TÌM HIỂU kỹ THUẬT TRẢI PHỔ

NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com KỸ THUẬT TRẢI PHỔ Để quản lý troubleshoot mạng WLAN cách hiệu kiến thức công nghệ trải phổ thiếu Vì đề cập đến công nghệ trải phổ sử dụng theo quy tắc FCC (ở Mỹ) Chúng ta phân biệt so sánh công nghệ trải phổ FHSS DSSS I Giới thiệu trải phổ Trải phổ kỹ thuật truyền thông đặc trưng băng thông rộng công suất thấp Truyền thông trải phổ sử dụng kỹ thuật điều chế (modulation) khác cho mạng WLAN có nhiều thuận lợi so với người tiền nhiệm truyền thông băng hẹp Tín hiệu trải phổ trông giống nhiễu, khó phát chí khó để chặn đứng hay giải điều chế (demodulation) thiết bị thích hợp Jamming nhiễu (interference) thường có ảnh hưởng với truyền thông trải phổ so với truyền thông băng hẹp Vì lý mà trải phổ sử dụng quân thời gian dài Để hiểu trải phổ gì, trước hết phải thảo luận khái niệm truyền thông băng hẹp Truyền thông băng hẹp Truyền thông băng hẹp công nghệ truyền thông sử dụng đủ phổ tần số để mang tín hiệu liệu không Nhiệm vụ FCC (Federal Communication Commission) hạn chế việc sử dụng tần số nhiều tốt, cho phép sử dụng tần số mức đủ để hoàn thành công việc Trải phổ hoàn toàn ngược lại với nhiệm vụ mà FCC thực sử dụng băng tần rộng mức cần thiết để truyền thông tin Điều cho biết khái niệm tín hiệu gọi trải phổ Một tín hiệu gọi tín hiệu trải phổ băng thông rộng nhiều so với mức cần thiết để truyền thông tin Hình minh họa khác truyền thông băng hẹp truyền thông trải phổ Chú ý đặc điểm băng hẹp công suất đỉnh (peak power) cao Khi sử dụng dãy tần số nhỏ để truyền thông tin công suất yêu cầu lớn Để cho tín hiệu băng hẹp nhận chúng phải nằm mức nhiễu chung (còn gọi nhiễu - noise floor) lượng đáng kể Bởi băng tần hẹp, nên công suất đỉnh cao bảo đảm cho việc tiếp nhận tín hiệu băng hẹp lỗi NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Một chứng thuyết phục chống lại truyền thông băng hẹp (ngoài việc yêu cầu sử dụng công suất đỉnh cao) tín hiệu băng hẹp bị jammed (tắt nghẽn) hay interference (nhiễu) dễ dàng Jamming hành động cố ý sử dụng công suất lớn để truyền tín hiệu không mong muốn vào dãy tần số với tín hiệu mong muốn Bởi băng tần hẹp, nên tín hiệu băng hẹp khác bao gồm nhiễu hủy hoại hoàn toàn thông tin cách truyền tín hiệu băng hẹp công suất cao, giống đoàn tàu chạy qua làm cho bạn tâm với bạn gái í mà Công nghệ trải phổ Công nghệ trải phổ cho phép lấy lượng thông tin ví dụ truyền băng hẹp trước trải chúng vùng tần số lớn nhiều Ví dụ, sử dụng MHz 10 Watt băng hẹp 20 MHz 100 mW trải phổ Bằng việc sử dụng phổ tần số rộng hơn, giảm khả liệu bị hư hỏng hay jammed Một tín hiệu băng hẹp cố gắng jamming tín hiệu trải phổ giống việc ngăn chặn phần nhỏ thông tin nằm dãy tần số băng hẹp Nên hầu hết thông tin nhận mà không thấy lỗi Ngày phát tần số (RF radios) trải phổ truyền lại lượng thông tin nhỏ bị nhiễu băng hẹp Trong băng tần trải phổ tương đối rộng, công suất đỉnh tín hiệu lại thấp Đây yêu cầu thứ tín hiệu xem trải phổ Một tín hiệu xem trải phổ có công suất thấp Hai đặc điểm trải phổ (sử dụng băng tần số rộng công suất thấp) làm cho bên nhận (receiver) nhìn chúng giống tín hiệu nhiễu Noise (nhiễu) tín hiệu băng rộng công suất thấp khác biệt nhiễu thường không mong muốn Hơn nữa, nhận tín hiệu xem tín NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com hiệu trải phổ nhiễu, nên receiver không cố gắng demodulate (giải điều chế) hay diễn giải làm cho việc truyền thông có thêm bảo mật Ứng dụng trải phổ Sự bảo mật làm hấp dẫn quân đội việc sử dụng công nghệ trải phổ suốt năm 1950 – 1960 Bởi đặc tính gống nhiễu nên tín hiệu trải phổ truyền trước mũi kẻ địch mà không bị phát Thông thường, nhận thức bảo mật truyền thông không sử dụng công nghệ Nếu nhóm khác sử dụng công nghệ, truyền thông trải phổ bị phát Vào năm 1980, FCC đưa