN thực sự chỉ sử dụng dãy tần số từ 2.4000 GHz đến 2.4835 GHz . Lý do chính cho sự giới hạn này là do FCC chỉ định nghĩa ra công suất cho phép các thiết bị wireless hoạt động trong dãy trên trong băng tần ISM 2.4GHz mà thôi. 3. Băng tần ISM 5.8 GHz Băng tần này còn được gọi là băng tần ISM 5 GHz. Băng tần ISM 5.8 GHz có dãy tần số từ 5.725 GHz đến 5.875 GHz và tạo ra băng thông 150 MHz. Băng tần ISM 5.8 GHz không được chỉ định để sử dụng cho các thiết bị wireless LAN. Nó chồng chập lên một tần số “license-free” khác đó là tần số Upper UNII 5 GHz được sử dụng cho wireless LAN. I.3. CÁC CHUẨN CHO WLAN Chuẩn 802.11 Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã giới thiệu một chuẩn đầu tiên cho WLAN. Chuẩn này được gọi là 802.11 sau khi tên của nhóm được thiết lập nhằm giám sát sự phát triển của nó. Tuy nhiên, 802.11chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps – quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng. Với lý do đó, các sản phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không được sản xuất. Chuẩn 802.11b 8 IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào năm 1999, đó chính là chuẩn 802.11b. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương quan với Ethernet truyền thống. 802.11b sử dụng tần số vô tuyến (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.11. Các hãng thích sử dụng các tần số này để chi phí trong sản xuất của họ được giảm. Các thiết bị 802.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết bị điện thoại không dây (kéo dài), lò vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.4 GHz. Mặc dù vậy, bằng cách cài đặt các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng xuyên nhiễu này. - Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt và không dễ bị cản trở. - Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất; các ứng dụng gia đình có thể xuyên nhiễu. Bảng 1.1 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11b Ngày phát hành Tần số Tốc độ truyền Tốc độ truyền (Max) Phạm vi (Trong nhà) 7/1999 2.4 GHz 4.5 Mbit/s 11 Mbit/s ~35 m Chuẩn 802.11a Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng thứ cấp cho chuẩn 802.11 có tên gọi802.11a. Vì 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a 9 được tạo sau 802.11b. Tuy nhiên trong thực tế, 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời. Do giá thành cao hơn nên 802.11a chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp còn 802.11b thích hợp hơn với thị trường mạng gia đình. 802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps và sử dụng tần số vô tuyến 5GHz. Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.11b. Với tần số này, các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác hơn. Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công nghệ này không thể tương thích với nhau. Chính vì vậy một số hãng đã cung cấp các thiết bị mạng hybrid cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là bổ sung thêm hai chuẩn này. -Ưu điểm của 802.11a – tốc độ cao; tần số 5Ghz tránh được sự xuyên nhiễu từ các thiết bị khác. -Nhược điểm của 802.11a – giá thành đắt; phạm vi hẹp và dễ bị che khuất. Bảng 1.2 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11a Ngày phát hành Tần số Tốc độ truyền Tốc độ truyền (Max) Phạm vi (Trong nhà) 10/1999 5 GHz 23 Mbit/s 54 Mbit/s ~35 m Chuẩn 802.11g Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường. 802.11g thực hiện sự kết hợp tốt nhất giữa 802.11a và 802.11b. Nó hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng. 802.11g có khả 10 [...]