Bài giảng môn học mạng không dây

Môn học Mạng không dây (Wireless Network) 01/2011 Giới thiệu môn học         Mã học phần: 2201012168 Số tín chỉ: 4(3,2,7) Lên lớp: 60 tiết Dự lớp: 75% Bài tập: lớp nhà, tiểu luận môn học Kiểm tra thường xuyên Thi kỳ cuối kỳ Khác: Theo yêu cầu giảng viên Mục tiêu môn học       Tìm hiểu nhiều mặt công nghệ không dây, mạng không dây, kiến trúc ứng dụng Nắm vững lý thuyết công nghệ truyền liệu không dây Hiểu biết thiết bị phát, thu môi trường truyền dẫn không dây Nắm mô hình hệ thống mạng không dây Xây dựng hệ thống mạng nội không dây (ad-hoc, access service) Hiểu biết lý thuyết cài đặt bảo mật hệ thống mạng không dây (shared key, địa MAC, chứng thực dùng certificate) Tài liệu tham khảo -Sách, giáo trình chính:  Wireless Network, P Nicopolitidis - Aristotle University, Greece, 2003 John Wiley & Sons Ltd, -Tài liệu tham khảo:     Borko Furht Mohammad Ilyas, Wireless Internet Handbook: Technologies, Standards, and Applications, Auerbach Publications, 2003 Andrew S Tanenbaum, Computer Networks, Fourth edition, Prentice Hall, 2003 Seshan, S., Low latency handoff for cellular data networks, Ph.D diss., University of California, Berkeley, 1995 James F Kurose, Keith W Ross, Computer Networking: A top-down Approach Featuring the Internet, AddisonWesley, 2003 CHƯƠNG 1: Wireless communications principles and fundamentals (Nguồn gốc truyền thông không dây nguyên tắc bản) Hình ảnh mạng không dây Hình ảnh mạng không dây Hình ảnh mạng không dây Introduction (Giới thiệu)  Cho đến gần Mạng không dây tương đối thị trường gia đình  Chuẩn không dây 802.11b, sử dụng rộng rãi đầu tiên, IEEE phê chuẩn vào năm 1999  Vào thời điểm đó, phần cứng nối mạng không dây đắt (1000USD/1 Access point)  Ngày giá thành phần cứng cho mạng không dây giảm  Nhiều thiết bị di động hỗ trợ công nghệ mạng không dây Introduction (tiếp)     Được sử dụng rộng rãi truyền thông vòng 15-20 năm đến Là lĩnh vực phát triển công nghiệp truyền thông Hai đặc điểm mang lại ưu cho mạng không dây di động tiết kiệm giá thành (ngày hạ) Sự di động  Khái niệm không dây di động khó tách rời  Sự di động có nhiều ưu 10 10 Data Delivery Approaches (tiếp)  Để mở rộng toàn vùng phủ sóng WLAN, để cell che phủ phòng lân cận ta đặt thêm AP toàn khu vực tòa nhà  Ý tưởng ta đặt AP cho cell bao phủ vùng mà máy client đặt vị trí  Khi , cell có vùng chồng lấp lên theo tỉ lệ phần trăm nhỏ (xem hình trang sau) 10 Data Delivery Approaches (tiếp) 10 Data Delivery Approaches (tiếp)  Khi cell chồng lấp lên nhau, AP láng giềng dùng tần số  Nếu hai AP láng giềng sử dụng tần số, tự gây nhiễu lẫn  Thay vào đó, tần số dùng AP láng giềng phải không trùng lắp phải lệch cho toàn khu vực 10 Data Delivery Approaches (tiếp)  Khi máy trạm kết nối đến AP, tự di chuyển xung quanh  Khi máy trạm di chuyển từ cell AP sang cell khác, kết nối chuyển từ AP sang AP khác  Việc di chuyển từ AP sang AP khác gọi chuyển vùng (roaming) 10 Data Delivery Approaches (tiếp)  Khi AP cấu hình để bao phủ vùng rộng lớn, tiềm tàng khả có nhiều máy kết nối vào  Tuy nhiên, cell môi trường dùng chung mà tất máy phải chia sẻ theo chế độ half duplex  Khi số lượng máy trạm kết nối vào tăng lên, tổng số băng thông thời gian cho máy giảm xuống 10 Data Delivery Approaches (tiếp) 10 Data Delivery Approaches (tiếp) Tránh nghẽn mạng không dây WLAN  Khi hai nhiều trạm không dây truyền thời điểm, tín hiệu trở thành bị nhiễu  Máy trạm bên phía nhận nhận kết liệu rác, nhiễu hay bị lỗi  Ngay với máy truyền gây xung đột không nhận ra, lúc phần nhận phải tắt  Để có chế phản hồi hiệu quả, mạng không dây, trạm truyền frame, bên trạm nhận phải gửi frame ACK để xác