IEEE 802.11 là chuẩn đầu tiên mà Viện Kỹ thuật Điện-Điện tử Mỹ (Institute of Electrical and Electronic Enginrneers-IEEE) cho ra đời vào cuối những năm 1980, do nhĩm 802.4 của IEEE phát triển. Nhĩm này nhận thấy phương thức truy cập token của chuẩn LAN khơng cĩ hiệu quả đểđiều khiển mạng khơng dây và đề nghị
phát triển một tiêu chuẩn thay thế. Kết quả là, IEEE đã quyết định thành lập nhĩm 802.11 cĩ nhiệm vụ định nghĩa tiêu chuẩn lớp vật lý (PHY-Physical) và lớp MAC (Medium Access Control)cho LAN khơng dây.
Phiên bản đầu tiên của 802.11 ra đời năm 1997 và đã được phát triển trong nhiệm vụ nghiên cứu kỹ vấn đề khả năng ứng dụng, kết quả của sự cố gắng đĩ là việc ấn hành cả hai phiên bản kỹ thuật và thương mại. Ở chuẩn ban đầu tốc độđạt
được là 2Mbps sử dụng phương pháp trải phổ trong băng tần ISM. Đến tháng 9 năm 1999, cĩ hai bổ sung vào tiêu chuẩn gĩc được phê duyệt bởi Uỷ ban tiêu chuẩn của IEEE và đĩ chính là hai chuẩn mới 802.11b và 802.11a. Tiêu chuẩn đầu 802.11b mở rộng khả năng của lớp PHY tại băng 2,4GHz, với tốc độ đạt được là 11Mbps. Tiêu chuẩn thứ hai 802.11a nhắm vào viêc cung cấp một chuẩn hoạt động tại băng tần mới 5GHz, với tốc độ cao (từ 20Mbps đến 54MBps).
2.2.1.1 Các chuẩn chính của IEEE
• IEEE 802.11a: Chuẩn mới này tăng khả năng lớp vật lý nhưng cũng khơng thay
đổi các lớp lớn hơn. Những ưu điểm của 802.11a là giảm thiểu giao thoa tốt hơn và cĩ tốc độ lên tới 54Mpbs. Chuẩn 802.11a yêu cầu thiết bị phải hỗ trợ tại tốc
độ 6, 12, 24, 54Mbps, nhưng cũng bao gồm các tốc độ 48, 36, 28, 9Mbps. Các tốc độ khác nhau này là kết quả thực thi các kỹ thuật điều chế khác nhau. Tại mức 54Mbps sử dụng điều chế 64 QAM.
802.11a sử dụng dải thơng 300MHz tại băng 5GHz. Mặc dù khoảng 200MHz thấp kề nhau, nhưng FCC lại chia 300MHz thành ba phạm vi 100MHz
KHOA CNTT –
ĐH KHTN
17 riêng biệt, mỗi một phạm vi cĩ cơng suất phát nhau. Băng “thấp” hoạt động từ
5,15 tới 5,25 GHz, các thiết bị hoạt động tại băng này cĩ cơng suất phát 50mW. Băng “giữa” từ 5,25 đến 5,35GHz với cơng suất tối đa là 250mW. Băng “cao” từ 5,725 đến 5,825GHz, với cơng suất tối đa là 1W. Nguyên nhân tại băng cao cĩ cơng suất cao vì các thiết bị truyền phát tại băng này cĩ xu hướng là các sản phẩm kết nối mạng giữa các tồ nhà với nhau nên sẽ ít cĩ khả năng gây hại cho sức khoẻ con người. Các băng “thấp” và “giữa”cịn lại thì dùng cho các sản phẩm trong nhà. Một yêu cầu chi tiết cho băng thấp là tất cả sản phẩm phải tích hợp anten.
