Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng trong mạng không dây WLAN

Công nghệ không dây là một phương pháp chuyển giao từ điểm này đến điểm khác sử dụng sóng vô tuyến. Mạng không dây ngày nay bắt nguồn từ nhiều giai đoạn phát triển của thông tin vô tuyến, những ứng dụng điện báo và radio. Mặc dầu một vài phát minh xuất hiện từ những năm 1800, nhưng sự phát triển nổi bật đạt được vào kỷ nguyên của công nghệ điện tử và chịu ảnh hưởng lớn của nền kinh tế học hiện đại, cũng như các khám phá trong lĩnh vực vật lý. Cho đến nay, mạng không dây đã đạt được những bước phát triển đáng kể. Tại một số nước có nền công nghệ thông tin phát triển, mạng không dây thực sự đi vào cuộc sống. Mạng không dây là một khái niệm rất rộng , nó tương tự như các mạng có dây mà chúng ta đã biết, nhưng khác biệt lớn nhất là nó dùng sóng làm phương tiện truyền dẫn chủ yếu. Trong báo cáo này, em chỉ tập trung tìm hiểu về kĩ thuật lưu lượng được sử dụng trong mạng Wireless Lan ( WLAN) Wireless Lan là một trong những công nghệ truyền thông không dây được áp dụng cho mạng cục bộ. Sự ra đời của nó khắc phục những hạn chế mà mạng nối dây không thể giải quyết được, và là giải pháp cho xu thế phát triển của công nghệ truyền thông hiện đại. Nói như vậy để thấy được những lợi ích to lớn mà Wireless Lan mang lại, tuy nhiên nó không phải là giải pháp thay thế toàn bộ cho các mạng Lan nối dây truyền thống. Dựa trên chuẩn IEEE 802.11 mạng WLan đã đi đến sự thống nhất và trở thành mạng công nghiệp, từ đó được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học. Ngành công nghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tính notebook để truyền thông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung để xử lý. Ngày nay, mạng WLAN đang được đón nhận rộng rãi như một kết nối đa năng từ các doanh nghiệp. Lợi tức của thị trường mạng WLAN ngày càng tăng.

Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây MỤC LỤC MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU Chương I Giới thiệu Mạng không dây .6 1.1 Sự đời mạng không dây .6 1.2 Khái niệm 1.3 Bảng so sánh ưu nhược điểm mạng không dây có dây: .7 Chương Tổng quan mạng WLAN 2.1 Mạng WLAN 2.2 Các ứng dụng Mạng WLAN 2.3 Các lợi ích mạng WLAN 10 2.4 Ưu điểm WLAN 11 2.5 Nhược điểm WLAN 11 2.6 Cách làm việc mạng WLAN 12 Chương Kĩ thuật dung lượng mạng WLAN 14 3.1 Chuẩn Wireless LAN – IEEE 802.11 14 3.2 Kỹ thuật lưu lượng công nghệ mạng không dây WLAN 15 3.2.1 Giới thiệu 15 3.2.2 Trải phổ 16 3.2.3 Công nghệ trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping pread Spectrum) 16 3.2.4 DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum .17 3.2.5 Công nghệ băng hẹp (narrowband) 18 3.2.6 Công nghệ hồng ngoại ( Infrared ) 18 3.3 Các công nghệ WLAN 19 3.3.1 HIPERLAN 19 3.3.2 HIPERLAN/2 20 3.3.3 WiFi 20 * Các chuẩn WiFi .20 3.4 WLAN Media Access Control .26 3.4.1 CSMA/CA 26 3.4.2 RTS/CTS 27 KẾT LUẬN .29 TÀI LIỆU THAM KHẢO .30 Giáo trình kĩ thuật mạng không dây 30 Bài tìm hiểu mạng không dây longvuit .30 SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT ACK Acknowledgment Tin báo nhận AH Authentication Header Tiêu đề xác thực ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng CA Certificate Authority Dịch vụ cấp quyền chứng nhận DES Data Encryption Standard Chuẩn mã hoá liệu ESP Encapsulation Security Payload Đóng gói tải tin an toàn GRE Generic Routing Encapsulation Giao thức đóng gói định tuyến chung ID Identity Nhận dạng IKE Internet Key Exchange Giao thức trao đổi khóa Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet IPX Internet Packet Exchange Giao thức trao đổi gói Internet L2F Layer Forwarding Giao thức chuyển tiếp lớp L2TP Layer Tunneling Protocol Giao thức định đường hầm lớp LAC L2TP Access Concentrator Bộ tập trung truy nhập giao thức L2TP LAN Local Area Network Mạng cục LNS L2TP Network Server Máy chủ phục vụ L2TP NAS Network Access Server Máy chủ truy cập mạng NetBEIU NetBIOS Enhanced User Interface Giao thức người dùng mở rộng NetBIOS OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết hệ thống mở PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - nối - điểm PPTP Point to Point Tunnel Protocol Giao thức đường hầm điểm - nối điểm PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RADIUS Remote Authentication DialIn User Service Dịch vụ người sử dụng quay số xác thực từ xa SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây RSA Chữ đầu tác giả Rivest, Shamir, Adleman Thuật toán mã hóa công khai SA Security Association Liên kết an ninh SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán phân tách bảo mật SPI Security Parameters Index Chỉ số thông số an ninh TACACS Terminal Access Controller Access Control System Hệ thống điều khiển truy nhập điều khiển truy nhập đầu cuối TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền thông UDP User Datagram Protocol Giao thức liệu đồ người sử dụng VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Một số chuẩn thông dụng 14 Hình Mạng WLAN IEEE 802.11 tiêu biểu 15 Hình Các kỹ thuật dùng chuẩn 802.11 .15 Hình Trải phổ nhảy tần .16 Hình Trải phổ chuỗi trực tiếp 17 Hình 6: Mô tả kỹ thuật DSSS 18 Hình 7: Kỹ thuật CSMA/CA 26 Hình 8: Mô mạng không dây .27 Hình 9: Kỹ thuật RTS/CTS .27 SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ không dây phương pháp chuyển giao từ điểm đến điểm khác sử dụng sóng vô tuyến Mạng không dây ngày bắt nguồn từ nhiều giai đoạn phát triển thông tin vô tuyến, ứng dụng điện báo radio Mặc dầu vài phát minh xuất từ năm 1800, phát triển bật đạt vào kỷ nguyên công nghệ điện tử chịu ảnh hưởng lớn kinh tế học đại, khám phá lĩnh vực vật lý Cho đến nay, mạng không dây đạt bước phát triển đáng kể Tại số nước có công nghệ thông tin phát triển, mạng không dây thực vào sống Mạng không dây khái niệm rộng , tương tự mạng có dây mà biết, khác biệt lớn dùng sóng làm phương tiện truyền dẫn chủ yếu Trong báo cáo này, em tập trung tìm hiểu kĩ thuật lưu lượng sử dụng mạng Wireless Lan ( WLAN) Wireless Lan công nghệ truyền thông không dây áp dụng cho mạng cục Sự đời khắc phục hạn chế mà mạng nối dây giải được, giải pháp cho xu phát triển công nghệ truyền thông đại Nói để thấy lợi ích to lớn mà Wireless Lan mang lại, nhiên giải pháp thay toàn cho mạng Lan nối dây truyền thống Dựa chuẩn IEEE 802.11 mạng WLan đến thống trở thành mạng công nghiệp, từ áp dụng nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến trường đại học Ngành công nghiệp kiếm lợi từ việc sử dụng thiết bị đầu cuối máy tính notebook để truyền thông tin thời gian thực đến trung tâm tập trung để xử lý Ngày nay, mạng WLAN đón nhận rộng rãi kết nối đa từ doanh nghiệp Lợi tức thị trường mạng WLAN ngày tăng SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây Chương I Giới thiệu Mạng không dây 1.1 Sự đời mạng không dây Năm 1985, Cơ quan quản lí viễn thông Mĩ định mở cửa số băng tần giải phóng không dây, cho phép người sử dụng chúng mà không cần giấy phép phủ Đây bước mở đầu cho mạng không dây đời phát triển nhanh Ban đầu nhà cung cấp thiết bị không dây dùng cho mạng LAN Proxim Symbol Mĩ phát triển sản phẩm độc quyền, không tương thích với sản phẩm công ty khác Điều dẫn đến cần thiết phải xác lập chuẩn không dây chung Năm 1997, Tiểu bang tiến hành thương lượng hợp chuẩn ban hành chuẩn thức IEEE 802.11 Sau chuẩn 802.11b chuẩn 802.11a phê duyệt vào năm 1999 năm 2000 Tháng năm 1999 sáu công ti gồm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet, Symbol Lucent liên kết tạo thành liên minh tương thích Ethernet không dây WECA Mục tiêu hoạt động tổ chức WECA xác nhận sản phẩm nhà cung cấp phải tương thích thực với Tuy nhiên, thuật ngữ “tương thích WECA” hay “tuân thủ IEEE 802.11b” gây bối rối cộng đồng Thuật ngữ Wi-Fi đời, tên gọi thống để công nghệ kết nối cục không dây chuẩn hóa 1.2 Khái niệm Công nghệ mạng không dây (Wireless Technology) công nghệ mạng cho phép thiết bị hệ thống mạng giao tiếp với thông qua sóng điện từ không gian (sóng vô tuyến sóng ánh sáng) thu, phát liệu qua không khí, giảm thiểu nhu cầu kết nối dây Khoảng cách truyền sóng ngắn (một vài mét điều khiển từ xa vô tuyến truyền hình) dài (hàng ngàn hay hàng triệu km đài phát truyền thông) Khái niệm mạng không dây (Wireless Network) khái