nhận frame nhận xác, không bị lỗi 10 Data Delivery Approaches (tiếp) Tránh nghẽn mạng WLAN (tiếp)  Chuẩn 802.11 dùng phương pháp gọi Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance (CSMA/CA)  Cần lưu ý, mạng có dây 802.3 phát (detect) xung đột, 802.11 cố gắng tránh (avoid) xung đột  Tránh nghẽn hoạt động cách yêu cầu tất máy trạm lắng nghe trước truyền frame 10 Data Delivery Approaches (tiếp) Tránh nghẽn mạng WLAN (tiếp)  Khi máy trạm có frame cần truyền, hai trạng thái sau xảy ra:  Không có thiết bị khác truyền: lúc máy trạm truyền frame Bên máy nhận dự kiến phải gửi frame ACK để xác nhận frame ban đầu đến không bị đụng độ  Có thiết bị khác truyền frame: lúc máy ta phải chờ frame truyền hoàn tất, sau phải chờ khoảng thời gian ngẫu nghiên trước truyền frame 10 Data Delivery Approaches (tiếp) Tránh nghẽn mạng WLAN (tiếp)  Bên cạnh thời gian chờ truyền xong liệu, trạm không dây phải triển khai định thời ngẫu nhiên Trước truyền frame, máy tính phải chọn số ngẫu nhiên time slot phải chờ  Con số ngẫu nhiên nằm khoảng từ zero đến kích thước tối đa vùng cạnh tranh 10 Data Delivery Approaches (tiếp) Tránh nghẽn mạng WLAN (tiếp)  Tại trạm phải chờ khoảng thời gian ngẫu nhiên trước truyền?  Để tránh tình trạng có nhiều trạm muốn truyền liệu lắng nghe môi trường truyền Khi thấy trạm gửi liệu vừa kết thúc việc truyền frame, chúng đồng loạt gửi liệu môi trường truyền, dẫn đến xung đột 11 Các tầng mạng không dây  Wireless Application Environment (WAE): (Tầng ứng dụng môi trường): Tầng định nghĩa chương trình tập lệnh sử dụng cho ứng dụng không dây Một ngôn ngữ phổ biến WMLScript  Wireless Session Protocol (WSP): (Tầng phiên giao thức): Tầng chịu trách nhiệm kiểu thông tin thiết lập với thiết bị Nó định nghĩa phiên kết nối thành công hay không 11 Các tầng mạng không dây (tiếp)  Wireless Transaction Session Protocol (WTSP): (Tầng phiên xử lý giao tác): Tầng dùng để phân loại liệu chảy tràn đường đáng tin cậy đường không đáng tin cậy  Wireless Transport Layer Security (WTLS): (Tầng truyền tải): Tầng tầng bảo mật Nó cung cấp mã hóa, chứng thực, kiểm tra tính nguyên vẹn liệu, 11 Các tầng mạng không dây (tiếp)   Wireless Datagram Protocol (WDP): (Tầng giao thức gam liệu): Tầng nơi chứa liệu bị hỏng hóc truyền Vì có nhiều phương pháp truyền khác nhau, WDP tiêu chuẩn hóa chắn, nên hãng truyền thông chuyển giao liệu vô tuyến miễn tương thích với WAP Network carriers: (Tầng vận chuyển): Đây phương pháp vận chuyển chịu trách nhiệm phân phát liệu đến thiết bị khác Có nhiều phương pháp vận chuyển, mang vác miễn liên kết đuợc với tầng WDP 11 Các tầng mạng không dây (tiếp) Vị trí tầng: [...]... Tiết kiệm giá thành  Cài đặt mạng không dây rõ ràng đòi hỏi rất ít dây so với mạng có dây truyền thống  Không sử dụng dây đặc biệt có lợi trong các tình huống  Lắp đặt mạng rất khó khăn trong các vùng rộng lớn: qua sông, biển hoặc các khu vực nhiễm độc  Không được phép đi dây: các khu vực lịch sử  Triển khai mạng tạm: sử dụng trong thời gian ngắn 11 Truy nhập không dây  Hàng triệu người sử dụng... mạng không dây và di động  Nâng cao tốc độ truyền dữ liệu của mạng không dây, có dây và các ứng dụng  Các công nghệ: HDTV (High Definition(độ nét) TeleVision), FDDI (Fiber Distributed Data Interface), ISDN, ATM (Asynchronous Transfer Mode), G (Generation) 13 Truy nhập không dây  Biểu đồ tình hình Truy cập Internet di động (Thuê bao Internet) 14 Sự phát triển của mạng không dây   Truyền thông không. .. không dây  Biểu đồ tình hình Truy cập Internet di động (Thuê bao Internet) 14 Sự phát triển của mạng không dây   Truyền thông không dây đã có trong lịch sử loài người thời kỳ xa xưa: khói, gương