802.11a sử dụng trải phổ trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) tại lớp vật lý. Tốc độ cao này thực hiện được bởi việc kết hợp nhiều kênh cĩ tốc độ thấp thành một kênh cĩ tốc độ cao. 802.11a sử dụng OFDM định nghĩa tổng cộng 8 kênh khơng trùng lắp cĩ độ rộng 20MHz thơng qua 2 băng thấp; mỗi một kênh được chia thành 52 kênh mang thơng tin, với độ
rộng xấp xỉ 300KHz. Mỗi một kênh được truyền song song. Việc chỉnh sửa lỗi phía trước FEC (Forward Error Correction) cũng được sử dụng trong 802.11a (khơng cĩ trong 802.11) để cĩ thểđạt được tốc độ cao hơn.
Tính đến nay đã cĩ 23 quốc gia phê duyệt cho phép sử dụng các sản phẩm 802.11a, trong đĩ châu Âu chiếm tới 14 quốc gia, bao gồm: Mỹ, Úc, Áo, Đan Mạch, Pháp, Thụy Điển, New Zealand, Ireland, Nhật Bản, Bỉ, Hà Lan, Phần Lan, Ba Lan, Thụy Sĩ và Mexico.
• IEEE 802.11b: Cĩ tên thương mại là WiFi. Giống 802.11a, 802.11b cũng cĩ thay đổi tại lớp vật lý. Chuẩn 802.11b hoạt động tại băng tần 2,4GHz, chuẩn này tương thích với phiên bản đầu tiên 802.11(khơng giống 802.11a), hỗ trợ các tốc
độ 1, 2, 5.5, 11Mbps tại các thiết bị phát sĩng. Chuẩn này sử dụng tối đa 14 kênh tại băng tần 2,4GHz. Các kênh khác nhau được sử dụng tuỳ thuộc qui định các quốc gia khác nhau.
IEEE 802.11b đạt được tốc độ cao hơn các chuẩn 802.11 trước đĩ nhờ sử dụng
KHOA CNTT –
ĐH KHTN
18 dụng mã hố tín hiệu, cần 6 bit để cĩ thể miêu tả một từ mã hố. Từ mã hố theo CCK sau đĩ được điều chỉnh với kỹ thuật QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) sử dụng DSSS (Direct sequence spread spectrum) 2Mbps. Điều này cho phép thêm 2 bit để mã hố kí tự.
• IEEE 802.11g cho phép mạng khơng dây truyền dữ liệu với tốc độ 54Mbps sử
dụng băng tần 2,4GHz và đồng nghĩa với việc thương thích thiết bị Wireless LAN dựa trên chuẩn 802.11b trước đây. 802.11g cĩ hai đặc tính chính sau đây:
- Sử dụng kỹ thuật trải phổ OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing), để cĩ thể cung cấp các dịch vụ cĩ tốc đơ lên tới 54Mbps.
Trước đây, FCC (Federal Communication Commission-USA) cĩ cấm sử
dụng OFDM tại 2,4GHz. Nhưng hiện nay FCC đã cho phép sử dụng OFDM tại cả hai băng tần 2,4GHz và 5GHz.
- Tương thích với các hệ thống 802.11b tồn tại trước. Do đĩ, 802.11g cũng cĩ hỗ trợ CCK và thiết bị 802.11g cũng cĩ thể giao tiếp với thiết bị 802.11b cĩ sẵn
Các thành phần trong chuẩn 802.11g là:
- CCK/OFDM. Việc thiết kế lai ghép giữa CCK và OFDM làm 802.11g dễ
dàng sử dụng OFDM trong khi cĩ thể tương thích ngược với CCK đã tồn tại. CCK được sử dụng để chuyển gĩi tin mào đầu/phần đầu và OFDM được sử
dụng để chuyển dữ liệu. CCK/OFDM hỗ trợ tốc độ lên tới 54Mpbs. Gĩi tin CCK đầu cảnh báo tất cả thiết bị 802.11b rằng việc truyền bắt đầu và chỉ
dẫn các thiết bị trong suốt quá trình truyền. Dữ liệu truyền tải để cĩ thểđạt tốc độ cao nhất phải sử dụng OFDM.
- PBCC (Packet Bianry Convolutional Coding): PBCC hỗ trợ tốc độ lên tới 33Mbps. PBCC là kỹ thuật phức tạp sử dụng 8-PSK(Phase Shift Keying)
cho PBCC và QPSK cho CCK và cung cấp cấu trúc mã khác nhau.