tập quy tắc làm cho công nghệ trải phổ phổ biến cho công chúng khuyến khích việc nghiên cứu, đầu tư để thương mại hóa công nghệ trải phổ Mặc dù lúc đầu nghĩ quân đội đánh lợi họ, thật Vì băng tần sử dụng quân đội khác với băng tần phổ biến cho công chúng Quân đội sử dụng kỹ thuật điều chế mã hóa khác để đảm bảo truyền thông trải phổ họ khó bị ngăn chận công chúng Kể từ năm 1980, nghiên cứu bắt đầu trở nên nghiêm túc công nghệ trải phổ sử dụng điện thoại không dây, hệ thống định vị toàn càu GPS, điện thoại tế bào số (CDMA), hệ thống truyền thông cá nhân (PCS) WLAN Những nhà say mê vô tuyến nghiệp dư bắt đầu có nhiều kinh nghiệm công nghệ trải phổ Ngoài WLAN WPAN (Wireless Personal Area Network), WMAN (Wireless Metropolitant Area Network) WWAN (Wireless Wide Area Network) tận dụng lợi công nghệ trải phổ WPAN sử dụng công nghệ Bluetooth để tận dụng lợi việc yêu cầu công suất thấp phép thành lập mạng không dây khoảng cách ngắn WWAN WMAN sử dụng angten định hướng cao có độ lợi cao để thiết lập kế nối RF tốc độ cao, khoảng cách xa với công suất thấp Wireless Local Area Network WLAN, WMAN WWAN sử dụng công nghệ trải phổ theo cách khác Ví dụ, WLAN sử dụng tòa nhà để cung cấp kết nối cho người NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com dùng di động, hay sử dụng Bridge để kết nối tòa nhà với tòa nhà băng qua campus Đây trường hợp sử dụng công nghệ trải phổ phù hợp với đặc điểm mạng LAN Hầu hết ứng dụng công nghệ trải phổ ngày dựa kết hợp thiết bị tương thích chuẩn 802.11 WLAN thiết bị tương thích chuẩn 802.15 Bluetooth Hai công nghệ chia sẻ chung thị trường rộng lớn Chúng tuân theo quy tắc FCC, gây nhiễu lẫn lớn Nhiều khảo sát, thời gian tài nguyên bỏ để làm cho công nghệ chung sống với cách hòa bình Wireless Personal Area Network Công nghệ phổ biến WPAN Bluetooth đặc tả chuẩn IEEE 802.15 Những nguyên tắc FCC liên quan đến trải phổ rộng lớn cho phép kiểu trải phổ khác cài đặt Một số dạng trải phổ giới thiệu khái niệm nhảy tần (Frequency Hopping) có nghĩa hệ thống truyền nhận nhảy từ tần số sang tần số khác nằm dãy tần số mà chúng phép sử dụng Ví dụ, Bluetooth nhảy xấp xỉ 1600 lần giây công nghệ HomeRF (một công nghệ WLAN băng tần rộng) nhảy xấp xỉ 50 lần giây Cả công nghệ khác biệt lớn với chuẩn 802.11 WLAN (thường nhảy – 10 lần giây) Những công nghệ có ứng dụng khác thị trường, tất tuân theo quy tắc FCC Ví dụ, mạng nhảy sóng WLAN tiêu biểu triển khai giải pháp không dây cho doanh nghiệp HomeRF triển khai môi trường gia đình bị FCC giới hạn mức công suất thấp Wireless Metropolitant Area Network Một công nghệ trải phổ khác sử dụng kết nối không dây trải rộng toàn thành phố sử dụng kết nối điểm-điểm công suất cao để thiết lập mạng Loại kết nối biết với tên gọi WMAN Meshing (mạng lưới) nhiều kết nối không dây điểm điểm để hình thành nên mạng băng qua vùng địa lý lớn xem mạng WMAN sử dụng công nghệ WLAN Sự khác WLAN WMAN có (trong đa số trường hợp) WMAN sử dụng dãy tần số cấp phép thay dãy tần số không cấp phép WLAN Lý cho khác biệt tổ chức triển khai mạng có quyền điều khiển dãy tần số nơi mà WMAN triển khai mà không cần lo lắng có triển mạng làm nhiễu NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com đến mạng WMAN họ Điều WWAN FCC Specification Mặc dù có nhiều cài đặt khác công nghệ trải phổ có loại đặc tả FCC Những quy tắc cho thiết bị trải phổ quy định Title 47, tập luật thông qua quốc hội tiêu đề “Telegraphs, Telephones and Radiotelegraphs” Những luật tảng cho việc hình thành nên quy tắc FCC Những quy tắc FCC tìm thấy Codes of Federal Regulation (CFR) volume 47 part 15 Các thiết bị WLAN mô tả quy tắc gọi “part 15 device” Những quy tắc FCC mô tả loại công nghệ trải phổ Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) II Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Trải phổ nhảy tần (FHSS) công nghệ sử dụng nhanh nhẹn tần số để trải liệu 83 MHz Sự nhanh nhẹn tần số khả phát tần số (Radio) thay đổi tần số truyền cách đột ngột dãy băng tần số sử dụng Trong trường hợp nhảy tần mạng WLAN dãy tần số sử dụng (trong băng tần 2.4 GHz ISM) 83.5 MHz Nguyên lý làm việc FHSS Trong hệ thống nhảy tần, sóng mang thay đổi tần số (hay nhảy) tùy thuộc vào chuỗi Pseudorandom Chuỗi Pseudorandom danh sách nhiều tần số mà sóng mang nhảy khoảng thời gian xác định trước lặp lại danh sách Transmitter sử dụng chuỗi nhảy để chọn tần số truyền cho Sóng mang mức tần số khoảng thời gian xác định (khoảng thời gian gọi Dwell time) sau sử dụng khoảng thời gian ngắn để nhảy sang tần số (khoảng thời gian ngắn gọi Hop time) Khi danh sách tần số nhảy hết, transmitter lặp lại từ đầu danh sách Hình minh họa hệ thống nhảy tần sử dụng chuỗi nhảy gồm tần số qua dãy tần số MHz Trong ví dụ chuỗi nhảy NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com 2.449 GHz 2.452 GHz 2.448 GHz 2.450 GHz 2.451 GHz Sau radio truyền thông tin sóng mang 2.451 GHz (tức nhảy đến cuối chuỗi nhảy) radio lặp lại chuỗi nhảy từ đầu 2.449 GHz Tiến trình lặp lại tiếp tục thông tin nhận hoàn toàn Radio bên nhận đồng hóa chuỗi nhảy với radio bên truyền để nhận thông tin tần số thích hợp vào thời điểm thích hợp Tín hiệu sau demodulate sử dụng máy tính nhận Tác dụng nhiễu băng hẹp Nhảy tần phương pháp truyền liệu hệ thống truyền nhận nhảy theo dạng chấp nhận tần số Cũng giống công nghệ trải phổ khác, hệ thống nhảy tần kháng cự (nhưng không miễn nhiễm) nhiễu băng hẹp Trong ví dụ trên, tín hiệu bị nhiễu tần số 2.451 GHz phần tín hiệu trải phổ bị mất, phần lại tín hiệu trải phổ giữ nguyên liệu bị truyền lại (có thể tần số khác) Trong thực tế, nhiễu tín hiệu băng hẹp xuất nhiều Megahertz băng NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com thông Vì băng nhảy tần trải rộng 83.5 MHz nên nhiễu băng hẹp gây giảm cấp nhỏ tín hiệu trải phổ Hệ thống nhảy tần Công việc IEEE tạo chuẩn hoạt động tuân theo quy tắc FCC IEEE chuẩn OpenAir liên quan đến hệ thống FHSS mô tả: + Dãy tần số sử dụng + Chuỗi nhảy + Dwell time + Tốc độ liệu Chuẩn 802.11 xác định tốc độ liệu Mbps Mbps, OpenAir (một chuẩn tạo diễn đàn tương thích mạng không dây WLIF mà không tồn nữa) xác định tốc độ liệu 800 Kbps 1.6 Mbps Để cho hệ thống nhảy tần tương thích với chuẩn 802.11 hay OpenAir phải hoạt động băng tần 2.4 GHz ISM (được định nghĩa FCC từ 2.4000 GHz đến 2.5000 GHZ) Cả chuẩn cho phép hoạt động dãy tần số 2.4000 GHz đến 2.4835 GHz Vì WLIF(Wireless LAN Interoperability Forum) không hỗ trợ OpenAir nên tập trung vào IEEE 802.11 khảo sát FHSS Channels Một hệ thống nhảy tần hoạt động sử dụng dạng nhảy (hop pattern) xác định gọi channel (kênh) Hệ thống nhảy tần thường sử dụng hop pattern chuẩn FCC tập Một số hệ thống nhảy tần cho phép hop pattern tạo tùy ý chí cho phép đồng hóa hệ thống để loại bỏ xung đột môi trường dùng chung (co-located) NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Mặc dù nhiều hệ thống có đến 79 Access Point (AP) đồng co-located, radio nhảy tần phải đồng hóa với cách xác để không gây nhiễu (truyền tần số) đến radio nhảy tần khác vùng Chi phí hệ thống lớn thường không xem tùy chọn (option) Nếu sử dụng radio đồng thường xét đến 12 hệ thống co-located tối đa Nếu sử dụng radio không đồng 26 hệ thống co-located WLAN, số xem số tối đa môi trường WLAN Việc tăng traffic (lưu lượng) cách đáng kể hay truyền file lớn cách thường xuyên gây hạn chế thực tế số lượng hệ thống co-located tối đa vào khoảng 15 Nếu nhiều 15 hệ thống nhảy tần co-located môi trường gây nhiễu xung đột bắt đầu làm giảm băng thông tổng cộng WLAN Dwell time Khi thảo luận hệ thống nhảy tần nghĩa thảo luận hệ thống phải truyền tần số xác định khoảng thời gian sau nhảy sang tần số khác