BÁO cáo THỰC tập: Nghiên cứu phương pháp thiết kế mạng WLAN theo chuẩn IEEE 802 11

LờI Mở ĐẦU Sự phát triển bùng nổ của mạng không dây trong những năm qua gợi cho chúng ta nhớ đến sự phát triển nhanh chóng của Internet trong thập kỷ qua. Điều đó chứng tỏ những tiện ích nổi trội mà công nghệ mạng không dây đem đến. Chỉ trong một thời gian ngắn, mạng không dây đã trở nên phổ biến, nhờ giá giảm, các chuẩn mới nhanh hơn và dich vụ Internet đang dần phổ biến ở mọi nơi. Giờ đây, chuyển sang dùng mạng không dây đã rẻ và dễ dàng hơn trước nhiều,đồng thời các thiết bị mới nhất cũng đủ nhanh để đáp ứng các nhiệm vụ nặng nề như truyền các tập tin dung lượng lớn, xem phim nghe nhạc trực tuyến qua mạng… Xu hướng kết nối mạng LAN không dây (WLAN – Wireless local Area Netwwork) ngày càng trở nên phổ biến trong các cấu trúc mạng hiện hành một cách nhanh chóng. Có nhiều những thiết kế nhờ việc điện toán di động như máy tính xách tay,thiết bị xủ lý cá nhân PDA (Personal Digital Assistant).., cộng với việc người sử dụng luôn lo lắng đến những phiền toái khi kết nối mạng Lan bằng cáp mạng thông thường. Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi, với bất cứ ứng dụng hay dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ điều có một giải pháp không dây, phổ biến là những điểm công cộng như sân bay,nhà ga..,mạng không dây còn chứng tở những tiện ích nổi bật của nó khi ứng dụng trong lĩnh vực y tế và giáo dục. Đối với riêng lĩnh vực giáo dục, hệ thống mạng cục bộ không dây đã được triển khai rộng khắp ở các trường đại học trên thế giới bởi những lợi ích về mặt giáo dục cũng như các ưu điêm khi lắp đặt. Sự phát triển nhanh chóng của những mạng cục bộ không dây là minh chứng cho thấy những lợi ích đi kèm của công nghệ này. Việc triển khai một môi trường không dây về cơ bản không khó. Việc triển khai một môi trường không dây đáp ứng những yêu cầu an toàn,va tối thiểu hóa rủi ro thì lại không dễ. Có thể thực hiện được điều đó nhưng đòi hỏi việc lặp kế hoạch chắc chắn và một cam kết giải quyết một số vấn đề vận hành, thực thi và kiến trúc quan trọng. Trong một tương lai gần, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mạng cục bộ không dây cho các trường đại hoc ở Việt Nam, Với mục đích đi sâu tìm hiểu công nghệ mạng cục bộ không dây, những giải pháp an ninh cho mạng để trong một tương lai không xa có thể triển khai công nghệ mạng cục bộ không dây tại các trường đại học, nội dung của báo cáo tập chung nghiên cứu về mạng cục bộ không dây và nghiên cứu các chuẩn IEEE 802.11.

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển bùng nổ của mạng không dây trong những năm qua gợi cho chúng

ta nhớ đến sự phát triển nhanh chóng của Internet trong thập kỷ qua Điều đó chứng tỏnhững tiện ích nổi trội mà công nghệ mạng không dây đem đến Chỉ trong một thờigian ngắn, mạng không dây đã trở nên phổ biến, nhờ giá giảm, các chuẩn mới nhanhhơn và dich vụ Internet đang dần phổ biến ở mọi nơi Giờ đây, chuyển sang dùngmạng không dây đã rẻ và dễ dàng hơn trước nhiều,đồng thời các thiết bị mới nhất cũng

đủ nhanh để đáp ứng các nhiệm vụ nặng nề như truyền các tập tin dung lượng lớn,xem phim nghe nhạc trực tuyến qua mạng…

Xu hướng kết nối mạng LAN không dây (WLAN – Wireless local AreaNetwwork) ngày càng trở nên phổ biến trong các cấu trúc mạng hiện hành một cáchnhanh chóng Có nhiều những thiết kế nhờ việc điện toán di động như máy tính xáchtay,thiết bị xủ lý cá nhân PDA (Personal Digital Assistant) , cộng với việc người sửdụng luôn lo lắng đến những phiền toái khi kết nối mạng Lan bằng cáp mạng thôngthường

Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi, với bất cứ ứng dụng hay dịch vụnào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ điều có một giải pháp không dây, phổ biến lànhững điểm công cộng như sân bay,nhà ga ,mạng không dây còn chứng tở những tiệních nổi bật của nó khi ứng dụng trong lĩnh vực y tế và giáo dục Đối với riêng lĩnh vựcgiáo dục, hệ thống mạng cục bộ không dây đã được triển khai rộng khắp ở các trườngđại học trên thế giới bởi những lợi ích về mặt giáo dục cũng như các ưu điêm khi lắpđặt

Sự phát triển nhanh chóng của những mạng cục bộ không dây là minh chứng chothấy những lợi ích đi kèm của công nghệ này Việc triển khai một môi trường khôngdây về cơ bản không khó Việc triển khai một môi trường không dây đáp ứng nhữngyêu cầu an toàn,va tối thiểu hóa rủi ro thì lại không dễ Có thể thực hiện được điều đónhưng đòi hỏi việc lặp kế hoạch chắc chắn và một cam kết giải quyết một số vấn đềvận hành, thực thi và kiến trúc quan trọng

Trong một tương lai gần, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mạng cục bộkhông dây cho các trường đại hoc ở Việt Nam, Với mục đích đi sâu tìm hiểu côngnghệ mạng cục bộ không dây, những giải pháp an ninh cho mạng để trong một tươnglai không xa có thể triển khai công nghệ mạng cục bộ không dây tại các trường đạihọc, nội dung của báo cáo tập chung nghiên cứu về mạng cục bộ không dây và nghiêncứu các chuẩn IEEE 802.11

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I Tổng quan về mạng không dây 3

1 Lịch sử mạng không dây: 3

2 Mạng không dây là gì ? 3

3 Phân loại: 4

4 Các mô hình mạng không dây: 6

CHƯƠNG II TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN 8

2.1 Giới thiệu 8

2.2 Quá trình phát triển của mạng WLAN 9

2.3 Phân loại mạng WLAN 10

2.4 Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN 12

2.5 Ưu, nhược điểm của mạng WLAN 16

CHƯƠNG III các chuẩn IEEE 802.11 18

3.1 Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11 18

3.2 IEEE 802.11b 18

3.3 IEEE 802.11a 20

3.4 IEEE 802.11g 21

3.5 IEEE 802.11i 22

3.6 IEEE 802.11n 22

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠNG WLAN 24

4.1 Xét các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế mạng wlan: 24

4.2 Các đặc trưng của anten trong mạng Wlan 29

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY.

1 Lịch sử mạng không dây:

Do Guglielmo Marconi sáng lập ra

Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1899 đã gửi một bứcđiện báo băng qua kênh đào Anh mà không cần sử dụng bất kì loại dây nào Thành tựu

“chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là một dấu hiệu cho sự rađời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao

Ba năm sau đó, thiết bị vô tuyến của Marconi đã có thể chuyển và nhận điện báoqua Đại Tây Dương Công Trong chiến tranh thế giới I, lần đầu tiên nó được sử dụng ởcuộc chiến Boer năm 1899 và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã được sử dụng trongcon tàu Titanic

Trước thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phương tiện truyềnthông hữu hiệu bởi nó cho phép gửi các tin nhắn cá nhân băng qua các lục địa Cùngvới sự ra đời của radio (máy phát thanh), công nghệ không dây đã có thể tồn tại mộtcách thương mại hóa.Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu analogue.Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu kĩ thuật số ngày càng có chất lượng tốthơn, nhanh chóng hơn và ngày nay công nghệ phát triển đột phá với tín hiệu 4G

Năm 1994, công ty viễn thông Ericsson đã bắt đầu sáng chế và phát triển mộtcông nghệ kết nối các thiết bị di động thay thế các dây cáp.Họ đặt tên thiết bị này là

 Giá thành giảm nhiều đối với mọi thành phần người sử dụng

 Công nghệ không dây đã được tích hợp rộng rãi trong bộ vi xử lý dành cho máytính xách tay của INTEL và AMD, do đó tất cả người dùng máy tính xách tay đều

có sẵn tính năng kết nối mạng không dây

 Mạng Wireless cung cấp tất cả các tính năng của công nghệ mạng LAN như làEthernet và Token Ring mà không bị giới hạn về kết nối vật lý (giới hạn về cable)

 Tính linh động: tạo ra sự thoải mái trong việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị

có hỗ trợ mà không có sự ràng buột về khoảng cách và không gian như mạng có

dây thông thường Người dùng mạng Wireless có thể kết nối vào mạng trong khi dichuyển bất cứ nơi nào trong phạm vi phủ sóng của thiết bị tập trung (Access Point).

 Mạng WLAN sử dụng sóng hồng ngoại (InfraredLight) và sóng Radio (RadioFrequency) để truyền nhận dữ liệu thay vì dùng TwistPair và Fiber Optic Cable.Thông thường thì sóng Radio được dùng phổ biến hơn vì nó truyền xa hơn, lâuhơn, rộng hơn, băng thông cao hơn Công nghệ không dây mà Marconi phát triển làmột sự pha tạp giữa điện báo có dây truyền thống và song Hertz (được đặt tên saukhi Heinrich Hertz phát minh ra chúng)

* Nhược điểm:

 Tốc độ mạng Wireless bị phụ thuộc vào băng thông Tốc độ của mạng Wirelessthấp hơn mạng cố định, vì mạng Wireless chuẩn phải xác nhận cẩn thận nhữngframe đã nhận để tránh tình trạng mất dữ liệu

 Trong mạng cố định truyền thống thì tín hiệu truyền trong dây dẫn nên có thểđược bảo mật an toàn hơn Còn trên mạng Wireless thì việc “đánh hơi” rất dễ dàngbởi vì mạng Wireless sử dụng sóng Radio thì có thể bị bắt và xử lí được bởi bất kỳthiết bị nhận nào nằm trong phạm vi cho phép, ngoài ra mạng Wireless thì có ranhgiới không rõ ràng cho nên rất khó quản lý

Bảng so sánh hệ thống Mạng Không dây và Mạng Có dây

Bảo mật Bảo mật không đảm bảo bằng có dây

do phát sóng thông tin ra mọi phía

Bảo mật đảm bảo chỉ bị lộthông tin nếu can thiệp thẳngvào vị trí dây dẫn

Thi công và

triển khai

Thi công triển khai nhanh và dễ dàng Thi công phức tạp do phải

thiết kế đi dây cho toàn bộ hệthống

Khả năng mở

rộng

Khả năng mở rộng khoảng cách tốtvới chi phí hợp lý

Đòi hỏi chi phí cao khi muốn

mở rộng hệ thống mạng đặcbiệt là mở rộng bằng cápquang

Tính mềm

dẻo Các vị trí kết nối mạng có thể thay đổimà không cần phải thiết kế lại Các vị trí thiết kế không cơđộng phải thiết kế lại nếu thay

đổi các vị trí kết nối mạng

3 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại:

A Dựa trên vùng phủ sóng, mạng không dây được chia thành 5nhóm:

Hình 1 1 Phân lo i m ng vô tuy nại mạng vô tuyến ại mạng vô tuyến ến

 WPAN: mạng vô tuyến cá nhân Nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến cóvùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa Các công nghệ này phục vụmục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, khóaUSB, đồng hồ, với điện thoại di động, máy tính Các công nghệ trong nhóm nàybao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean, Đa phầncác công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE, cụ thể là nhóm làm việc (WorkingGroup) 802.15 Do vậy các chuẩn còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4hay IEEE 802.15.3

