Thiết Kế Và Quy Trình Triển Khai Mạng WLAN

MỤC LỤC

Mô hình mạng cơ sở (Basic service sets (BSSs) )

Các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các AP.Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15% cho phép các trạm di động có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất. Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng, quản lý chuyển đi cỏc gúi và duy trỡ theo dừi cấu hỡnh mạng.

Mô hình mạng mở rộng ( Extended Service Set (ESSs)

Trong trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút phát gốc và sau đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng trễ truyền dẫn. Một ESSs là một tập hợp các BSSs nơi mà các Access Point giao tiếp với nhau để chuyển lưu lượng từ một BSS này đến một BSS khác để làm cho việc di chuyển dễ dàng của các trạm giữa các BSS, Access Point thực hiện việc giao tiếp thông qua hệ thống phân phối.

Chương 2Kỹ thuật trải phổ và tiêu chuẩn IEEE 802.11

Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

Vì vậy, chức năng quan trọng của cơ chế định thời trong phần mở đầu của một gói DSSS là phải cho phép máy thu đồng bộ với pha đúng của mã giả tạp âm của một gói trong thời gian ngắn nhất có thể được. Ngoài ra, các đỉnh cực trị của nhiễu gây ra bởi các quá trình phản xạ từ hiệu ứng đa đường hoặc là việc truyền dẫn một gói mới có thể bị loại bỏ làm cho các đỉnh cực trị này là không đồng nhất với các đỉnh cực trị yêu cầu.

Trải phổ nhảy tần (FHSS)

Không giống như các hệ thống băng hẹp được cấp phép hoạt động ở vùng phổ dành riêng và nói chung không liên quan đến nhiễu, các hệ thống nhảy tần hoạt động trong các băng tần ISM dùng chung và không được cấp phép có thể gặp nhiễu trên một số kênh. Mặc dù việc trải rộng độ rộng băng được yêu cầu trong các mạng WLAN DSSS nhưng những hệ thống như vậy sẵn sàng cung cấp các tốc độ số liệu vô tuyến lên đến 11 Mbps trên mỗi kênh trong khi tốc độ số liệu cao nhất hiện nay của các kênh FHSS ở mức 3 Mbps trên mỗi kênh.

Hình 2.1: Truyền dẫn FHSS chồng lấn sử dụng một mẫu nhảy chung Các xung đột
Hình 2.1: Truyền dẫn FHSS chồng lấn sử dụng một mẫu nhảy chung Các xung đột

Các khuôn dạng gói dữ liệu chung

Tuy nhiên, để các thiết bị vô tuyến 802.11 tương thích với nhau thì chúng phải có cùng một lớp vậy lý PHY (tức là các mạng WLAN FHSS truyền thông được với nhau nhưng không truyền thông được với các mạng WLAN DSSS). Băng tần này không yêu cầu người sử dụng phải được cấp phép mặc dù các nhà cung cấp thiết bị cần phải được cấp phép khi bán các sản phẩm của họ ở một quốc gia.

Lớp vật lý DSSS

Trường tín hiệu xác định hoặc là MPDU được điều chế sử dụng DBPSK (1 Mbps) và DQPSK (2 Mbps) hoặc là được sử dụng để xác định các quá trình mở rộng tốc độ dữ liệu. Thứ ba, các đường bao sóng bị giới hạn đơn nhất, nó độc lập với cực tính và thời gian trễ của tín hiệu vào và đường bao sóng thấp ngụ ý rằng công suất tín hiệu bị tổn thất chỉ khi đường bao chính được chấp nhận.

Hình 2.3: Khuôn dạng gói PLCP DSSS
Hình 2.3: Khuôn dạng gói PLCP DSSS

Lớp vật lý FHSS

Tính trung bình, các chuỗi của cùng một tập xung đột với nhau 3 lần (trong trường hợp xấu nhất có tới 5 lần xảy ra xung đột) trong một chu kỳ của mẫu nhảy tần. Quá trình tăng cấp (ramp-up) và giảm cấp (ramp-down) công suất máy phát làm giảm những thay đổi trong các kênh tần số lân cận ở các điểm bắt đầu và kết thỳc của mỗi gúi.

Lớp vật lý hồng ngoại

Các mẫu nhảy tần đặc tả trong chuẩn 802.11 tối thiểu hoá xác suất BSS hoạt động ở cùng một kênh tần số tại cùng một thời điểm với một BSS khác. Quá trình điều chỉnh mức dòng một chiều (DCLA) cho phép các máy thu ổn định mức tín hiệu trung bình sau khi phát xong ba trường số liệu đầu tiên.

Hình 2.5: Khuôn dạng gói dữ liệu của mạng LAN hồng ngoại IEEE 802.11
Hình 2.5: Khuôn dạng gói dữ liệu của mạng LAN hồng ngoại IEEE 802.11

Đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát

Chuẩn này bao gồm đặc tả chính thức của giao thức MAC sử dụng phương pháp SDL được chuẩn hoá bởi ITU-T. Thông tin cho bởi các trường khác nhau trong phần tiêu đề MPDU được liệt kê trong Bảng 2.3.

Các khoảng trống liên khung

IFS thực hiện chức năng phối hợp phân bố (DIFS) là IFS dài nhất được sử dụng như thời gian trễ nhỏ nhất giữa các gói dữ liệu truyền dẫn liên tiếp. SIFS là hàm của độ trễ thời gian, trễ xuất hiện trong quá trình giải mã phần tiêu đề/phần mào đầu PLCP, thời gian quay vòng máy thu, và thời gian trễ xử lý lớp MAC.