- 802.11g cho phép người sử dụng truy cập và chia sẻ các tài nguyên trên mạng khơng dây.
KHOA CNTT –
ĐH KHTN
19 - Vào giữa tháng 6 năm 2003, Uỷ ban xét duyệt chuẩn của IEEE cũng đã phê
duyệt chính thức chuẩn Wireless LAN 802.11g.
- Đầu tháng 7/2003 tổ chức WECA (Wireless Ethernet Compatibility
Alliance) đã chính thức cấp giấy chứng nhận 802.11g là chuẩn đầu tiên của các sản phẩm kết nối khơng dây. Việc chứng nhận các sản phẩm sử dụng chuẩn 802.11g của WECA được xem như con dấu xác nhận ở tầm tồn cầu, bởi các sản phẩm sử dụng các thiết bị dựa trên 802.11g đã từng xuất hiện trên thị trường trước đây và phiên bản mới nhất của chuẩn kỹ thuật này cũng được xác nhận là hồn tồn ổn định.
Vài nét về tổ chức WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance): tuy khơng phải tổ chức cơng nghiệp lâu đời, nhưng tổ chức này hiện nay là một tổ
chức cĩ ảnh hưởng lớn nhất về các thiết bị Wireless LAN. Tổ chức WECA hiện nay cĩ 143 thành viên trên tồn thế giới, WECA được thành lập tháng 8/1999 bởi một số cơng ty lớn như: 3Com, Cisco, Intersil, Agere, Nokia và Symbol; sau
đĩ các cơng ty như Intermec, Microsoft và Intel đã gia nhập WECA. Đến tháng 3/2000 WECA đã cấp chứng nhận WiFi cho 283 sản phẩm thương mại của các hãng. WECA cũng đang tiến hành thử nghiệm WiFi5 (dựa trên chuẩn IEEE 802.11a). Các sản phẩm cĩ chứng thực của WECA cũng đang được chứng nhận tại châu Âu.
2.2.1.2 Các nhĩm chính thuộc IEEE
Ngồi ra IEEE cịn cĩ các nhĩm làm việc độc lập để bổ sung các qui định vào các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g nhằm nâng cao tính hiệu quả, bảo mật, và phù hợp với các thị trường châu Âu và Nhật Bản như:
- IEEE 802.11c: Bổ sung việc truyền thơng và trao đổi thơng tin giữa LAN qua cầu nối lớp MAC với nhau.
- IEEE 802.11d: Bổ sung các đặc tính hoạt động cho các vùng địa lý khác nhau. - IEEE 802.11e: Nguyên gốc chuẩn IEEE 802.11 khơng cung cấp việc quản lý
KHOA CNTT –
ĐH KHTN
20 theo kế hoạch sẽấn hành vào cuối năm 2001. Do việc khơng tích trong cấu trúc và thiết kếđã khơng cho phép chuẩn này hồn thành đúng thời hạn dự kiến. - IEEE 802.11f: hỗ trợ tốt tính di động, tương tự như mạng đi đơng cell phone. - IEEE 802.11h: Hướng tới việc cải tiến cơng suất phát và lựa chọn kênh của
chuận IEEE 802.11a, nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn của thị trường châu Âu. - IEEE 802.11i: cải tiến vấn đề mã hố và bảo mật. Cách tiếp cận là dựa trên
chuẩn mã hố dữ liệu AES (Adoanced Encrytion Standard).
- IEEE 802.11j: Sự hợp nhất trong việc đưa ra phiên bản tiêu chuẩn chung của hai tổ chức tiêu chuẩn IEEE và ETSI (European Telecommunications Standards Institute) trên nền IEEE 802.11a và HiperLAN/2.
- IEEE 802.11k: Cung cấp khả năng đo lường mạng và sĩng vơ tuyến thích hợp cho các lớp cao hơn.
- IEEE 802.11n: Mở rộng thơng lượng (>100Mbps tại MAC SAP) trên băng 2,4GHz và 5GHz.