niệm rộng, mạng dùng sóng để làm phương tiện truyền dẫn chủ yếu Trong báo cáo em tập trung tìm hiểu mạng nội không dây (Wireless LAN) SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây 1.3 Bảng so sánh ưu nhược điểm mạng không dây có dây: Phạm vi ứng dụng Mạng có dây Mạng không dây - Có thể ứng dụng tất mô - Chủ yếu mô hình mạng nhỏ hình mạng nhỏ, trung bình, lớn, lớn trung bình, với mô hình lớn phải kết hợp với mạng có dây - Gặp khó khăn nơi xa xôi, địa - Có thể triển khai nơi không hình phức tạp, nơi không ổn định, thuận tiện địa hình, không ổn định, khó kéo dây, đường truyền Độ phức tạp kỹ thuật không triển khai mạng có dây Mạng có dây Mạng không dây - Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc - Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc loại mạng cụ thể loại mạng cụ thể - Xu hướng tạo khả thiết lập thông số truyền sóng vô tuyến thiết bị ngày đơn giản Độ tin cậy Mạng có dây Mạng không dây - Khả chịu ảnh hưởng khách quan - Bị ảnh hưởng yếu tố bên bên thời tiết, khí hậu tốt môi trường truyền sóng, can nhiễu thời tiết - Chịu nhiều công đa dạng, - Chịu nhiều công đa dạng, phức tạp, nguy hiểm kẻ phá phức tạp, nguy hiểm kẻ phá hoại vô tình cố tình hoại vô tình cố tình, nguy cao mạng có dây - Ít nguy ảnh hưởng sức khỏe - Còn tiếp tục phân tích khả ảnh hưởng đến sức khỏe Lắp đặt, triển khai Mạng có dây Mạng không dây - Lắp đặt, triển khai tốn nhiều thời gian - Lắp đặt, triển khai dễ dàng, đơn giản, chi phí nhanh chóng Tính linh hoạt, khả thay đổi, phát triển Mạng có dây Mạng không dây - Vì hệ thống kết nối cố định nên tính - Vì hệ thống kết nối di động nên SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây linh hoạt kém, khó thay đổi, nâng cấp, linh hoạt, dễ dàng thay đổi, nâng cấp, phát triển Giá phát triển Mạng có dây Mạng không dây - Giá tùy thuộc vào mô hình - Thường giá thành thiết bị cao mạng cụ thể so với mạng có dây Nhưng xu hướng ngày giảm chênh lệch giá SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây Chương Tổng quan mạng WLAN 2.1 Mạng WLAN Là hệ thống thông tin liên lạc liệu linh hoạt thực phần mở rộng, thay cho mạng LAN hữu tuyến nhà quan Sử dụng sóng điện từ, mạng WLAN truyền nhận liệu qua khoảng không, tối giản nhu cầu cho kết nối hữu tuyến Như vậy, mạng WLAN kết nối liệu với người dùng lưu động, thông qua cấu hình đơn giản hóa, cho phép mạng LAN di động Các năm qua, mạng WLAN phổ biến mạnh mẽ nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến trường đại học Ngành công nghiệp kiếm lợi từ việc sử dụng thiết bị đầu cuối máy tính notebook để truyền thông tin thời gian thực đến trung tâm tập trung để xử lý Ngày nay, mạng WLAN đón nhận rộng rãi kết nối đa từ doanh nghiệp Lợi tức thị trường mạng WLAN ngày tăng 2.2 Các ứng dụng Mạng WLAN Mạng WLAN cung cấp mạng cuối với khoảng cách kết nối tối thiều mạng xương sống mạng nhà người dùng di động quan Sau ứng dụng phổ biến WLAN thông qua sức mạnh tính linh hoạt mạng WLAN:  Trong bệnh viện, bác sỹ hộ lý trao đổi thông tin bệnh nhân cách tức thời, hiệu nhờ máy tính notebook sử dụng công nghệ mạng WLAN  Các đội kiểm toán tư vấn kế toán nhóm làm việc nhỏ tăng suất với khả cài đặt mạng nhanh  Nhà quản lý mạng môi trường động tối thiểu hóa tổng phí lại, bổ sung, thay đổi với mạng WLAN, giảm bớt giá thành sở hữu mạng LAN  Các sở đào tạo công ty sinh viên trường đại học sử dụng kết nối không dây để dễ dàng truy cập thông tin, trao đổi thông tin, nghiên cứu  Các nhà quản lý mạng nhận thấy mạng WLAN giải pháp sở hạ tầng mạng lợi để lắp đặt máy tính nối mạng tòa nhà cũ SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây  Nhà quản lý cửa hàng bán lẻ sử dụng mạng không dây để đơn giản hóa việc tái định cấu hình mạng thường xuyên  Các nhân viên văn phòng chi nhánh triển lãm thương mại tối giản yêu cầu cài đặt cách thiết đặt mạng WLAN có định cấu hình trước không cần nhà quản lý mạng địa phương hỗ trợ  Các công nhân kho hàng sử dụng mạng WLAN để trao đổi thông tin đến sở liệu trung tâm tăng thêm suất họ  Các nhà quản lý mạng thực mạng WLAN để cung cấp dự phòng cho ứng dụng trọng yếu hoạt động mạng nối dây  Các