phản chiếu, cờ hiệu, lửa …, trong Hy lạp cổ Nguồn gốc của mạng không dây bắt đầu với truyền sóng radio     Năm 1895, bởi Guglielmo Marconi, khoảng cách là 18 dặm Năm 1901, truyền tín hiệu radio qua biển... khe thời gian hơn trong một khuông Không đối xứng Làm giảm thời gian sử dụng của pin Phù hợp cho duyệt Web 30 HSCSD và GPRS (tiếp)  GPRS  Cùng nguyên tắc với HSCSD  Chuyển gói, sử dụng băng thông theo nhu cầu  GPRS hỗ trợ nhiều mức tốc độ: 14.4 đến 171.2 kbps  Đối xứng và không đối xứng 31 GPRS GPRS ( General Packet Radio Service) dịch vụ truyền tin đóng gói không dây tốc độ cao  GPRS là chuẩn kế... 17 Điện thoại di động tương tự   Tuy nhiên IMTS có số lượng người dùng nhỏ, không thực tế  Sử dụng phổ điện từ không hiệu quả  Công suất lớn của máy phát gây ra nhiễu cho các hệ thống xung quanh Các nhà nghiên cứu tại AT&T Bell Laboratories tìm ra khái niệm ngăn tổ ong (cellular)  Khái niệm này đã mang đến một cuộc cách mạng trong lĩnh vực điện thoại di động  Thành công của điện thoại di động vượt... Quang phổ: Một khoảng hẹp của phổ điện từ, tương ứng với ánh sáng Phổ điện từ    Các điện tử khi chuyển động tạo ra sóng điện từ lan truyền trong không gian (thậm chí trong chân không) Sử dụng ăng ten có thể truyền và bắt sóng điện từ truyền qua không gian Các tính chất của sóng điện từ    Tốc độ rung các điện tử xác định tần số của sóng ƒ (số lượng các dao động của sóng trong một giây), đo... trưng của hệ thống 1G là: Dung lượng (capacity) thấp Kỹ thuật chuyển mạch tương tự (circuit-switched) Xác suất rớt cuộc gọi cao Khả năng handoff (chuyển cuộc gọi giữa các tế bào) không tin cậy Chất lượng âm thanh rất tồi Không có chế độ bảo mật tốt Một số khái niệm về công nghệ xG (tiếp) 2G: (bao gồm GSM (Global System Mobile) và CDMA (Code Division Multiple Access _ Phân đoạn đa truy cập)  Là thế... được phân chia thành một tập các ngăn kề nhau và không chồng chéo Phổ điện từ được chia thành các kênh và mỗi ngăn dùng một tập các kênh riêng Các ngăn kề nhau dùng các tập kênh khác nhau để tránh nhiễu Các ngăn cách nhau có thể dùng lại kênh Sử dụng lại tần số để tăng hiệu quả của việc sử dụng phổ19 Điện thoại di động tương tự    Mỗi BS kết nối qua dây cáp với một thiết bị, gọi là Mobile Switching... dụng điều biến tần số (Frequence Modulation – FM) Phổ điện từ của mỗi ngăn được phân chia thành một số các kênh Mỗi cuộc gọi được cấp một cặp kênh Khi kết nối truyền thông bên trong phần có dây của hệ thống: sử dụng mạng chuyển gói Các hệ thống tương tự được áp dụng tại:  Total Access Communication System (TACS): Anh, Ý, Tây ban nha, Áo  MCS-L1: Nhật  Nodic Mobile Telephony (NMT): một số nước khác... hiệu video  3G là băng thông rộng Một số khái niệm về công nghệ xG (tiếp)  Sự khác nhau giữa WCDMA và CDMA?  WCDMA cũng dựa trên nền CDMA, nhưng phát triển theo mỗi carrier (phần tử mang) là 5MHz chứ không phải là 1.25MHz như CDMA GSM  Tại châu Âu, phổ điện từ xung quanh 900 MHz, và sau đó 1800 MHz được phân cho các hệ thống 2G  Một tiêu chuẩn chung cho châu Âu được hình thành bởi một nhóm làm việc ... (Nguồn gốc truyền thông không dây nguyên tắc bản) Hình ảnh mạng không dây Hình ảnh mạng không dây Hình ảnh mạng không dây Introduction (Giới thiệu)  Cho đến gần Mạng không dây tương đối thị trường... trường truyền dẫn không dây Nắm mô hình hệ thống mạng không dây Xây dựng hệ thống mạng nội không dây (ad-hoc, access service) Hiểu biết lý thuyết cài đặt bảo mật hệ thống mạng không dây (shared key,... mạng không dây rõ ràng đòi hỏi dây so với mạng có dây truyền thống  Không sử dụng dây đặc biệt có lợi tình  Lắp đặt mạng khó khăn vùng rộng lớn: qua sông, biển khu vực nhiễm độc  Không phép dây: