Để đạt được những thuận lợi này, một cơ chế phân mảnh/tái kết hợp đơn giản được đưa vào trong lớp MAC 802.11 (xem Hình 2.12). Mỗi gói bao gồm một chuỗi số để sử dụng cho việc tái kết hợp. Một ngưỡng phân mảnh xác định độ dài lớn nhất của gói ở trên đã được phân mảnh.
2.2.4.2 HiperLAN
Sự phát triển của thông tin vô tuyến băng rộng đã đặt ra những yêu cầu mới về mạng LAN vơ tuyến. Đó là nhu cầu cần hỗ trợ về QoS, bảo mật, quyền sử dụng, … ETSI (European Telecommunications Standards Institute-Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu) đã nghiên cứu xây dựng bộ tiêu chuẩn cho các loại LAN hiệu suất cao (High Performance LAN), tiêu chuẩn này xoay quanh mô tả các giao tiếp ở mức thấp và mở ra khả năng phát triển ở mức cao hơn.
Khoảng vào giữa năm 1991, ETSI thành lập nhóm RES10. Nhóm này bắt đầu cơng việc nghiên cứu vào đầu năm 1992. Nhóm RES10 đã xây dựng tiêu chuẩn HiperLAN cụ thể là thông tin liên lạc số không dây tốc độ cao ở băng tần 5,1-5,3GHz và băng tần 17,2- 17,3 GHz. Có 4 loại HiperLAN đã được đưa ra HiperLAN/1, HiperLAN/2, HiperCESS và HiperLINK vào năm 1996.
Bảng 2.4: Các tiêu chuẩn của ETSI HiperLAN
HiperLAN
1 HiperLAN2 HiperLAN3 HiperLAN4
Ứng dụng Wireless LAN Truy nhập WATM Truy nhập WATM cố định từ xa Kết nối point- to-point WATM Băng tần 2,4 GHz 5 GHz 5 GHz 17 GHz Tốc độ đạt được 23,5 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 155 Mbps Ngơ Thanh Bình, Lớp D04VT1 48
Trong các chuẩn của HiperLAN, HiperLAN2 là chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất bởi những đặc tính kỹ thuật của nó. Những đặc tính kỹ thuật của HiperLAN2:
• Truyền dữ liệu với tốc độ cao • Kết nối có định hướng
• Hỗ trợ QoS
• Cấp phát tần số tự động • Hỗ trợ bảo mật
• Mạng và ứng dụng độc lập • Tiết kiệm năng lượng
Tốc độ truyền dữ liệu của HiperLAN2 có thể đạt tới 54 Mbps. Sở dĩ có thể đạt được tốc độ đó vì HiperLAN2 sử dụng phương pháp gọi là OFDM (Orthogonal Frequence Digital Multiplexing – dồn kênh phân chia tần số). OFDM có hiệu quả trong cả các mơi trường mà sóng radio bị phản xạ từ nhiều điểm.
HiperLAN Access Point có khả năng hỗ trợ việc cấp phát tần số tự động trong vùng phủ sóng của nó. Điều này được thực hiện dựa vào chức năng DFS (Dynamic Frequence Selection) Kiến trúc HiperLAN2 thích hợp với nhiều loại mạng khác nhau. Tất cả các ứng dụng chạy được trên một mạng thơng thường thì có thể chạy được trên hệ thống mạng HiperLAN2.
2.2.4.3 Các chuẩn khác
a, HomeRF
HomeRF là chuẩn hoạt động tại phạm vi băng tần 2.4 GHz, cung cấp băng thông 1.6 MHz với thông lượng sử dụng là 659 Kb/s. Khoảng cách phục vụ tối đa của HomeRF là 45m. HomeRF cũng sử dụng cơ chế trải phổ FHSS tại tầng vật lý. HomeRF cũng tổ chức các thiết bị đầu cuối thành mạng ad–hoc (các máy trao đổi trực tiếp với nhau) hoặc liên hệ qua một điểm kết nối trung gian như Bluetooth.
Điểm khác biệt giữa Bluetooth và HomeRF hướng tới một mục tiêu duy nhất là thị trường phục vụ các mạng gia đình. Tổ chức tiêu chuẩn giao thức truy cập vô tuyến SWAP của HomeRF thành lập ra nhằm nâng cao hiệu quả khả năng các ứng dụng đa phương tiện của HomeRF. SWAP kết hợp các đặc tính ưu việt của 802.1 là giao thức tránh xung đột CSMA/CA với đặc tính QoS của giao thức DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) để cung cấp một kỹ thuật mạng hoàn chỉnh cho các hộ gia đình.