Chức năng phối hợp phân tán

Trong cả hai giao thức, tính khả dụng của môi trường truyền dẫn phát hiện nhờ cảm biến sóng mang và vấn đề tranh chấp môi trường truyền dẫn được giải quyết bằng việc sử dụng thuật toán lùi chờ theo hàm mũ. Nếu môi trường bận, trước hết nút phát phải trễ đến khi kết thúc khoảng thời gian DIFS và đợi một trong số các khe thời gian ngẫu nhiên (gọi là khoảng lùi chờ để phát – khoảng backoff) trước khi cố gắng phát dữ liệu một lần nữa (xem Hình 2.11).

Hình 2.10: Truyền dẫn một gói sử dụng CSMA/CA Tránh xung đột
Hình 2.10: Truyền dẫn một gói sử dụng CSMA/CA Tránh xung đột

DIFS

Nhận thực và bảo mật

Tiêu chuẩn 802.11 có một chức năng dự phòng tuỳ chọn sử dụng để bảo mật gọi là bảo mật tương ứng hữu tuyến (WEP – Wired Equipvalent Privacy). Để có thể hoạt động được trong môi trường mạng LAN vô tuyến, mỗi gói được phát đi cùng với một vector khởi tạo 24-bit, vector này sẽ khởi động lại bộ tạo mã giả ngẫu nhiên ở mỗi gói.

Đồng bộ hoá

Quản lý công suất

Giao thức MAC 802.11 cho phép nút di động chuyển từ chế độ công suất đầy đủ (tích cực) sang chế độ công suất thấp (ngủ) trong khoảng thời gian xác định bởi điểm truy nhập mà không gây tổn thất thông tin. Điểm truy nhập định kỳ gửi đi các tín hiệu đèn hiệu có chứa bản đồ chỉ dẫn lưu lượng TIM (Traffic Indication Map) thông báo những nút bảo vệ công suất nào lưu giữ lưu lượng điểm - điểm.

Quá trình phân mảnh gói

Đối với một IBSS, do không có điểm truy nhập nào, quá trình truyền dẫn tín hiệu đèn hiệu trở thành một trách nhiệm được phân bổ. Các nút bảo vệ công suất chỉ ‘thức’ trong một thời gian ngắn được xác định trước để nghe xem liệu chúng có thể quay lại trạng thái tích cực để thu gói dữ liệu hay không.

Các vấn đề của mạng WLAN

  • Các vấn đề khi triển khai WLAN
    • Các phương pháp nâng cao chất lượng WLAN
      • An ninh mạng WLAN .1 Giới thiệu

        Thủ tục này tương tự như chức năng chuyển giao trong các mạng tế bào, điểm khác biệt chính là chuyển vùng trên WLAN truyền dẫn gói dễ dàng hơn bởi vì việc chuyển tiếp từ một vùng phủ sóng này tới một vùng phủ sóng khác có thể được thực hiện trong khi truyền dẫn gói, điều này là trái ngược với mạng điện thoại tế bào mà ở đó truyền dẫn có thể diễn ra trong suốt quá trình kết nối thoại. Trong các quá trình truyền thông vô tuyến sử dụng EAP, một người sử dụng yêu cầu kết nối tới một mạng WLAN thông qua một điểm truy nhập, điểm truy nhập này sau đó yêu cầu định danh người sử dụng và phát thông tin định danh tới một server nhận thực, như là RADIUS chẳng hạn. Điều này có nghĩa là 802.1x cho phép các chuyển mạch và điểm truy nhập có thể hỗ trợ một số lượng lớn các phương pháp nhận thực, bao gồm nhận thực dựa trên chứng chỉ, các card thông minh, các thẻ (token), các mật khẩu dùng một lần,…802.1x hỗ trợ các tiêu chuẩn mở rộng sử dụng cho nhận thực, cấp phép và thanh toán (bao gồm RADIUS và LDAP) vì thế nó hoạt động cùng với hạ tầng hiện có để quản lý người sử dụng từ xa và người sử dụng di động.

        Hình 3.1 - Vấn đề nút ẩn trong mạng WLAN độc lập
        Hình 3.1 - Vấn đề nút ẩn trong mạng WLAN độc lập

        Triển khai mạng WLAN

          • Chọn Access Point ( hoặc Gateway AP ) : tốc độ theo chuẩn nào, có các tính năng gì , chẳng hạn như DHCP, lọc MAC, bán kính phủ sóng, tính security.., (nếu là Gateway AP thì có tính năng gì, chẳng hạn như DHCP, NAT, VPN..). Trên thực tế cần thu thập nhiều hơn các số liệu, tính toán và phụ thuộc nhiều vào khả năng kinh tế của doanh nghiệp mới có thể đưa ra giải pháp tối ưu nhất.

          Sơ đồ quá trình truyền sóng từ bên phát đến bên thu
          Sơ đồ quá trình truyền sóng từ bên phát đến bên thu

          THUẬT NGỮ

          High Performance LAN Mạng LAN hiệu năng cao HRFWG HomeRF Working Group Nhóm công tác HomeRF IBSS Independent Basic Service Set Bộ dịch vụ cơ sở độc lập IEEE Institute of Electrical and Electronic. PIFS PCF Interframe Space Khoảng trống liên khung PCF PKI Public Key Infrastructure Hạ tầng khoá công cộng PLCP Physical Layer Convergence Protocol Giao thức hội tụ lớp vật lý PPDU PLCP Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PLCP PPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung.