CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ TRIỂN KHA I SỬ DỤNG MẠNG WLAN
4.4 Một số phương pháp nâng cao chất lượng WLAN
Phần này giới thiệu một số phương pháp để nâng cao chất lượng WLAN. Đặc biệt đề cập tới các kỹ thuật như tǎng dung lượng mạng bằng các kênh đa tần số, mở rộng vùng phủ sóng bằng giảm tốc độ dữ liệu, lọc lưu lượng dư thừa, cung cấp khả nǎng di động thông qua chuyển vùng, cải thiện tắc nghẽn mạng nhờ cân bằng tải và bảo đảm an toàn truy nhập mạng.
4.4.1 Xây dựng cấu hình đa kênh
Các cấu hình đa kênh có thể chứng tỏ rất hữu hiệu trong các mơi trường có tập trung các nút vơ tuyến cao hoạt động trong cùng một vùng phụ cận. Nếu một vùng phủ sóng nào đó của WLAN có nhiều nút hơn và cần bǎng thơng bổ sung thì một điểm truy nhập thứ hai hoạt động ở tần số khác sẽ được thêm vào, nhờ vậy sẽ gấp đôi được bǎng thông khả dụng. Hoạt động đa kênh cũng cho phép các điểm truy nhập phục vụ nút có nhu cầu tốc độ cao và chỉ có thể áp dụng cho các LAN vơ tuyến. Nhờ xây dựng cấu hình các điểm truy nhập khác nhau với các kênh tần số khác nhau mà các truyền dẫn trong 1 vùng phủ sóng vơ tuyến được cách ly với nhau. Như vậy sẽ giảm được nhiễu qua lại và tần suất trì hỗn thơng tin của các nút. Đối với một hệ thống dùng một kênh duy nhất các nút trong vùng bóng phân chia mơi trường chung. Có nghĩa nếu một nút trong vùng phát thì tất cả các nút khác bị trì hỗn lại. Nhờ ấn định mỗi điểm truy nhập một kênh khác nhau nên tắc nghẽn trong vùng được giảm xuống do dàn tải lưu lượng ra cho 2 điểm truy nhập. Các mạng độc lập không hỗ trợ hoạt động đa kênh.
Hoạt động đa kênh cũng có thể được áp dụng cho cầu vơ tuyến. Khi một kênh tần số khác được dùng cho cầu thì nó sẽ khơng gây nhiễu lên hoạt động của điểm truy nhập thông thường. Nhờ vậy cho phép mở rộng khoảng cách mà không cần đường trục hữu tuyến. Một số WLAN cần một điểm truy nhập để làm cầu nối vô tuyến trong khi các WLAN khác cần các ǎng ten ngoài trời định hướng.
4.4.2 Khai thác đa kênh cho WLAN 2,4 GHz, WLAN DSSS 2,4 GHz
Trong bǎng ISM 2,4 GHz tồn bộ bǎng thơng cho các WLAN DSSS có thể được phân chia thành các tần số sóng mang khác nhau. Số lượng các tần số sóng mang có thể chọn lọc. Số lượng của các tần số sóng mang như sau: Bắc Mỹ 11; toàn bộ Châu Âu 13; Pháp 4; Nhật 1. Khi tín hiệu DSSS trải ra một bǎng thơng rộng thì sự cách biệt tần số sóng mang được ưa chuộng nằm giữa các điểm truy nhập lân cận ít nhất là 30 MHz. Có nghĩa ở Mỹ và Châu Âu, có thể áp dụng lên tới 3 sóng mang trong cùng một vùng. Sự cách biệt tần số sóng mang lớn nhất sẽ làm giảm dược nhiễu lân cận và nâng cao chất lượng so với mạng có cách biệt tần số nhỏ.
Vì các kênh tần số trong mẫu nhảy tần chiếm toàn bộ bǎng tần ISM 2,4 GHz, nên phương pháp phân kênh sử dụng trong DSSS không thể áp dụng trực tiếp cho các
hệ thống FHSS. Các WLAN FHSS đạt được hoạt động đa kênh nhờ thực hiện các kênh tách biệt trên các mẫu nhảy tần khác nhau.
4.4.3 Giảm tốc độ dữ liệu (Fall back)
Hầu hết các WLAN có ưu điểm của vùng phủ sóng nhỏ và các điều kiện truyền sóng tốt để tǎng tốc độ số liệu. Trong khi truyền tín hiệu ở tốc độ thấp thường tin cậy hơn và cho phép vùng phủ sóng rộng hơn thì đơi khi người ta lại thích thơng lượng cao hơn. Để cân bằng giữa tốc độ và vùng phủ sóng card giao diện mạng vơ tuyến thường phát ở tốc độ dữ liệu khả dụng lớn nhất. Sau khi bị lỗi một vài lần thì card giao diện sẽ giảm xuống tốc độ thấp hơn.