đại lý dịch vụ cho thuê xe nhân viên nhà hàng cung cấp dịch vụ nhanh tới khách hàng thời gian thực  Các cán cấp cao phòng hội nghị cho định nhanh họ sử dụng thông tin thời gian thực bàn hội nghị 2.3 Các lợi ích mạng WLAN Độ tin tưởng cao nối mạng doanh nghiệp tăng trưởng mạnh mẽ mạng Internet dịch vụ trực tuyến chứng mạnh mẽ lợi ích liệu tài nguyên dùng chung Với mạng WLAN, người dùng truy cập thông tin dùng chung mà không tìm kiếm chỗ để cắm vào, nhà quản lý mạng thiết lập bổ sung mạng mà không lắp đặt di chuyển dây nối Mạng WLAN cung cấp hiệu suất sau: khả phục vụ, tiện nghi, lợi chi phí hẳn mạng nối dây truyền thống • Khả lưu động cải thiện hiệu suất dịch vụ - Các hệ thống mạng WLAN cung cấp truy cập thông tin thời gian thực đâu cho người dùng mạng tổ chức họ Khả lưu động hỗ trợ hội hiệu suất dịch vụ mà mạng nối dây thực • Đơn giản tốc độ nhanh cài đặt - Cài đặt hệ thống mạng WLAN nhanh dễ dàng loại trừ nhu cầu kéo dây qua tường trần nhà • Linh hoạt cài đặt - Công nghệ không dây cho phép mạng đến nơi mà mạng nối dây • Giảm bớt giá thành sở hữu - Trong đầu tư ban đầu phần cứng cần cho mạng WLAN có giá thành cao chi phí phần cứng mạng LAN hữu tuyến, chi phí cài đặt toàn giá thành tính theo tuổi thọ thấp đáng kể Các lợi SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 10 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây phiên Kỹ thuật trải phổ dùng nhiều mạng không dây kỹ thuật chống nhiễu bảo mật tốt Các kỹ thuật truyền tín hiệu dùng 802.11: - Kỹ thuật trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum – FHSS) - Kỹ thuật trải phổ trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum – DSSS).lưu lượng - Công nghệ băng hẹp (narrowband) Các thiết bị không dây thị trường hầu hết sử dụng kỹ thuật truyền tín hiệu DSSS 3.2.2 Trải phổ Đa số hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ, kỹ thuật tần số vô tuyến băng rộng mà trước phát triển quân đội hệ thống truyền thông tin cậy, an toàn, trọng yếu Sự trải phổ thiết kế hiệu với đánh đổi dải thông lấy độ tin cậy, khả tích hợp, bảo mật Nói cách khác, sử dụng nhiều băng thông trường hợp truyền băng hẹp, đổi lại tạo tín hiệu mạnh nên dễ phát hơn, miễn máy thu biết trực tiếp 3.2.3 Công nghệ trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping pread Spectrum) Trải phổ nhảy tần (FHSS) sử dụng sóng mang băng hẹp để thay đổi tần số mẫu máy phát lẫn máy thu Được đồng xác, hiệu ứng mạng trì kênh logic đơn Đối với máy thu không mong muốn, FHSS làm xuất nhiễu xung chu kỳ ngắn Hình Trải phổ nhảy tần FHSS “nhảy” tần từ băng hẹp sang băng hẹp bên băng rộng Đặc biệt hơn, sóng vô tuyến FHSS gửi nhiều gói liệu tần số sóng SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 16 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây mang, nhảy đến tần số khác, gửi nhiều gói liệu, tiếp tục chuỗi “nhảy - truyền” liệu Mẫu nhảy hay chuỗi xuất ngẫu nhiên, thật chuỗi có tính chu kỳ máy thu máy phát theo dõi Các hệ thống FHSS dễ bị ảnh hưởng nhiễu nhảy tần, hoàn thành việc truyền dẫn trình nhảy tần khác băng tần Hình Trải phổ chuỗi trực tiếp 3.2.4 DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum DSSS kỹ thuật cho phép tín hiệu truyền trải nhiều tần số hoạt động đồng thời nhằm giảm đến mức tối thiểu nhiễu mát liệu Tín hiệu ban đầu kết hợp với tín hiệu hệ thống (tín hiệu gọi chipping code) trước truyền môi trường sóng Tín hiệu trải 11 tần tùy theo chiều dài chipping code ) Các chip dài, xác suất mà liệu gốc bị loại bỏ lớn (và tất nhiên, yêu cầu nhiều dải thông) Thậm chí nhiều bit chip bị hư hại thời gian truyền, kỹ thuật nhúng vô tuyến khôi phục liệu gốc mà không yêu cầu truyền lại Đối với máy thu không mong muốn, DSSS làm xuất nhiễu băng rộng công suất thấp loại bỏ hầu hết máy thu băng hẹp Theo tổ chức FFC (Federal Communications Commission) quy định băng tần hoạt động DSSS 900 MHz (902 - 928MHz) 2.4GHz (2.4 -2.483GHz) SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 17 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây Hình 6: Mô tả kỹ thuật DSSS Dữ liệu dạng bit người dùng máy gởi kết hợp với giá trị chip code (trong hình chiều dài