để tiếp tục truyền Khi hệ thống nhảy tần truyền tần số, phải dùng tần số khoảng thời gian xác định, khoảng thời gian gọi Dwell time Một dwell time kết thúc, hệ thống chuyển sang tần số khác bắt đầu truyền tiếp NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Giả sử hệ thống nhảy tần truyền tần số 2.401 GHz 2.402 GHz Hệ thống truyền tần số 2.401 GHz khoảng thời gian dwell time (ví dụ 100 milisecond) Sau 100 ms radio phải thay đổi tần số truyền sang 2.402 GHz truyền thông tin tần số khoảng 100 ms Vì ví dụ sử dụng tần số nên radio nhảy trở lại tần số 2.401 GHz tiếp tục tiến trình truyền Hop Time Khi xem xét hành động nhảy radio nhảy tần, dwell time phần trình nhảy Khi radio nhảy tần nhảy từ tần số A sang tần số B, phải thay đổi tần số truyền theo cách Nó phải chuyển sang mạch (điện) khác để truyền tần số phải thay đổi số thành phần mạch để chuyển sang tần số Trong trường hợp, trình thay đổi phải hoàn tất trước việc truyền bắt đầu, khoảng thời gian thay đổi bao gồm độ trễ mạch điện Khoảng thời gian nhỏ khoảng thời gian mà radio truyền tín hiệu gọi Hop time Hop time đo microsecond (us), với khoảng thời gian dwell time tương đối lớn vào khoảng 100-200 ms thi hop time không đáng kể Một hệ thống 802.11 FHSS thường nhảy kênh khoảng 200-300 us Với dwell time ngắn khoảng 500-600 us sử dụng số hệ thống nhảy tần Bluetooth hop time đáng kể Nếu nhìn vào tác dụng hop time băng thông liệu, phát hop time lớn (trong mối liên quan với dwell time) tốc độ truyền liệu chậm Điều có nghĩa dwell time lớn tốc độ cao Dwell Time Limits FCC xác định dwell time tối đa hệ thống trải phổ nhảy tần FHSS vào khoảng 400 ms sóng mang khoảng thời gian 30 giây Ví dụ, transmitter sử dụng tần số 100 ms, sau nhảy suốt toàn chuỗi 75 hop (mỗi hop có 100 ms dwell time) trở lại tần số ban đầu, xem sử dụng nhiều 7.5 giây chuỗi nhảy Lý không xác 7.5 giây hop time Việc nhảy suốt chuỗi nhảy lần liên tiếp sinh 400 ms cho tần số sóng mang khoảng thời gian vượt 30 giây (7.5 * lần) mức cho phép FCC Một ví dụ khác minh họa hệ thống FHSS tuân theo quy tắc FCC việc sử dụng 200 ms dwell time nhảy qua chuỗi nhảy lần khoảng 30 giây, hay 400 ms dwell time NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com nhảy qua chuỗi nhảy lần suốt 30 giây Các trường hợp lý tưởng cho việc cài đặt FHSS nhà sản xuất thiết bị Sự khác biệt ví dụ hop time ảnh hưởng đến băng thông việc sử dụng dwell time 100 ms nhảy gấp lần sử dụng dwell time 400 ms, nên tốn thêm hop time lần nhảy, làm cho giảm băng thông Thông thường radio nhảy tần không lập trình để hoạt động mức giới hạn luật, thay vào đó, cung cấp số khoảng trống giới hạn luật khoảng hoạt động thực tế cho phép người sử dụng điều chỉnh cách linh động Bằng cách điều chỉnh dwell time, administrator tối ưu mạng FHSS nơi có nhiễu xảy Trong vùng có nhiễu dwell time lớn băng thông lớn Ngược lại vùng mà nhiễu đáng kể làm cho tăng số lượng truyền lại gói tin bị hỏng nhiễu, dwell time nhỏ ưa thích Các quy tắc FCC liên quan đến FHSS Vào 31 tháng năm 2000 FCC thay đổi quy tắc liên quan đến việc cài đặt FHSS Các quy tắc thay đổi cho phép hệ thống nhảy tần linh động mạnh mẽ Các nguyên tắc chia thành loại: trước 31/8/2000 sau 31/8/2000 FCC cho phép nhà sản xuất tùy chọn nguyên tắc để cài đặt vào thiết bị tùy thuộc vào nhu cầu Nếu nhà sản xuất định chọn quy tắc trước 31/8/2000 họ bị giới hạn quy tắc Ngược lại họ chọn quy tắc sau 31/8/2000 họ bị giới hạn quy tắc Một nhà sản xuất sử dụng hỗn hợp phần từ quy tắc với phần quy tắc khác Trước 31/8/2000, hệ thống FHSS quy định FCC IEEE sử dụng 75 số 79 tần số sóng mang tập tần số nhảy với công suất phát tối đa Watt phát định hướng (intentional radiator) Mỗi tần số mang một hệ số nhân MHz 2.402 GHz đến 2.480 GHz Quy tắc phát biểu hệ thống phải nhảy 75 số 79 tần số trước lặp lại hop pattern Quy tắc chỉnh sửa vào 31/8/2000 phát biểu lại cần 15 hop pattern đủ, nhiều thay đổi khác phát sinh từ Ví dụ, công suất phát tối đa hệ thống tuân theo quy tắc 125 mW có tối đa MHz băng thông sóng mang Hãy lưu ý việc tăng băng thông cho lượng thông tin 10 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com yêu công suất đỉnh thấp Chúng ta thấy số hop nhân với băng thông sóng mang 75 MHz Ví dụ, sử dụng 25 hop cần sóng mang rộng MHz đủ Hoặc ta sử dụng 15 hop cần sóng mang rộng MHz (mức tối đa) Các tần số không trùng lặp cho phép quy tắc Nếu 75 MHz băng thông sử dụng phổ tần số cắt nhiều phần nhỏ có độ rộng với tần số sóng mang sử dụng chúng nằm sát cạnh toàn phổ tần số mà không bị trùng lặp lên Nguyên tắc chuyển dịch thành 75 tần số sóng mang không trùng lặp quy tắc trước 31/8/2000 15-74 tần số sóng mang không trùng lặp quy tắc sau 31/8/2000 IEEE phát biểu chuẩn 802.11 hệ thống FHSS có MHz tần số sóng mang tách biệt hop Vì thế, hệ thống FHSS truyền tần số 2.410 GHz phải nhảy đến cách 2.404 GHz (nếu giảm tần số) 2.416 GHz (nếu tăng tần số) Yêu cầu giữ nguyên không thay đổi IEEE FCC vào 31/8/2000 Quy tắc trước 31/8/2000 liên quan đến hệ thống FHSS cho phép tốc độ tối đa Mbps Bằng việc tăng băng thông sóng mang từ MHz lên MHz tốc độ tối đa liệu tăng lên 10 Mbps III Direct Sequence Spread Spectrum DSSS phổ biến sử dụng rộng rãi số công nghệ trải phổ dễ dàng cài đặt có tốc độ cao Hầu hết thiết bị WLAN thị trường sử dụng công nghệ trải phổ DSSS (nhưng bị thay OFDM có tốc độ cao hơn) DSSS phương pháp truyền liệu hệ thống truyền hệ thống nhận sử dụng tập tần số có độ rộng 22 MHz Các kênh rộng cho phép thiết bị truyền thông tin với tốc độ cao hệ thống FHSS nhiều Nguyên lý làm việc DSSS DSSS kết hợp tín hiệu liệu trạm truyền với chuỗi bit liệu tốc độ cao (quá trình gọi Chipping code hay Processing gain) Processing gain cao làm tăng tính kháng cự tín hiệu nhiễu Processing gain tối thiểu mà FCC cho phép 10 hầu hết sản phẩm thương mại hoạt động 20 Nhóm làm việc IEEE 802.11 11 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com thiết lập yêu cầu processing gain tối thiểu 11 Tiến trình DSSS bắt đầu với sóng mang modulate với chuỗi mã (code sequence) Số lượng chip code xác định trải rộng bao nhiêu, số lượng chip bit (chip per bit) tốc độ code (tính chip per second) xác định tốc độ liệu Direct Sequence System Trong băng tần 2.4 GHz ISM, chuẩn IEEE 802.11xác định việc sử dụng DSSS tốc độ liệu Mbps Đối với chuẩn 802.11b tốc độ lên đến 5.5 11 Mbps Các thiết bị 802.11b hoạt động tốc độ 5.5 11 Mbps giao tiếp với thiết bị 802.11 hoạt động Mbps chuẩn 802.11b cho phép tương thích ngược Vì người dùng không cần nâng cấp thiết bị 802.11 toàn mạng WLAN họ sang thiết bị 802.11b Hiện thiết bị theo chuẩn 802.11a cho phép tốc độ lên đến 54 Mbps không may thiết chuẩn 802.11a giao tiếp với thiết bị chuẩn 802.11 802.11b (và chuẩn 802.11g) 802.11a sử dụng băng tần GHz UNII 802.11 802.11b sử dụng 2.4 GHz ISM Điều gây nhiều vấn đề nhiều người sử dụng muốn tận dụng lợi công nghệ DSSS để truyền liệu với tốc độ 54 Mbp lại không muốn tốn thêm chi phí cho việc nâng cấp lên mạng Vì thế, chuẩn chuẩn 802.11g đời cho phép hệ thống DSSS hoạt động băng tần 2.4 GHz ISM truyền liệu lên đến 54 Mbps Công nghệ 802.11g công nghệ 54 Mbps tương thích ngược với thiết bị 802.11 802.11b Channels Không giống hệ thống nhảy tần sử dụng chuỗi nhảy để xác định kênh, hệ thống DSSS sử dụng quy ước để định nghĩa kênh Mỗi kênh băng tần số liên tục rộng 22 MHz có tần số sóng mang MHz (giống với FHSS) Ví dụ, kênh hoạt động từ 2.401 GHz đến 2.423 GHz (2.412 GHz +/- 11 MHz); kênh hoạt động từ 2.406 GHz đến 2.429 GHz (2.417 GHz +/- 11 MHz) … Hình minh họa điều 12 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Bảng liệt kê đầy đủ kênh sử dụng Mỹ Châu Âu FCC xác