Phiên bản SWAP 1.0 (Shared Wireless Access Protocol) cung cấp khả năng hỗ trợ 4 máy trong một mạng ad–hoc, và cung cấp cơ chế bảo mật là mã hóa 40 bit tại lớp MAC.
Phiên bản SWAP 2.0 mở rộng băng thông lên tới 10Mbps, cung cấp khả năng roaming trong truy cập cơng cộng. Nó cũng hỗ trợ 8 máy trong một mạng ad–hoc. Đặc tính QoS cũng được nâng cấp bởi việc thêm vào 8 luồng ưu tiên hỗ trợ cho các ứng dụng đa phương tiện như video. SWAP 2.0 cũng có cơ chế bảo mật như SWAP 1.0 nhưng có mã hóa 128 bit.
b, OpenAir
OpenAir là sản phẩm độc quyền của Proxim. Proxim là một trong những công ty sản xuất thiết bị vô tuyến lớn nhất thế giới. Proxim đang cố gắng để OpenAir cạnh tranh với 802.11 thông qua WLIF (Wireless LAN Interoperability Forum). Proxim nắm giữ hết các thông tin chi tiết về OpenAir, tất cả các sản phẩm OpenAir đều dựa trên các module của chính Proxim. OpenAir là một giao thức trước 802.11, sử dụng kỹ thuật nhảy tần (2FSK và 4FSK), có tốc độ 1,6Mbps. OpenAir MAC dựa trên CSMA/CA và RTS/CTS như 802.11. Tuy nhiên OpenAir không thực hiện việc mã hóa tại lớp MAC, nhưng lại có ID mạng dựa trên mật khẩu. OpenAir cũng không cung cấp chức năng tiết kiệm công suất.
c, Bluetooth
Bluetooth là công nghệ radio phạm vi hẹp để kết nối giữa các thiết bị không dây. Hoạt động trong dải băng tần ISM (2.4 GHz). Chuẩn này xác định một đường truyền vô tuyến phạm vi hẹp song công tốc độ 1Mbps kết nối được tới 8 thiết bị vô tuyến cầm tay. Phạm vi của Bluetooth phụ thuộc vào năng lượng của lớp radio.
Mạng Bluetooth được gọi là Piconet. Trường hợp đơn giản nó là 2 thiết bị được nối trực tiếp với nhau. Một thiết bị là Master (chủ), còn thiết bị kia là Slave (tớ). Ứng dụng chủ yếu là úng dụng điểm- điểm. Đây chính là cấu trúc Ad- hoc trong mạng WLAN. Kết nối Bluetooth là kết nối Ad- hoc điển hình. Điều đó có nghĩa là mạng được thiết lập chỉ cho nhiệm vụ hiện tại và được gỡ bỏ kết nối sau khi dữ liệu đã truyền xong.
Công nghệ Bluetooth sử dụng kỹ thuật trải phổ nhảy tần, nghĩa là các gói được truyền trong những tần số khác nhau. Trong hầu hết các quốc gia, 79 kênh được sử dụng. Với tỷ lệ nhảy nhanh (1600 lần nhảy trên giây) việc chống nhiễu đạt kết quả tốt.
2.2.5 Các kĩ thuật vật lí trong WLAN
Ở tầng vật lý, IEEE 802.11 định nghĩa 3 kỹ thuật vật lý cho WLAN: IR khuyếch tán, Frequency hopping spread spectrum (FH hay FHSS); Direct sequence spread spectrum(DS hay DSSS).
Mặc dù kỹ thuật IR hoạt động ở giải tần cơ sở, nhưng 2 kỹ thuật dựa trên radio khác hoạt động ở giải tần 2.4 GHz. Chúng có thể vận hành các thiết bị WLAN mà không cần giấy phép của người dùng cuối. Để các thiết bị khơng dây có thể vận hành chung, chúng phải phù hợp với nhau về chuẩn của lớp vật lý. Tất cả 3 kỹ thuật trên hỗ trợ tốc độ truyền là 1 Mbps và 2 Mbps.