... Mạng Wifi được kết hợp chặt được minh hoạ trong hình 8 Mạng kết hợp chặt sử dụng các tài nguyên của hệ thống GPRS sẵn có cho hoạt động mạng, cung cấp chức năng AAA, bảo mật và các chức năng khác, các chức năng này được tích hợp vào hệ thống Wifi, người dùng Wifi sẽ truy nhập được hầu hết các dịch vụ GPRS Chức năng hoạt động tương tác GIF (GPRS Interworking Function) được dùng để giao tiếp với mạng Wifi. .. hình mạng wifi được kết hợp lỏng Cơ chế kết hợp lỏng sẽ được dựa trên Mobile IP Đối với mạng Wifi chỉ cần thay đổi nhỏ với thành phần bổ sung để hoạt động tính cước theo thoả thuận và hỗ trợ lẫn nhau giữa Wi-Fi và GPRS Người dùng sẽ nhận được hoá đơn tính cước kết hợp của cả hai mạng Trong hệ thống kết hợp lỏng mạng Internet đóng vai trò là mạng đường trục Ưu điểm của mô hình này là mạng Wifi và GPRS... độ linh hoạt cao, triển khai nhanh chóng Với những ưu điểm về tốc độ, giá thành, khả năng nâng cấp cũng như phát triển trong tương lai, dịch vụ Wi-Fi hứa hẹn sự thành công trong thời gian tới khi việc sử dụng các thiết bị di động công nghệ cao trở nên phố biến hơn 25 Dịch vụ liên lạc vô tuyến điện gói Chung (GPRS) 26 ... Chuẩn mới nhất trong danh mục Wi-Fi chính là 802.11n Đây là chuẩn được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và các anten (công nghệMIMO) Khi chuẩn này được đưa ra, các kết nối 802.11n sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 100 Mbps 802.11n cũng cung cấp phạm vi bao phủ tốt hơn so với các chuẩn Wi-Fi trước nó nhờ cường độ tín hiệu... Distribution System) -Thiết bị logic của 802.11b được dùng để nối các khung tới đích của chúng: Bao gồm kết nối giữa động cơ và môi trường DS (ví dụ như mạng xương sống) - 802.11b không xác định bất kỳ công nghệ nhất định nào đối với DS - Hầu hết trong các ứng dụng quảng cáo, Ethernet được dùng như là môi trường DS - Trong ngôn ngữ của 802.11b, xương sống Ethernet là môi trường hệ thống phân phối Tuy nhiên,... nghị cho Wi-Fi, kết hợp với việc tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có: - Thực hiện chuyển mạng (roaming) giữa các nhà cung cấp dịch vụ WiFi - Kết hợp Wi-Fi và mạng GPRS 1 Roaming giữa các nhà cung cấp dịch vụ Wi-Fi Dịch vụ roaming cho phép khách hàng của một nhà cung cấp dịch vụ WiFi có thể truy cập các dịch vụ họ đã đăng ký thông qua mạng của một nhà cung cấp dịch vụ Wi-Fi khác bằng cách sử dụng các thông... cuối của mô hình tham chiếu OSI: lớp vật lý (PHY) và MAC) (Hình 4) 12 Hình 4 - Mô hình tham chiếu OSI và WLAN Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình được tổ chức ISO đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu... 300 Mbit/s (2 streams) ~70 m Hiện nay IEEE 802.11b là một chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất cho WLAN, dải tần số 2,4Ghz là dải tần số ISM (Industrial, Scientific and Medical: dải tần vô tuyến dành cho công nghiệp, khoa học và y học, không cần xin phép) cũng được sử dụng cho các chuẩn mạng không dây khác như là: Bluetooth và HomeRF, hai chuẩn này không được phổ biến như là 801.11 Bluetooth được thiết . chóng. Các công nghệ Wi-fi dựa trên chuẩn IEEE 802.11b xây dựng cho WLAN được là chìa khoá giúp các nước đang phát triển đi tắt đón đầu, đuổi kịp các nước phát triển trong lĩnh vực công nghệ thông. là đối với nhu cầu truyền số liệu nhưng giá cước cao. Sự phát triển của các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy tính bảng vv…càng thúc đẩy nhu cầu truyền dữ liệu. tốt nhu cầu thoại thông thường và một số ứng dụng thế hệ 2 như SMS hay truy nhập Internet bằng công nghệ WAP. Nhưng khi người sử dụng đòi hỏi các dịch vụ như điện thoại video hay truy cập Internet