chip code bit) hệ thống với phép toán XOR, Kết đạt bit truyền tần số khác Khi đến máy nhận bit kết hợp với chip code với phép toán XOR, số bit kết nhận nhiều số bit liệu nhận bit 1, ngược lại liệu nhận bit Với cách hoạt động kỹ thuật DSSS có độ bảo mật cao máy nhận liệu phải biết trước chip code, đồng thời có tác nhân làm nhiễu phần dãy tần hệ thống hoạt động tốt 3.2.5 Công nghệ băng hẹp (narrowband) Một hệ thống vô tuyến băng hẹp truyền nhận thông tin người dùng tần số vô tuyến xác định Vô tuyến băng hẹp giữ cho dải tần tín hiệu vô tuyến hẹp tốt cho thông tin qua Sự xuyên âm không mong muốn kênh truyền thông tránh cách kết hợp hợp lý người dùng khác kênh có tần số khác Một đường dây điện thoại riêng giống với tần số vô tuyến Khi nhà lân cận có đường dây điện thoại riêng, người nhà nghe gọi nhà khác Trong hệ thống vô tuyến, sử dụng tần số vô tuyến riêng biệt để hợp riêng tư không can thiệp lẫn Các lọc máy thu vô tuyến lọc bỏ tất tín hiệu vô tuyến trừ tín hiệu có tần số thiết kế 3.2.6 Công nghệ hồng ngoại ( Infrared ) Hệ thống tia hồng ngoại (IR) sử dụng tần số cao, tần số ánh sáng khả kiến phổ điện từ, để mang liệu Giống ánh sáng, tia hồng ngoại IR thâm nhập đối tượng chắn sáng; sử dụng công nghệ trực tiếp (tầm SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 18 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây nhìn thẳng) công nghệ khuếch tán Các hệ thống trực tiếp rẽ tiền cung cấp phạm vi hạn chế (0,914m) tiêu biểu sử dụng cho mạng PAN sử dụng ứng dụng WLAN đặc biệt Công nghệ hồng ngoại hướng khả thực cao không thực tế cho người dùng di động, sử dụng để thực mạng cố định Các hệ thống IR WLAN khuếch tán không yêu cầu tầm nhìn thẳng, cell bị hạn chế phòng riêng lẻ 3.3 Các công nghệ WLAN 3.3.1 HIPERLAN HIPERLAN- Là hệ thống chuẩn cho WLAN Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu ETSI- European Telecommunications Standards Institute Năm 1991, ETSI thành lập nhóm RES10 Nhóm RES10 xây dựng tiêu chuẩn HIPERLAN chuẩn thông tin liên lạc số không dây tốc độ cao băng tần 5,15,3GHz băng tần 17,2-17,3 GHz Có loại HIPERLAN đưa ra: HIPERLAN/1, HIPERLAN/2, HIPERCESS HIPERLINK.vào năm 1996 Ứng dụng Băng tần HIPERLAN HIPERLAN HIPERLAN Wireless LAN Truy nhập WATM Truy nhập WATM Kết GHz cố định từ xa GHz WATM 17 GHz 54 Mbps 54 Mbps 155Mbps 2.4 GHz Tốc độ đạt 23.5 Mbps HIPERLAN nối PTP Bảng : Các tiêu chuẩn ETSI HIPERLAN Các chuẩn mà ETSI thiết lập HIPERLAN/2 chuẩn cạnh tranh trực tiếp với chuẩn 802.11 IEEE Sau IEEE đưa chuẩn 802.11h để tương tác với chuẩn HIPERLAN/2 ETSI Trước đó, chuẩn HIPERLAN/1 hỗ trợ tốc độ lên đến 24 Mbps sử dụng công nghệ DSSS phạm vi 50m HIPERLAN/1 sử dụng băng tần UNII thấp trung bình giống HIPERLAN/2, 802.11a 802.11h SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 19 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây 3.3.2 HIPERLAN/2 Trong chuẩn HIPERLAN, HIPERLAN/2 chuẩn sử dụng rộng rãi đặc tính kỹ thuật Tốc độ truyền liệu HIPERLAN/2 đạt tới 54 Mbps Có thể đạt tốc độ HIPERLAN/2 sử dụng phương pháp gọi OFDM (Orthogonal Frequence Digital Multiplexing – dồn kênh phân chia tần số) OFDM có hiệu môi trường mà sóng radio bị phản xạ từ nhiều điểm HIPERLAN Access Point có khả hỗ trợ việc cấp phát tần số tự động vùng phủ sóng Điều thực dựa vào chức DFS (Dynamic Frequence Selection) Kiến trúc HIPERLAN/2 thích hợp với nhiều loại mạng khác Tất ứng dụng chạy mạng thông thường chạy hệ thống mạng HIPERLAN/2 Ưu nhược điểm HIPERLAN +/ Ưu điểm: HIPERLAN bảo mật tốt IEEE 802.11 HIPERLAN2 có hỗ trợ QoS (Quality of Service) ,và HIPERLAN hỗ trợ loại mạng lõi khác ATM, kết nối Ethernet 802.11 hỗ trợ kết nối Ethernet HIPERLAN có đặc tính ưu việt có khả chọn tần động ,điều khiển công suất +/ Nhược điểm: Phạm vi phủ sóng giới hạn 50m Giá thành thiết bị cao 3.3.3 WiFi WiFi công nghệ không dây cho phép kết nối mạng cục theo chuẩn IEEE 802.11 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) * Các chuẩn WiFi 802.11 Đây chuẩn hệ thống mạng không dây Chuẩn chứa tất công nghệ truyền hành bao gồm Direct Sequence Spectrum (DSSS), Frequence Hopping Spread Spectrum (FHSS) tia hồng ngoại 802.11 hai chuẩn SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 20 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây miêu tả thao tác sóng truyền (FHSS) hệ thống mạng không dây Nếu người quản trị mạng không dây sử dụng hệ thống sóng truyền này, phải chọn phần cứng thích hợp cho chuẩn 802.11 802.11b Hầu hết mạng WLAN ngày tương thích với chuẩn 802.11b IEEE, sản phẩm bắt đầu xuất xưởng vào cuối năm 1999 khoảng 40 triệu thiết bị 802.11b sử dụng toàn cầu 802.11b có tốc độ tín hiệu tối đa 11Mbps, với thông lượng trung bình khoảng từ đến Mbps Tốc độ nhanh kết nối băng rộng DSL cáp đủ cho âm liên tục (streaming audio), 802.11b lại không đủ nhanh để truyền hình ảnh có độ nét cao Lợi 802.11b chí phí phần cứng thấp Do hoạt động tần số 2.4GHz , phổ bị chia sẻ thiết bị không cấp phép, chẳng hạn thiết bị Bluetooth, điện thoại không dây sóng viba nguồn gốc gây nhiễu (và làm giảm hiểu suất hoạt động) mạng dùng chuẩn 802.11b Các mạng dùng chuẩn 802.11b gây nhiễu cho nhau, 14 kênh chuẩn 802.11b chia thành phần dùng kênh phạm vi để tránh chồng chéo Các kênh thường sử dụng để tránh chồng chéo 1, 11 Ưu điểm 802.11b – Giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt không dễ bị cản trở Nhược điểm 802.11b – Tốc độ tối đa thấp nhất; ứng dụng gia đình xuyên nhiễu 802.11b+ PBCC (Packet Binary Convolutional Code) Texas Instruments (TI) phát triển cung cấp tốc độ 22 33 Mbps TI sản xuất chipset dựa chuẩn 802.11b hỗ trợ PBCC 22 Mbps Những thiết bị tích hợp chipset gọi thiết bị 802.11b+ Những thiết bị hoàn toàn tương thích với 802.11b, hai thiết bị 802.11b+ giao tiếp với tự động dùng tốc độ 22 Mbps Điểm bật khác TI giao tiếp thiết bị 802.11b+ hoạt động chế độ 4x, có nghĩa dùng gói tin có kích thước lớn - 4000 byte - để giảm tải tăng thông lượng lên đến ba lần SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 21 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây 802.11a Vào cuối năm 2001, sản phẩm dựa chuẩn thứ hai, 802.11a, bắt đầu xuất xưởng, hoạt động tần số 5GHz Thông lượng lý thuyết tối đa 54 Mbit/s, với tốc độ tối đa thực tế từ 21 đến 22 Mbit/s Mặc dù tốc độ tối đa cao đáng kể so với thông lượng chuẩn 802.11b, phạm vi phát huy hiệu lực nhà từ 25 đến 75 feet lại ngắn phạm vi sản phẩm theo chuẩn 802.11b Nhưng chuẩn 802.11a hoạt động tốt khu vực đông đúc Với số lượng kênh không gối lên tăng lên dải 5GHz Trong môi trường văn phòng thông thường, tầm hoạt động 802.11a lên đến tối đa 46m tốc độ thấp nhất, khoảng 23m tốc độ cao Không giống dãy tần số 2.4GHz, dãy tần số 5GHz gần không bị nhiễu Với ưu kích thước dãy tần số, kênh 802.11a không bị chồng chéo Một số nước định nghĩa kênh, kênh nhiều Một lợi ích khác mà chuẩn 802.11a mang lại băng thông cao giúp cho việc truyền nhiều luồng hình ảnh truyền tập tin lớn trở nên lý tưởng Ưu điểm 802.11a – Tốc độ cao; tần số 5Ghz tránh xuyên nhiễu từ thiết bị khác Nhược điểm 802.11a – Giá thành đắt; phạm vi hẹp dễ bị che khuất 802.11g Là chuẩn nối mạng không dây IEEE phê duyệt tháng năm 2003, có tốc độ 802.11a tầm hoạt động 802.11b tương thích ngược với 802.11b Tốc độ tối đa lý thuyết sản phẩm theo chuẩn 802.11a, 54 Mbit/s, với thông lượng thực tế từ 15 đến 20 Mbit/s Giống 802.11b, 802.11g có 14 kênh dùng kênh phạm vi để tránh chồng chéo Tốc độ cao chuẩn 802.11g giúp cho việc truyền hình ảnh âm thanh, lưới Web trở nên lý tưởng 802.11g thiết kế để tương thích ngược với 802.11b chúng chia sẻ phổ 2,4GHz Việc làm cho sản phẩm chuẩn 802.11b 802.11g hoạt động tương thích với 802.11g đạt tốc độ cách dùng OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), chế với 802.11a, phải sử dụng thiết bị chẩn 802.11g SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 22 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây Để kết nối với thiết bị 802.11b phải dùng chế điều biến CCK (Complimentary Code Keying) 802.11g tương thích với thiết bị 802.11b+ hoạt động tốc độ 22 33Mbps sử dụng PBCC (Packet Binary Convolutional Code) Texas Instrumnets Ưu điểm 802.11g – Tốc độ cao; phạm vi tín hiệu tốt bị che khuất Nhược điểm 802.11g – Giá thành đắt 802.11b; thiết bị bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng băng tần 802.11g+ Giống 802.11b+, 802.11g+ Texas Instruments (TI) phát triển dựa 802.11g IEEE với tính khác thêm vào Các thiết bị 802.11g+ tương thích với thiết bị 802.11b 802.11g Khi kết nối với thiết bị 802.11b+, ưu điểm TI phát huy Khi kết nối thiết bị 802.11g+ với nhau, đạt tốc độ tín hiệu lên đến 100Mbps 802.11n Task Group N IEEE 802.11 thành lập vào tháng năm 2003 để chuẩn hóa cho Physical Layers (PHY) Medium Access Control Layer (MAC) 802.11, cho phép chế độ hoạt động đạt thông lượng 100Mbps Đây dự án 802.11 hướng tới thông lượng thay tốc độ tín hiệu Một mục đích khác đạt thông lượng cao tầm hoạt động rộng, tương thích với thiết bị 802.11a 802.11g 802.11n sử dụng hệ thống đa ăng-ten cường độ phổ lớn, vấn đề hóc búa hội kỹ sư điện tử (IEEE) Sau nhiều trở ngại với đề xuất tiêu chuẩn mạng không dây tốc độ cao, cuối hiệp hội Wi-fi đưa phiên Draft 2.0 802.11n, đồng thời coi tiêu chuẩn sàn để nhà sản xuất xây dựng thiết bị hoạt động tốt với Hiện nay, IEEE nghiên cứu để đưa chuẩn 802.11n thức hy vọng công việc kết thúc vào tháng ba năm 2009 Tuy nhiên chưa có đảm bảo thiết bị dựa Draft 2.0 tương thích với thiết bị chuẩn thức này.và phiên Draft 2.0 lẫn chuẩn thức thiết kế để có tốc độ truyền liệu 100Mb/giây, nhanh số kết nối Ethernet qua dây dẫn SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 23 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây Ưu điểm 802.11n – Tốc độ nhanh phạm vi tín hiệu tốt nhất; khả chịu đựng tốt từ việc xuyên nhiễu từ nguồn bên Nhược điểm 802.11n – Chuẩn chưa ban bố, giá thành đắt 802.11g; sử dụng nhiều tín hiệu gây nhiễu với mạng 802.11b/g gần Bảng thống kê chuẩn 802.11 Chuẩn IEEE 802.11 Phân loại Kết nối Tính Định nghĩa Tần số: 2,4 GHz Chú Thích Chuẩn lý thuyết Tốc độ tối đa: mbps Tầm hoạt động: không IEEE 802.11a IEEE 801.11b Kết nối Kết nối xác định Tần số: GHz Xem thêm 802.11d Tốc độ tối đa: 54 mbps 802.11h Tầm hoạt động: 25-75 m Tần số: 2,4 GHz Tương Tốc độ tối đa: 11 mbps 802.11g thích với Tầm hoạt động: 35-100 IEEE 802.11g IEEE 8021.11n Kết nối Kết nối m Tần số: 2,4 GHz Tương thích ngược Tốc độ tối đa: 54 mbps với Tầm hoạt động: 25-75 m thêm Tần số: 2,4 GHz 802.11h Tương thích ngược Tốc độ tối đa: 540 mbps với 802.11b/g Tầm hoạt động: 50-125 Dự m IEEE 802.11d 802.11b, 802.11d kiến xem thông qua vào tháng 11/2008 Tính bổ Bật tính thay đổi Hỗ trợ số sung tầng MAC để phù hợp thiết bị 802.11a với yêu cầu 802.11a/g IEEE 802.11h quốc gia khác Tính bổ Chọn tần số động Hỗ trợ số SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 24 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây sung (dynamic frequency thiết bị 802.11a selection: DFS) điều 802.11a/g khiển truyền lượng (transmit power control: TPC) để hạn chế việc xung đột với thiết bị dùng tần số GHz khác Như bảng trên, IEEE 802.11 phân loại thành nhiều nhóm, người dùng biết quan tâm đến tiêu chuẩn phân loại theo tính chất kết nối (IEEE 802.11a/b/g/n ) Một số IEEE 802.11 phổ biến khác: IEEE 802.11c Các thủ tục quy định cách thức bắt cầu mạng Wi-Fi Tiêu chuẩn thường cặp với 802.11d IEEE 802.11e Đưa QoS (Quality of Service) vào Wi-Fi, qua đặt thứ tự ưu tiên cho gói tin, đặc biệt quan trọng trường hợp băng thông bị giới hạn tải IEEE 802.11F Giao thức truy cập nội Access Point, mở rộng cho IEEE 802.11 Tiêu chuẩn cho phép Access Point “nói chuyện” với nhau, từ đưa vào tính hữu ích cân tải, mở rộng vùng phủ sóng Wi-Fi IEEE 802.11h Những bổ sung cho 802.11a để quản lý dải tần GHz nhằm tương thích với yêu cầu kỹ thuật châu Âu IEEE 802.11i Những bổ sung bảo mật Chỉ thiết bị IEEE 802.11g bổ sung khả bảo mật Chuẩn thực tế tách từ IEEE 802.11e WPA thành phần mô tả 802.11i dạng thảo, 802.11i thông qua chuyển thành WPA2 IEEE 802.11j Những bổ sung để tương thích điều kiện kỹ thuật Nhật Bản IEEE 802.11k Những tiêu chuẩn việc quản lí tài nguyên sóng radio Chuẩn dự kiến hoàn tất đệ trình thành chuẩn thức năm SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 25 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây IEEE 802.11p Hình thức kết nối mở rộng sử dụng phương tiện giao thông (vd: sử dụng Wi-Fi xe buýt, xe cứu thương ) Dự kiến phổ biến vào năm 2009 IEEE 802.11r Mở rộng IEEE 802.11d, cho phép nâng cấp khả chuyển vùng IEEE 802.11T Đây tiêu chuẩn WMM mô tả bảng IEEE 802.11u Quy định cách thức tương tác với thiết bị không tương thích 802 (chẳng hạn mạng điện thoại di động) IEEE 802.11w Là nâng cấp tiêu chuẩn bảo mật mô tả IEEE 802.11i, giải đoạn khởi đầu 3.4 WLAN Media Access Control 3.4.1 CSMA/CA Hình 7: Kỹ thuật CSMA/CA Tại tầng MAC tầng Data Link, 802.11 dùng kỹ thuật cảm sóng đa truy cập tránh đụng độ CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance) để khắc phục tình trạng đụng độ máy trạm truyền tín hiệu thời điểm Máy trạm không dây (Wireless Station 1) muốn truyền tín hiệu lên mạng phải lắng nghe xem có máy trạm truyền mạng không, cách gởi tín hiệu LBT (Listen Before Talk) Nếu môi trường truyền không dây bị sử dụng máy trạm đợi khoảng thời gian ngẫu nhiên, sau tiếp tục lắng nghe Do thời gian đợi ngẫu nhiên nên máy trạm đợi gởi liệu lại tín hiệu vào thời điểm khác (tránh đụng độ) Nếu máy trạm lắng nghe không thấy máy trạm khác truyền tín hiệu SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 26 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây máy trạm bắt đầu truyền Data Frame Bên máy nhận, sau nhận hoàn tất liệu, máy gởi tín hiệu ACK (acknowledgment signal) đến máy trạm để thông báo trình truyền nhận liệu thành công 3.4.2 RTS/CTS Hình 8: Mô mạng không dây Trng hình quan sát thấy: máy nhìn thấy máy 2, máy nhìn thấy máy máy 3, máy nhìn thấy máy Tóm lại máy không nhìn thấy máy Vấn đề Node ẩn xuất mạng kết nối điểm đến nhiều điểm (point to multi-point network), vấn đề xuất mạng có nhiều node Trong môi trường CSMA/CA máy trạm máy trạm truyền nhận liệu tốt máy trạm liệu Vấn đề Node ẩn giải kỹ thuật RTS/CTS (request to send/clear to send) Hình 9: Kỹ thuật RTS/CTS Máy trạm muốn gởi liệu đến máy trạm 2, trước tiên phải gởi tín hiệu RTS, máy nhận tín hiệu gởi tiếp tín hiệu CTS báo cho người biết bắt đầu nhận liệu Nhờ có tín hiệu CTS mà máy biết máy nhận liệu, tránh tình trạng đụng độ máy không nhận tín hiệu SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 27 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây RTS Sau máy nhận tín hiệu CTS máy bắt đầu truyền liệu SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 28 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây KẾT LUẬN Mạng không dây phát triển nhanh nhờ vào thuận tiện Hiện công nghệ không dây ứng dụng ngày mạnh mẽ đời sống Trong đề tài em cố gắng tổng hợp tất kĩ thuật lưu lượng tất kiến thức Công nghệ mạng không dây, mà cụ thể WLAN Với khả nghiên cứu, thời gian, kiến thức hạn chế vấn đề thiết bị phần cứng, phần mềm cho mạng không dây nên có thiếu sót đề tài Tuy nhiên với nghiên cứu tìm hiểu thì: Mạng không dây theo chúng em nghĩ giải pháp hay thời đại, giúp cho tiết kiệm thời gian công sức việc lắp đặt sử dụng Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Vũ Anh Quang bạn lớp tận tình giúp đỡ tài liệu cho em thời gian thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót, mong thầy cô góp ý để em hoàn thiện tốt SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 29 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây TÀI LIỆU THAM KHẢO - Giáo trình kĩ thuật mạng không dây - Bài tìm hiểu mạng không dây longvuit - Bài tìm hiểu wiless anh chị diễn đàn điện tử viễn thông SVTH: Mai Quốc Hùng_VT06A 30 ... Hùng_VT06A 15 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây phiên Kỹ thuật trải phổ dùng nhiều mạng không dây kỹ thuật chống nhiễu bảo mật tốt Các kỹ thuật truyền tín hiệu dùng 802.11: - Kỹ thuật trải... Hùng_VT06A Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng mạng không dây 1.3 Bảng so sánh ưu nhược điểm mạng không dây có dây: Phạm vi ứng dụng Mạng có dây Mạng không dây - Có thể ứng dụng tất mô - Chủ yếu mô hình mạng. .. hình, không ổn định, khó kéo dây, đường truyền Độ phức tạp kỹ thuật không triển khai mạng có dây Mạng có dây Mạng không dây - Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc - Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc loại mạng