định 11 kênh tần số không cấp phép sử dụng Mỹ Chúng ta thấy kênh trùng lặp với lượng đáng kể Mỗi tần số liệt kê bảng xem tần số trung tâm Từ tần số trung tâm này, 11 MHz cộng thêm hay trừ để có kênh rộng 22 MHz Chúng ta dễ dàng nhận thấy kênh nằm cạnh trùng lặp với lượng đáng kể 13 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Việc sử dụng hệ thống DSSS với kênh trùng lặp vị trí vật lý gây nên nhiễu hệ thống Hệ thống DSSS với kênh trùng lặp không nên co-located gần chúng luôn gây nên giảm cấp đáng kể băng thông Bởi sóng mang cách MHz kênh rộng 22 MHz, nên kênh nên co-located số kênh cách kênh Ví dụ, kênh không trùng lặp nhau, kênh không trùng lặp … Có tối đa hệ thống DSSS co-located kênh 1, 11 kênh không trùng lặp lý thuyết Các kênh không trùng lặp lý thuyết thực tế kênh (hay 11) có trùng phần nhỏ (tùy thuộc vào thiết bị sử dụng khoảng cách hệ thống) Các kênh không trùng lặp minh họa hình 14 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Ảnh hưởng nhiễu băng hẹp Cũng giống hệ thống nhảy tần, hệ thống DSSS có tính kháng cự nhiễu băng hẹp đặc tính trải phổ Một tín hiệu DSSS dễ bị nhiễu băng hẹp so với tín hiệu FHSS băng tần DSSS sử dụng nhỏ so với FHSS (rộng 22 MHz so với rộng 79 MHz FHSS) thông tin truyền toàn băng tần cách đồng thời thay tần số thời điểm FHSS Với FHSS, nhanh nhạy tần số độ rộng băng tần số bảo đảm nhiễu ảnh hưởng thời gian ngắn làm hỏng phần nhỏ liệu Các quy tắc FCC liên quan đến DSSS Cũng giống hệ thống FHSS, FCC quy định hệ thống DSSS sử dụng tối đa Watt công suất phát cấu hình điểm-đa điểm Công suất phát tối đa không phụ thuộc vào lựa chọn kênh, có nghĩa cho dù kênh sử dụng công suất phát tối đa Quy tắc áp dụng cho công nghệ trải phổ 2.4 GHz ISM lẫn GHz UNII IV So sánh FHSS DSSS Cả công nghệ FHSS DSSS có điểm thuận lợi bất lợi Và nhiệm vụ WLAN administrator phải định chọn lựa sử dụng công nghệ cài đặt mạng WLAN Phần mô tả số yếu tố nên xem xét để xác định xem công nghệ thích hợp với bạn Các yếu tố bao gồm + Nhiễu băng hẹp + Co-location + Chi phí 15 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com + Tính tương thích tính sẵn có thiết bị + Tốc độ băng thông liệu + Bảo mật + Hỗ trợ chuẩn Nhiễu băng hẹp Điểm thuận lợi FHSS khả kháng nhiễu băng hẹp cao so với DSSS Hệ thống DSSS bị ảnh hưởng nhiễu băng hẹp nhiều FHSS chúng sử dụng băng tần rộng 22 MHz thay 79 MHz Yếu tố xem yếu tố định bạn dự định triển khai mạng WLAN môi trường có nhiều nhiễu Chi phí Khi cài đặt mạng WLAN, điểm thuận lợi DSSS hấp dẫn FHSS đặc biệt có ngân sách hạn chế Chi phí việc cài đặt hệ thống DSSS thường thấp nhiều so với FHSS Thiết bị DSSS phổ biến thị trường ngày giảm giá Chỉ vài năm gần đây, giá thiết bị chấp nhận khách hàng doanh nghiệp Co-location Một điểm thuận lợi FHSS so với DSSS khả có nhiều hệ thống FHSS hoạt động với (co-located) Vì hệ thống nhảy tần sử dụng nhanh nhẹn tần số sử dụng 79 kênh riêng biệt nên số lượng co-located nhiều so với DSSS (chỉ colocate system hay AP) Tuy nhiên, tính toán chi phí phần cứng hệ thống FHSS để đạt băng 16 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com thông DSSS lợi không Bởi DSSS có co-located AP nên băng thông tối đa cho cấu hình là: AP * 11 Mbps = 33 Mbps Với khoảng 50% băng thông dành cho chi phí giao thức sử dụng nên băng thông lại khoảng : 33 Mbps / = 16.5 Mbps Trong đó, để đạt mức băng thông tương tự FHSS yêu cầu: 16 AP * Mbps = 32 Mbps Và vơi 50% chi phí băng thông thật 32 Mbps / = 16 Mbps Trong cấu hình này, hệ thống FHSS yêu cầu phải mua thêm 13 AP để có băng thông tương tự DSSS Thêm vào chi phí cho dịch vụ cài đặt, cable, đầu nối anten Bạn thấy có nhiều thuận lợi khác loại công nghệ Nếu mục tiêu chi phí thấp băng thông cao hiển nhiên công nghệ DSSS thắng Nếu mục tiêu phân chia người dùng sử dụng AP khác môi trường co-located