4.4.4 Lọc lưu lượng mạng
Một trong các phương thức để tối ưu chất lượng WLAN là tránh lưu lượng dư thừa phát đi trên kênh vô tuyến. Lưu lượng thừa này có thể là:
- Các bản tin mạng được chuyển đổi bởi các thiết bị mạng hữu tuyến (ví dụ như các server) nhưng nó lại khơng liên quan tới các đầu cuối vô tuyến - Các bản tin quảng bá - multicast khơng có địa chỉ xác định tới các thiết bị đầu cuối vô tuyến
- Các bản tin lỗi được tạo ra bởi các thiết bị hỏng hoặc các thiết bị có cấu hình sai (các thiết bị trong các mạch vịng mạng đóng)
Lọc lưu lượng dư thừa sẽ tiết kiệm bǎng thông của kênh vô tuyến cho các nút di động. Thông qua sử dụng các chức nǎng sau của cầu nối điểm truy nhập có thể đạt được điều đó:
- Lọc giao thức để từ chối các giao thức mạng hữu tuyến nối tới mạng vô tuyến - Lọc lưu lượng trao đổi giữa hai nút không xác định
- Cho phép mở rộng cơ chế cây để giải quyết các lỗi mạng kín - Lọc ngưỡng để giới hạn số lượng bản tin
4.4.5 Phủ sóng và chuyển vùng
Một yêu cầu chính đối với WLAN là khả nǎng giám sát vị trí của nút di động và thiết bị xách tay. Thiết bị xách tay di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác nhưng chỉ sử dụng tại một vùng cố định. Các nút di động thực sự truy nhập LAN khi đang di
chuyển. Khả nǎng di động của người dùng đòi hỏi một chức nǎng chuyển vùng sao cho chức nǎng này cho phép nút di động dịch chuyển giữa các vị trí vật lý khác nhau trong mơi trường LAN mà khơng bị mất kết nối. Để có chuyển vùng liên tục mỗi vị trí này được một điểm truy nhập phục vụ và các vùng phủ sóng của điểm truy nhập phải chồng lấn lên nhau. Một nút di động sẽ kiểm tra tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR) khi nó di chuyển và khi cần nó quét các điểm truy nhập có thể sử dụng và sau đó tự động kết nối tới điểm truy nhập mong muốn để duy trì truy nhập mạng liên tục. Khi SNR giảm xuống dưới mức ngưỡng đã được xác định trước thì nút sẽ tìm kiếm một điểm truy nhập gần đó với SNR tốt hơn.
Nếu như phát hiện ra một điểm truy nhập như vậy thì nút di động sẽ phát một yêu cầu chuyển vùng tới điểm truy nhập và điểm truy nhập này sẽ chuyển tiếp yêu cầu đó tới điểm truy nhập cũ. Điểm truy nhập cũ sẽ giải phóng điều khiển của kết nối đang hoạt động và chuyển nó tới điểm truy nhập mới. Chuyển vùng hoàn thành khi nút di động được thông báo. Thủ tục này tương tự như chức nǎng chuyển vùng trong mạng di động, chỉ khác là chuyển vùng trên WLAN truyền gói dễ dàng hơn bởi vì chuyển tiếp từ một vùng phủ sóng này tới một vùng phủ sóng khác có thể được thực hiện thơng qua truyền gói. Chủ yếu là chuyển vùng phải được thực hiện nhanh vì tốc độ dữ liệu của các WLAN, có nghĩa là có rất nhiều gói được phát đi trong khi đang thực hiện q trình chuyển vùng. Điều đó có thể gây ra truyền lại quá nhiều do các gói bị mất hoặc bị sai hướng. Tốc độ dữ liệu sau khi chuyển vùng phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ mà tại đó SNR bị suy giảm.
Hầu hết các WLAN có thể hỗ trợ các nút di động với tốc độ đi bộ (dưới 10 km/h). Một số WLAN có thể đảm bảo kết nối mạng liên tục mà không mất hoặc lặp lại khung khi nút chuyển từ một vùng phủ sóng này sang một vùng phủ sóng khác ở tốc độ 60km/h. Để hỗ trợ chuyển vùng ở cấu hình đa kênh các nút di động thường có thể tự động chuyển đổi các kênh tần số hoặc tự động chuyển đổi các mẫu nhảy tần khi chuyển vùng giữa các điểm truy nhập. Các mạng độc lập không hỗ trợ chuyển vùng.
4.4.6 Cân bằng tải
Cân bằng tải cho phép các WLAN phục vụ được các tải lớn hơn hiệu quả hơn. Mỗi điểm truy nhập có thể giám sát tải lưu lượng trong vùng phủ sóng của nó và sau đó thử cân bằng với số lượng nút đã được phục vụ theo tải lưu lượng trong các điểm
truy nhập lân cận. Để đạt được điều đó các điểm truy nhập phải trao đổi thơng tin tải lưu lượng qua mạng đường trục. Hầu hết các phương pháp cân bằng tải không phụ thuộc vào cường độ tín hiệu, vì nó có thể làm phức tạp thêm thuật toán chuyển vùng rất nhiều. Thơng thường chuyển vùng có ưu tiên hơn so với cân bằng tải bởi vì một nút di động có thể kết nối vào một điểm truy nhập nhờ mức cường độ tín hiệu trước khi cân bằng tải được thực hiện.
4.4.7 Bảo vệ truy nhập vô tuyến
Kênh vô tuyến dễ mắc phải các nhược điểm: bị nghe trộm, dễ bị lừa và có các truyền dẫn khơng được phép hơn là mạng hữu tuyến. Do đó một số cơ chế sau sẽ được áp dụng để tránh các truy nhập không được phép đối với WLAN (xem chi tiết ở chương Bảo mật trong WLAN)
- Mã hoá tất cả các dữ liệu được phát qua kênh vơ tuyến
- Khố mạng đối với tất cả các nút khơng có nhận dạng mạng đúng
- Giới hạn truy nhập trong WLAN chỉ với các nút trong danh sách được phát dữ liệu
- Thực hiện các mã khoá (password) trong hệ điều hành mạng.