 WLAN: mạng vô tuyến cục bộ Nhóm này bao gồm các công nghệ có vùngphủ tầm vài trăm mét Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khácnhau thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/ Công nghệ Wifi đã gặt hái được nhữngthành công to lớn trong những năm qua Bên cạnh WiFi thì còn một cái tên ít ngheđến là HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởiETSI

 WMAN: mạng vô tuyến đô thị Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính làWiMAX Ngoài ra còn có công nghệ băng rộng BWMA802.20 Vùng phủ sóngcủa nó sẽ tằm vài km (tầm 45km tối đa)

 WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng: Nhóm này bao gồm các công nghệ mạngthông tin di động như UMTS/GSM/CDMA2000 Vùng phủ của nó cũng tầm vài

km đến tầm chục km WRAN: Mạng vô tuyến khu vực Nhóm này đại diện làcông nghệ 802.22 đang được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE Vùng phủ có nó

sẽ lên tầm 40100km Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xaxôi hẻo lánh, khó triển khai các công nghệ khác

So sánh các nhóm mạng:

sóng

Băng tần

UWB (Ultrawideband) WPAN 802.15.3a 110480Mbps Trên 30 feet 7.5 GHz

Tất cả các công nghệ này đều giống nhau ở chổ chúng nhận và chuyển tin bằngcách sử dụng sóng điện từ (EM)

.B Dựa trên các công nghệ mạng, mạng không dây được chia thành 3 loại:

•Kết nối sử dụng tia hồng ngoại

•Sử dụng công nghệ Bluetooth

•Kết nối bằng chuẩn Wifi

4 Các mô hình mạng không dây:

1.3.1 Mô hình mạng ADHOC:

1.3.1.1 Khái niệm:

 Là mạng gồm hai hay nhiều máy tính có trang bị card không dây

 Tương tự mô hình peer to peer trong mạng có dây

 Các máy tính có vai trò ngang nhau

 Khoảng cách liên lạc 30100m

 Sử dụng thuật toán Spokesman Election Algorithm(SEA)

 Các Staion phải cùng BSSID.

 Các Staion phải cùng kênh

 Các Station phải cùng tốc độ truyền

CHƯƠNG II TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN

II.2 Giới thiệu

 Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học, công nghệ thông tin và viễnthông, ngày nay các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách taylaptop, máy tính bỏ túi palm top, điện thoại di động, máy nhắn tin không còn

xa lạ và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây Nhu cầutruyền thông một cách dễ dàng và tự phát giữa các thiết bị này dẫn đến sự pháttriển của một lớp mạng di động không dây mới, đó là mạng WLAN WLANcho phép duy trì các kết nối mạng không dây, người sử dụng duy trì các kết nốimạng trong phạm vi phủ sóng của các điểm kết nối trung tâm Phương thức kếtnối mới này thực sự đã mở ra cho người sử dụng một sự lựa chọn tối ưu, bổxung cho các phương thức kết nối dùng dây

 WLAN 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 linhhoạt có khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng truyền thống và bắtđầu phát triển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (FederalCommunications Commission) WLAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại

để truyền và nhận dữ liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và cáccấu trúc khác mà không cần cáp WLAN cung cấp tất cả các chức năng và các

ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưnglại không bị giới hạn bởi cáp Ngoài ra WLAN còn có khả năng kết hợp với cácmạng có sẵn, WLAN kết hợp rất tốt với LAN tạo thành một mạng năng động và

ổn định hơn WLAN là mạng rất phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị

từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn, văn phòng Sự pháttriển ngày càng tăng nhanh của các máy tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đạihơn và rẻ hơn đã thúc đẩy sự tăng trưởng rất lớn trong công nghiệp WLANnhững năm gần đây

 WLAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học,

y tế : 2.4GHz và 5GHz ),vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũngnhư không cần cấp giấy phép sử dụng Sử dụng WLAN sẽ giúp các nước đangphát triển nhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xâydựng hạ tầng viễn thông một cách thuận lợi và ít tốn kém

 Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theocác chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN

2, IEEE802.11b, IEEE 802.11a, 802.11g (WiFi), trong đó mỗi chuẩn có mộtđặc điểm khác nhau IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trongphạm vi tương đối nhỏ: IrDA (1m), OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và mô

hình mạng là dạng peertopeer tức là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳmột thiết bị trung gian nào Ngược lại, HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạngphục vụ cho kết nối phạm vi rộng hơn khoảng 100m, và cho phép kết nối 2dạng: kết nối trực tiếp, kết nối dạng mạng cơ sở (sử dụng Access Point) Vớikhả năng tích hợp với các mạng thông dụng như (LAN, WAN), HiperLAN vàWiFi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng mạng LAN.

 Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN như một giảipháp tối ưu cho việc sử dụng Internet Mạng WLAN được coi như một thế hệmạng truyền số liệu mới cho tốc độ cao được hình thành từ hoạt động tương hỗcủa cả mạng hữu tuyến hiện có và mạng vô tuyến Mục tiêu của việc triển khaimạng WLAN cho việc sử dụng internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vôtuyến tốc độ cao

II.3 Quá trình phát triển của mạng WLAN

 Mạng WLAN, với đặc tính “không dây” wlan rất linh động trong điềukiện người dùng di động hay trong các cấu hình tạm thời.Các mạng LAN khôngdây đang ngày càng được ưa chuộng và phát triển trên thế giới Với các ưuđiểm nổi trội như: dễ dàng cải thiện năng suất, cài đặt nhanh, đơn giản và linhhoạt, dễ cấu hình không đòi hỏi cơ sở hạ tầng cồng kềnh như các mạng LANtruyền thống, đặc biệt là hiệu quả trong các vùng khó thực hiện bằng dây và đòihỏi có thẩm mỹ cao , WLAN phát triển rất nhanh chóng và đang dần thay thếcho các mạng có dây trong nhiều lĩnh vực khác nhau

 Quá trình phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua:

 Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi nhữngnhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz.Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấptốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hếtcác mạng sử dụng cáp hiện thời

 Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sửdụng băng tần 2.4Ghz Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữliệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuấtkhông được công bố rộng rãi Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữacác thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu pháttriển ra những chuẩn mạng không dây chung

 Năm1997,Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phêchuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI(Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháptruyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ởtần số 2.4Ghz

 Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là cácchuẩn 802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu).

Và những thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thànhcông nghệ không dây vượt trội Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần

số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps IEEE 802.11bđược tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng(throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây thông thường

 Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà cóthể truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc

độ truyền dữ liệu lên đến 54Mbps Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng802.11g cũng có thể tương thich ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b

Hình 2.1 Quá trình phát tri n c a m ng WLAN.ển của mạng WLAN ủa mạng WLAN ại mạng vô tuyến

II.4 Phân loại mạng WLAN

Các mạng WLAN có thể được phân loại thành mạng WLAN vô tuyến và WLANhồng ngoại Các mạng WLAN vô tuyến có thể dựa trên quá trình truyền dẫn băng hẹphay truyền dẫn trải phổ trong khi đó đối với các WLAN hồng ngoại có thể là khuyếchtán hay được định hướng Dưới đây đề cập cơ bản các mạng WLAN vô tuyến và hồngngoại,có đánh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của mỗi loại

2.3.1 Các WLAN vô tuyến

 Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ Khái niệm

về trải phổ đảm bảo quá trình truyền thông tin cậy và an toàn Trải phổ đề cậpđến các sơ đồ tín hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin đượcphát đi) và chúng sử dụng băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyềntín hiệu Băng thông lớn hơn có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đườngchỉ ảnh hưởng một phần đến quá trình truyền dẫn trải phổ Vì vậy mà nănglượng tín hiệu thu hầu như không đổi theo thời gian Điều này cho phép táchsóng dễ dàng khi máy thu được đồng bộ với các tham số của tín hiệu trải phổ.Các tín hiệu trải phổ có khả năng hạn chế nhiễu và gây khó khăn cho quá trìnhphát hiện và chặn tín hiệu trên đường truyền Có hai kỹ thuật trải phổ: Trải phổchuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy tần (FHSS)