dày đặc FHSS thích hợp Tính tương thích tính sẵn có thiết bị WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) cung cấp kiểm tra tính tương thích DSSS thiết bị 802.11b để đảm bảo thiết bị hoạt động với hoạt động với thiết bị 802.11b DSSS khác Chuẩn tương thích mà WECA tạo biết với tên gọi Wi-Fi (Wireless Fidelity) thiết qua kiểm tra tương thích gọi thiết bị tuân theo Wi-Fi (Wi-Fi compliant) Các thiết bị thêm vào logo Wi-Fi lúc xuất thị trường Logo nói lên thiết bị giao tiếp với thiết bị khác có logo Wi-Fi Không có kiểm tra tương tự dành cho FHSS Có chuẩn sử dụng FHSS 802.11 OpenAir, tổ chức làm công việc kiểm tra tính tương thích FHSS tương tự WECA cho DSSS Bởi tính phổ biến thiết bị 802.11b nên dễ dàng mua chúng Nhu cầu 17 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com ngày phát triển cho thiết bị tương thích Wi-Fi nhu cầu cho FHSS gần bảo hòa xuống Tốc độ băng thông liệu Như biết tốc độ FHSS (2 Mbps) thấp nhiều so với DSSS (11 Mbps) Mặc dù số hệ thống FHSS hoạt động tốc độ Mbps hay lớn hệ thống không tương thích với chuẩn 802.11 không giao tiếp với hệ thống FHSS khác Hệ thống FHSS DSSS có thông lượng (dữ liệu thật truyền) khoảng nửa tốc độ liệu Khi kiểm tra thông lượng lúc cài đặt mạng WLAN thường đạt – Mbps DSSS Mbps FHSS cho dù thiết lập tốc độ tối đa HomeRF sử dụng công nghệ nhảy tần băng rộng để đạt tốc độ liệu 10 Mbps (khoảng Mbps thông lượng) HomeRF sử dụng công suất phát giới hạn 125 mW Khi frame wireless truyền có khoảng thời gian tạm ngừng frame cho tín hiệu điều khiển tác vụ khác Với hệ thống nhảy tần khoảng chèn frame (interframe space) lớn so với DSSS gây giảm tốc độ truyền liệu Hơn nữa, hệ thống nhảy tần có thêm trình thay đổi tốc độ truyền, khoảng thời gian liệu truyền Một số hệ thống WLAN sử dụng giao thức lớp vật lý riêng để làm tăng băng thông Các phương pháp làm tăng thông lượng lên đến 80% so với tốc độ liệu không tương thích với thiết bị chuẩn Security Theo quảng cáo (thường không thật) hệ thống nhảy tần an toàn hệ thống DSSS Chứng bác bỏ điều FHSS radio sản xuất số nhà sản xuất nên chúng phải tuân theo chuẩn để bán thiết bị dễ dàng Thứ nhà sản xuất sử dụng tập chuổi nhảy chuẩn thường theo danh sách xác định trước tổ chức IEEE hay WLIF đưa Hai điều làm cho việc phát chuỗi nhảy đơn giản Một lý khác làm cho việc tìm chuỗi nhảy FHSS đơn giản việc số kênh quảng bá (không mã hóa) Beacon phát Địa MAC AP truyền bao gồm Beacon biết nhà sản xuất thiết bị Một số nhà sản xuất cho phép administrator định nghĩa linh động hop pattern tùy ý Tuy nhiên, chẳng tạo thêm mức bảo mật số thiết bị đơn giản phân tích phổ (Spectrum Analyzer), máy laptop sử dụng để theo dõi hopping pattern FHSS radio vòng vài giây 18 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com Hỗ trợ chuẩn Như thảo luận phần trước, DSSS giành chấp nhận rộng rãi chi phí thấp, tốc độ cao, chuẩn tương thích Wi-Fi nhiều yếu tố khác Sự chấp nhận làm thúc đẩy nghành công nghiệp chuyển sang công nghệ nhanh DSSS 802.11g hay 802.11a Chuẩn tương thích WECA Wi-Fi5 dành cho hệ thống DSSS hoạt động GHz UNII giúp đẩy nhanh ngành công nghiệp phát triển Wi-Fi làm Các chuẩn cho hệ thống FHSS HomeRF 2.0 802.15 (hỗ trợ cho WPAN Bluetooth) không nâng cấp hệ thống FHSS doanh nghiệp 19 [...]... 