DSSS là kỹ thuật được sử dụng chủ yếu giữa các tồ nhà, cịn FHSS được sử dụng chủ yếu trong nội bộ 1 toà nhà. Kỹ thuật truyền SS được phát triển bởi quân đội. SS lấy 1 tín hiệu số và mở rộng (spread) ra. Kỹ thuật mã hoá sử dụng FSK hay PSK. Cả hai phương pháp đều tăng kích thước của tín hiệu và băng thơng. Mặc dù tín hiệu lớn hơn(nhiều băng thông hơn) và dễ phát hiện ra hơn, nhưng tín hiệu lại khó hiểu trừ khi bên nhận được điều chỉnh để sửa những thông số.
2.2.4.1 FHSS
FHSS tương tự như việc truyền sóng FM khi tín hiệu dữ liệu được mang bởi một sóng mang băng hẹp có thể thay đổi tần số. Chuẩn 802.11 cung cấp 22 mẫu hop để chọn trong tần 2.4 GHz ISM. Mỗi kênh là 1MHz và tín hiệu phải dịch tần số (hop). Kỹ thuật này điều chế tín hiệu radio bằng cách dịch nó từ tần số này đến một tần số ở khoảng near-random. Sự điều chế này bảo vệ tín hiệu khỏi nhiễu tập trung xung quanh một tần số. Để giải mã tín hiệu, bên nhận phải biết tốc độ truyền và thứ tự của các phép dịch tần số, từ đó cung cấp thêm sự bảo mật và mã hố.
Các sản phẩm FHSS có thể gửi các tín hiệu ở tốc độ từ 1.2-2Mbps và xa khoảng 620 dặm. Tăng băng thơng(lên đến 24 Mbps) có thể đạt được bằng cách lắp thêm nhiều Access point trong mạng. Trong Fs, băng tần 2.4 GHz được chia ra thành 75 kênh 1MHz. Để tối thiểu hoá khả năng hai bên gửi cùng sử dụng một kênh truyền đồng thời, dịch tần số cung cấp một mẫu hop khác nhau cho mỗi lần trao đổi dữ liệu. Bên nhận và bên gửi cùng đồng ý một mẫu hop, và dữ liệu sẽ được gửi theo thứ tự của mẫu. Sự điều khiển FCC yêu cầu băng thông lên đến 1MHz cho mỗi kênh con tăng overhead. FHSS được xem là một giải pháp kinh tế vì ít tốn chi phí chỉ bằng một nửa so với hệ thống DSSS, và có thể tăng lên đến 10 Mbps bằng cách thêm nhiều access point. Bên cạnh đó, nó có khả năng khơng bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
2.2.4.2 DSSS
Kỹ thuật này điều chế tín hiệu radio một cách ngẫu nhiên vì vậy nó khó giải mã hơn. Kỹ thuật điều chế này cung cấp độ an tồn tuy nhiên vì tín hiệu có thể được gửi ở một khoảng cách xa nên dễ bị chắn. Để cung cấp sự bảo mật hoàn toàn, hầu hết các sản phẩm SS đều chứa cả mã hố. DSSS hoạt động bằng cách lấy 1 dịng dữ liệu gồm các bit 0, 1và điều chế chúng với một mẫu thứ hai, theo một thứ tự xác định. Thứ tự đó được gọi là mã Barker, là một dãy 11bit (10110111000), việc mở rộng mã sẽ sinh ra một mẫu bit dư để truyền, tín hiệu kết quả sẽ xuất hiện như nhiễu băng rộng đến bên nhận. Một trong những ích lợi của việc sử dụng mở rộng mã là ngay cả khi một hay nhiều bit trong chip bị mất trong quá trình truyền thì cũng có thể khơi phục lại được dữ liệu ban đầu mà không cần truyền lại. Tỉ số giữa dữ liệu và độ rộng của mã được gọi là processing gain. Nó gấp 16 lần độ rộng của mã sau khi đã mở rộng và tăng một số mẫu có thể đến 64K, giúp giảm nguy cơ bị crack khi truyền.
Kỹ thuật DSSS chia băng 2.4 GHz ra thành 14 kênh 22MHz, trong số chúng có 11 kênh kề nhau là bị trùng lắp 1 phần và phần cịn lại khơng bị trùng lắp. Dữ liệu được gửi qua 1 trong những kênh 22MHz này mà khơng qua các kênh khác (có thể gây nhiễu). Để giảm số lần truyền lại và nhiễu, chip sẽ chuyển đổi mỗi bit của dử liệu người dùng thành một dãy các mẫu bit dư được gọi là các chip, các chip này kết hợp với sự mở rộng tín hiệu qua các kênh 22MHz sẽ cung cấp khả năng kiểm tra lỗi và sửa lỗi để khôi phục dữ liệu.