2.3.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

Đây là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bítthừa cho mỗi bít sẽ truyền đi, bít này được gọi là chip hoặc mã chíp Mã chip càng dàikhả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao Khó khăn trong phương pháp này là tốnnhiều băng thông

Tỷ lệ chip sử dụng trên một bít gọi là tỷ lệ trải phổ Tỷ lệ này càng cao sẽ giúpcho khả năng chống nhiễu khi truyền tin hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ giúp tăngbăng thông cho các thiết bị di dộng Thuật toán đặc biệt được sử dụng để khôi phục lạithông tin mà không yêu cầu gửi lại gói tin Có thể hiểu đơn giản hơn là mỗi bít được

mã hoá thành một chuỗi các bit

2.3.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS)

Công nghệ trải phổ này sử dụng băng tần hẹp để truyền thông tin Với FHSS,một chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng để thay đổi đột ngột những tần số và cho phépmột trạm nhảy từ tần số này sang tần số khác Tuy nhiên mỗi thiết bị WLAN vận hànhtheo cách này sự thay đổi tần số sử dụng cùng một thuật toán, thuật toán FHSS sẽ pháttín hiệu trên một tần số trong một thời gian ngắn, rồi tự động nhảy sang tần số khác đểtruyền tín hiệu

Các thiết bị truyền và nhận tín hiệu FHSS sẽ phải được đồng bộ hoá sao chochúng có cùng tần số tại cùng một thời điểm, để tín hiệu được đảm bảo trong suốt quátrình kết nối

Theo FHSS, nó có khả năng hạn chế tối đa nhiễu trên băng tần hẹp từ bên ngoài.Bởi vì nếu FHSS bị nhiễu tại một kênh nào đó thì nó sẽ chuyển sang kênh tần khác đểgửi tín hiệu.Theo quy định của FCC số lượng kênh tối thiểu được sử dụng trong FHSS

là 75 kênh, sau này giảm xuống còn 15 và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi kênh

Phương pháp FHSS cho phép xây dựng nhiều kênh mà không chồng lấn lênnhau, nó cũng cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập trong một vùng làm việc nếu nhưcần tăng thêm lượng băng thông hoặc cần tăng thêm số người truy nhập tối đa

Cuối cùng là sự khuyếch đại công suất là rất hiệu quả, các thiết bị FHSS sẽ tiêuthụ ít năng lượng hơn,và như vậy các thiết bị như các thiết bị di dộng sẽ có thể kết nốivới thời gian lâu hơn mà không phải thay sạc pin.

2.3.2 Các mạng WLAN hồng ngoại

Mạng WLAN đầu tiên được phát triển sử dụng truyền dẫn hồng ngoại cách đâykhoảng chừng 20 năm Các hệ thống này khai thác các điểm thuận lợi do sử dụng vôtuyến hồng ngoại như là một môi trường cho truyền dẫn vô tuyến Chẳng hạn, tia hồngngoại có băng thông không cấp phép rất dồi dào, nó loại bỏ được nhiễu vô tuyến, cácthiết bị hồng ngoại nhỏ và tiêu thụ ít công suất

Không giống như các sóng vô tuyến, các tần số hồng ngoại là quá cao để thựchiện điều chế giống như đối với các tần số vô tuyến Vì vậy, các đường truyền hồngngoại thường dựa trên cơ sở điều chế xung bật tắt và tách sóng tín hiệu quang Quátrình truyền dẫn xung bật tắt được thực hiện bằng cách biến đổi cường độ (biên độ)dòng điện trong máy phát hồng ngoại như là laser diode hay diode phát quang chẳnghạn Theo cách này, dữ liệu được mang đi bởi cường độ (chứ không phải là pha haytần số) của sóng ánh sáng Các hệ thống hồng ngoại sử dụng hai thành phần vật lýkhác nhau (các bộ phát và các bộ tách) để phát và thu tín hiệu sóng quang Điều nàytrái ngược với các hệ thống vô tuyến vì ở đó sử dụng một anten chung để phát và thutín hiệu

Các mạng WLAN hồng ngoại khác với các mạng WLAN vô tuyến ở nhiều điểm.Nói chung, các hệ thống vô tuyến luôn tạo ra vùng phủ rộng hơn Mặt khác, tín hiệu vôtuyến luôn có độ rộng băng thông hẹp hơn các tín hiệu quang mặc dù các hệ thốngthương mại vẫn chưa khai thác được hết băng thông tín hiệu quang

II.5 Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN

Lúc đầu WLAN chỉ được sử dụng bởi các tổ chức, công ty lớn nhưng ngày nay,thì WLAN đã có giá cả chấp nhận được mà ta có thể sử dụng Sau đây là một số ứngdụng chung và phù hợp của WLAN

2.4.1 Vai trò truy cập (Access role)

WLAN ngày nay hầu như được triển khai ở lớp access, nghĩa là chúng được sửdụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường Wireless là một phươngpháp đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng Các WLAN là các mạng ở lớpdatalink như tất cả những phương pháp truy cập khác Vì tốc độ thấp nên WLAN ítđược triển khai ở corevà distribution

Các WLAN cung cấp giải pháp cho một vấn đề khá khó đó là: khả năng di động.Giải pháp sử dụng cellular có tốc độ thấp và mắc Trong khi WLAN thì có cùng sựlinh hoạt nhưng lại rẻ hơn Các WLAN nhanh, rẻ và có thể xác định ở mọi nơi.

Hình 2.2 Access Role

2.4.2 Mở rộng mạng (Network extension)

Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của một mạng códây Khi muốn mở rộng một mạng hiện tại, nếu cài đặt thêm đường cáp thì sẽ rất tốnkém Hay trong những toà nhà lớn, khoảng cách có thể vượt quá khoảng cách củaCAT5 cho mạng Ethernet Có thể cài đặt cáp quang nhưng như thế sẽ yêu cầu nhiềuthời gian và tiền bạc hơn, cũng như phải nâng cấp switch hiện tại để hỗ trợ cáp quang Các WLAN có thể được thực thi một cách dễ dàng Vì ít phải cài đặt cáp trongmạng không dây

Hình 2.3 M R ng M ng.ở Rộng Mạng ộng Mạng ại mạng vô tuyến

2.4.3 Kết nối các toà nhà

Trong môi trường mạng campus hay trong môi trường có 2 toà nhà sát nhau, cóthể có trường hợp những người dùng từ toà nhà này muốn truy cập vào tài nguyên của

toà nhà khác Trong quá khứ thì trường hợp này được giải quyết bằng cách đi mộtđường cáp ngầm giữa 2 toà nhà hay thuê một đường leasesline từ công ty điện thoại.

Sử dụng kỹ thuật WLAN, thiết bị có thể được cài đặt một cách dễ dàng và nhanhchóng cho phép 2 hay nhiều toà nhà chung một mạng Với các loại anten không dâyphù hợp, thì bất kỳ toà nhà nào cũng có thể kết nối với nhau vào cùng một mạng trongmột khoảng cách cho phép

Có 2 loại kết nối: P2P và P2MP Các liên kết P2P là các kết nối không dây giữa 2toà nhà Loại kết nối này sử dụng các loại anten trực tiếp hay bán trực tiếp ở mỗi đầuliên kết

Hình 2.4 K t n i các tòa nhàến ối các tòa nhà

 Các liên kết P2MP là các kết nối không dây giữa 3 hay nhiều toà nhà, thường ởdạng hubandspoke hay kiểu kết nối star, trong đó một toà nhà đóng vai trò trung tâmtập trung các điểm kết nối Toà nhà trung tâm này sẽ có core network, kết nối internet,

và server farm Các liên kết P2MP giữa các toà nhà thường sử dụng các loại anten đahướng trong toà nhà trung tâm và anten chung hướng trên các spoke