1 MHz lên 5 MHz thì tốc độ tối đa của dữ liệu đã tăng lên 10 Mbps III Direct Sequence Spread Spectrum DSSS rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trong số các công nghệ trải phổ vì nó dễ dàng cài đặt và có tốc độ cao Hầu hết các thiết bị WLAN trên thị trường đều sử dụng công nghệ trải phổ DSSS (nhưng sẽ bị thay thế bằng OFDM có tốc độ cao hơn) DSSS là một phương pháp truyền dữ liệu trong đó hệ... với nhiễu Processing gain tối thiểu mà FCC cho phép là 10 và hầu hết các sản phẩm thương mại đều hoạt động dưới 20 Nhóm làm việc IEEE 802.11 11 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com đã thiết lập yêu cầu processing gain tối thiểu là 11 Tiến trình của DSSS bắt đầu với một sóng mang được modulate với một chuỗi mã (code sequence) Số lượng chip trong code sẽ xác định trải rộng bao nhiêu, và số lượng... tối đa) Các tần số không trùng lặp nhau đều được cho phép trong cả 2 quy tắc Nếu như ít nhất 75 MHz của băng thông được sử dụng trong phổ tần số được cắt ra nhiều phần nhỏ có độ rộng bằng với tần số sóng mang được sử dụng thì chúng sẽ nằm sát cạnh nhau trong toàn bộ phổ tần số mà không bị trùng lặp lên nhau Nguyên tắc này được chuyển dịch thành 75 tần số sóng mang không trùng lặp đối với quy tắc trước... trong hình dưới 14 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com 3 Ảnh hưởng của nhiễu băng hẹp Cũng giống như hệ thống nhảy tần, hệ thống DSSS cũng có tính kháng cự đối với nhiễu băng hẹp bởi vì đặc tính trải phổ của nó Một tín hiệu DSSS là dễ bị nhiễu băng hẹp hơn so với tín hiệu FHSS bởi vì băng tần DSSS sử dụng nhỏ hơn so với FHSS (rộng 22 MHz so với rộng 79 MHz như trong FHSS) và thông tin được truyền... điểm-đa điểm Công suất phát tối đa không phụ thuộc vào sự lựa chọn kênh, có nghĩa là cho dù kênh nào được sử dụng đi nữa thì công suất phát tối đa cũng như nhau Quy tắc này áp dụng cho cả công nghệ trải phổ 2.4 GHz ISM lẫn 5 GHz UNII IV So sánh FHSS và DSSS Cả công nghệ FHSS và DSSS đều có điểm thuận lợi và bất lợi Và nhiệm vụ của WLAN administrator là phải quyết định chọn lựa sử dụng công nghệ nào... mạng WLAN, những điểm thuận lợi của DSSS đôi khi hấp dẫn hơn FHSS đặc biệt là khi có ngân sách hạn chế Chi phí của việc cài đặt một hệ thống DSSS thường thấp hơn rất nhiều so với FHSS Thiết bị DSSS rất phổ biến trên thị trường và ngày càng giảm giá Chỉ một vài năm gần đây, giá của thiết bị đã có thể chấp nhận được đối với khách hàng doanh nghiệp 3 Co-location Một điểm thuận lợi của FHSS so với DSSS là... một sự kiểm tra tương tự nào dành cho FHSS Có các chuẩn sử dụng FHSS như 802.11 và OpenAir, nhưng không có tổ chức nào làm công việc kiểm tra tính tương thích FHSS tương tự như WECA cho DSSS Bởi vì tính phổ biến của các thiết bị 802.11b nên rất dễ dàng mua được chúng Nhu cầu 17 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com ngày càng phát triển cho các thiết bị tương thích Wi-Fi trong khi nhu cầu cho FHSS... các chuổi nhảy chuẩn thường là theo một danh sách xác định trước do các tổ chức như IEEE hay WLIF đưa ra Hai điều này làm cho việc phát hiện được chuỗi nhảy khá là đơn giản Một lý do khác làm cho việc tìm được chuỗi nhảy của FHSS đơn giản chính là việc số kênh luôn được quảng bá (không mã hóa) trong mỗi Beacon phát ra Địa chỉ MAC của AP truyền cũng bao gồm trong Beacon vì thế chúng ta có thể biết được... sản xuất thiết bị Một số nhà sản xuất cho phép administrator định nghĩa linh động hop pattern tùy ý Tuy nhiên, nó cũng chẳng tạo thêm được mức bảo mật nào cả vì một số thiết bị đơn giản như bộ phân tích phổ (Spectrum Analyzer), máy laptop có thể được sử dụng để theo dõi hopping pattern của FHSS radio trong vòng vài giây 18 NTB: 0906546079 Email: thaibang90@gmail.com 7 Hỗ trợ chuẩn Như đã thảo luận ở phần ... Công nghệ trải phổ Công nghệ trải phổ cho phép lấy lượng thông tin ví dụ truyền băng hẹp trước trải chúng vùng tần số lớn nhiều Ví dụ, sử dụng MHz 10 Watt băng hẹp 20 MHz 100 mW trải phổ Bằng... radios) trải phổ truyền lại lượng thông tin nhỏ bị nhiễu băng hẹp Trong băng tần trải phổ tương đối rộng, công suất đỉnh tín hiệu lại thấp Đây yêu cầu thứ tín hiệu xem trải phổ Một tín hiệu xem trải. .. truyền thông trải phổ bị phát Vào năm 1980, FCC đưa tập quy tắc làm cho công nghệ trải phổ phổ biến cho công chúng khuyến khích việc nghiên cứu, đầu tư để thương mại hóa công nghệ trải phổ Mặc dù