2.2.4.3 OFDM
OFDM không phải là một dạng trải phổ. OFDM chia một tín hiệu dữ liệu thành 48 sóng mang con riêng ở trong một kênh 20MHz để cung cấp tốc độ truyền dẫn 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, hoặc 54Mbps. Tốc độ dữ liệu 6, 12 và 24Mbps là bắt buộc cho các sản phẩm theo chuẩn 802.11. OFDM hoạt động rất có hiệu quả, nó làm cho tốc độ dữ liệu cao hơn. Hơn nữa, OFDM giảm được nhiễu giao thoa giữa các đường truyền thường gặp với kĩ thuật trải phổ.
Bộ điều chế 802.11a chuyển đổi tín hiệu bit nhị phân sang dạng sóng OFDM qua việc sử dụng các kiểu điều chế khác nhau phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu. Thí dụ, với tốc độ 6Mbps 802.11a sử dụng BPSK (Binary Phase Shift Keying).
Bảng 2.5: So sánh các công nghệ WLAN
Sử dụng trải phổ Tốc độ tối đa Chuẩn
FHSS Có 2 Mbps 802.11 FHSS
DSSS Có 11 Mbps 802.11b
OFDM Khơng 54 Mbps 802.11a và 802.11g
2.3 Kết luận
Như chúng ta đã biết VoWLAN là sự kết hợp của hai cơng nghệ VoIP và WLAN, do đó chương này chủ yếu tập trung vào hai cơng nghệ này. Chương này đã cho cho chúng ta một cái nhìn tổng qt về hai cơng nghệ VoIP và WLAN đồng thời cũng đi sâu tìm hiểu hai cơng nghệ này một cách cơ bản. Qua đó giúp chúng ta thấy được những ưu điểm và những khó khăn của VoWLAN.
WLAN tạo ra sự linh động cho VoWLAN vì sử dụng vơ tuyến cịn VoIP giúp tiết kiệm chi phí cho người sử dụng, giúp tiết kiệm băng thông cho hệ thống. Tuy nhiên, VoWLAN cũng gặp khá nhiều trở ngại như nhiễu, băng thông… Những vấn đề này chúng ta sẽ nghiên cứu trong chương tiếp theo.
Chương III: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG VoWLAN
3.1 Dung lượng hệ thống và QoS3.1.1 Phân loại lưu lượng 3.1.1 Phân loại lưu lượng
802.11e chia lưu lượng thành nhiều loại tùy thuộc theo yêu cầu của lưu lượng. Như chúng ta biết, lưu lượng thoại có nhiều yêu cầu hơn so với lưu lượng dữ liệu. Lưu lượng thoại yêu cầu trễ nhỏ nhất và nó chỉ có thể chịu được mức tổn thất nhất định tùy thuộc vào tài nguyên khả dụng của mạng. Mặt khác, lưu lượng dữ liệu chịu rất ít ảnh hưởng bởi trễ và nó cũng chịu được một mức tổn thất nhất định, nhưng mức tổn thất này ln lớn hơn so với thoại. Do đó, việc phân loại lưu lượng là một bước khởi đầu tốt cho việc thực hiện QoS.
Phân loại lưu lượng bằng cách sử dụng nhiều hàng đợi trong các thiết bị WLAN như trong hình 3.1. Kế thừa chuẩn 802.11, tất cả các lưu lượng (khơng quan tâm tới nó là thoại hay dữ liệu, video) từ một trạm được truyền từ một hàng đợi đơn. Điều này có nghĩa là các gói thoại (có kích thước nhỏ) có thể bị trễ trong khi truyền dẫn dữ liệu bùng nổ. Nhận thấy rằng vì các gói dữ liệu lớn hơn các gói thoại và lưu lượng dữ liệu thường bùng nổ một cách tự nhiên, điều này sẽ gây trễ cho các gói thoại và do đó việc truyền các gói thoại này sẽ trở lên khó khăn. Một giải pháp được đặt ra là sử dụng nhiều hàng đợi, các hàng đợi riêng chứa thoại và dữ liệu.