2.4.3.1 Phân phát dữ liệu dặm cuối (Last Mile Data Delivery)

Wireless Internet Service Provider (WISP) đã cung cấp các dịch vụ phân phát dữliệu trên lastmile cho các khách hàng của họ “Last mile” đề cập đến hạ tầng giao tiếp

có dây hay không dây tồn tại giữa telco hay công ty cáp và người dùng cuối

Hình 2.5 D ch v d m cu iịch vụ dặm cuối ụ dặm cuối ặm cuối ối các tòa nhàTrong trường hợp nếu cả công ty cáp và telco đều gặp khó khăn trong việc mởrộng mạng của họ để cung cấp các kết nối băng thông rộng cho nhiều người dùng hơnnữa Nếu sống trong khu vực nông thôn thì khó có thể truy cập vào kết nối băng thôngrộng (như cable modem hay xDSL) Sẽ kinh tế hơn rất nhiều nếu các WISP đưa ra giải

pháp truy cập không dây vào những nơi ở xa đó vì các WISP sẽ không gặp những khókhăn như của các công ty cáp hay telco vì không phải cài đặt nhiều thiết bị Các WISPcũng gặp phải một số trở ngại Như các nhà cung cấp xDSL gặp phải vấn đề là khoảngcách vượt quá 5.7 km từ CO đến nhà cung cấp cáp, còn vấn đề của WISP chính là cácvật cản như mái nhà, cây,

hình 2.4.3: S di đ ngự di động ộng Mạng

Trong từng trường hợp, các mạng wireless đã tạo nên khả năng truyền dữ liệu màkhông cần yêu cầu thời gian và sức người để đưa dữ liệu, cũng như giảm được cácthiết bị được kết nối với nhau như mạng có dây Một trong những kỹ thuật mới nhấtcủa wireless là cho phép người dùng có thể roam, nghĩa là di chuyển từ khu vực khôngdây này sang khu vực khác mà không bị mất kết nối, giống như điện thoại di động,người dùng có thể roam giữa các vùng di động khác nhau Trong một tổ chức lớn, khiphạm vi phủ sóng của wireless rộng thì việc roaming khá quan trọng vì người dùng cóthể vẫn giữ kết nối với mạng khi họ ra ngoài

2.4.4 Văn phòng nhỏVăn phòng gia đình (Small OfficeHome Office)

Trong một số doanh nghiệp chỉ có một vài người dùng và họ muốn trao đổi thôngtin giữa các người dùng và chỉ có một đường ra Internet Với những ứng dụng này(Small officehome officeSOHO), thì một đường wireless LAN là rất đơn giản và hiệuquả Các thiết bị wireless SOHO thì rất có ích khi nhữngngười dùng muốn chia sẻ mộtkết nối Internet

hình 2.4.4 SOHO WLAN

2.4.5 Văn phòng di dộng (Mobile Offices)

Các văn phòng di động cho phép người dùng có thể di chuyển đến một vị tríkhác một cách dễ dàng Vì tình trạng quá tải của các lớp học, nhiều trường hiện nayđang sử dụng lớp học di động Để có thể mở rộng mạng máy tính ra những toà nhà tạmthời, nếu sử dụng cáp thì rất tốn chi phí Các kết nối WLAN từ toà nhà chính ra cáclớp học di động cho phép các kết nối một cách linh hoạt với chi phí có thể chấp nhậnđược

 Khả năng di động và sự tự docho phép kết nối bất kì đâu trong khu vựctriển khai mạng Với sự gia tăng người sử dụng máy tính xách tay là một điềurất thuận lợi

 Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối: Người dung có thể duytrì kết nối mạng khi họ di chuyển từ nơi này đến nơi khác

 Dễ lắp đặt và triển khai.Đáp ứng tức thời khi gia tăng số lượng ngườidùng

 Tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp

 Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà

 Giãm 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 vănphòng,

 Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệthống có dây vì tính linh động và nâng cấp cao

2.5.2 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,địa hình 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 khiếnngười khác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép Tuy nhiên WLAN cóthể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng mã tuỳ thuộc vàomức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu Ngoài ra người ta có thể sử dụng việc mãhóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật

 Phạm vi:

Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn cũng chỉ hoạt động tốt trong phạm vivài chục met Nó chỉ phù hợp cho không gian khoảng cách nhỏ Nếu muốn sử dụngphải sử dụng thêm thiết bị: Repeater hay AP Dẫn đến chi phí gia tang