Mô hình mạng lƣới không dây tại Khoa Ngoại ngƣ̃ – Đại học Thái Nguyên

Hình 3.1: Sơ đồ kiến trúc hạ tầng mạng Khoa Ngoại ngữ

Các thiết bị trong hệ thống mạng Khoa Ngoại ngƣ̃ bao gồm:

 02 Switch Cisco Catalyst Express 500 lắp đặt tại phòng máy chủ

 01 Switch Cisco Catalyst Express 500 lắp đặt tại khu giảng đƣờng tầng 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.2 Bài t oán kết hợp hệ thống mạng WMN với hệ thống mạng sẵn có của Khoa Ngoại ngữ

Do Khoa Ngoại ngƣ̃ mới thành lập cho nên khuôn viên của Khoa đƣợc bố trí hoạt động trong một phạm vi hẹp . Chính vì vậy chỉ cần một h ệ thống mạng WMN với 03 router là đảm bảo điều kiện phục vụ nhu cầu của cán bộ và sinh viên trong Khoa .

Để triển khai thƣ̣c hiện , tôi lƣ̣a chọn 03 modem Linksys Wireless-N ADSL2+Gateway WAG 160N và cấu hình thành 03 router kết nối vật lý đến h ệ thống mạng sẵn có thông qua cable Lan AMP Cat 5e.

Sơ đồ đặt 03 router:

Hình 3.2: Vị trí đặt 03 router Thủ tục tìm kiếm đường giữa các router

Giả định rằng ban đầu bộ nhớ đệm trong tất cả các router đều trống (những router này chƣa biết gì về sự có mặt của nhau và những đƣờng dẫn có thể có giữa chúng). Khi router R2 muốn gửi dữ liệu đến router R3, nó phát ra tín hiệu yêu cầu tìm đƣờng dẫn, và quá trình tìm đƣờng dẫn lúc này mới đƣợc kích hoạt. Router R1 nhận đƣợc yêu cầu của R2 vì nó nằm trong vùng phủ sóng của R2. Router R3 là địa chỉ của yêu cầu đó và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

R1 chƣa có thông tin nào về địa chỉ của R3 lúc này, vì vậy router R1 gắn ID của nó vào trong danh sách các router trung gian đƣợc đính kèm trong yêu cầu của R2 và chuyển tiếp yêu cầu đó đến những router khác. Khi R3 nhận đƣợc yêu cầu đƣợc gửi đến từ R1, nó nhận biết rằng địa chỉ của nó trùng với địa chỉ đích đến. Vì vậy một đƣờng dẫn từ R2 đến R3 đƣợc tìm thấy. Để giúp cho router nguồn (R2) và những router trung gian (R1) thiết lập đúng đƣờng dẫn, router R3 gửi một thông điệp trả lời về R2 trong trƣờng hợp đây là đƣờng dẫn hai chiều. Quá trình này đƣợc thực hiện dễ dàng vì ID của những router trung gian đều nằm trong gói yêu cầu đƣợc gửi đến R3. Những router trung gian này sau xây dựng cho mình bảng định tuyến ngay khi chúng nhận đƣợc trả lời từ router R3. Vì vậy, một đƣờng dẫn từ R2 đến R3 đƣợc thiết lập.

Trong quá trình tìm đƣờng, các router duy trì danh sách ID của những router trung gian trong các yêu cầu tìm kiếm gần thời điểm đó để tránh phải xử lý cùng một yêu cầu tìm kiếm (lặp). Yêu cầu tìm kiếm bị bỏ qua trong trƣờng hợp chúng đã đƣợc xử lý gần thời điểm đó và đƣợc xác định là một yêu cầu lặp. Khi một router nhận đƣợc yêu cầu và nhận ra rằng ID của nó đã nằm sẵn trong danh sách router trung gian của yêu cầu đó thì yêu cầu này sẽ bị bỏ qua.

Thiết lập tại Khoa Ngoại ngữ – Đại học Thái Nguyên

Do khuôn viên hẹp nên vấn đề khoảng cách giƣ̃a các router luôn đƣợc đảm bảo dù ở bất kỳ vị trí nào trong tòa nhà . Để thuận tiện cho việc lắp đặt , tôi bố trí 03 router đặt tại trung tâm của 2 tầng và ở giƣ̃a khu vƣ̣c hành lang giƣ̃a tầng 1 và tầng 2 (do trƣớc đây khi thiết kế LAN đã thiết kế sẵn các node chờ tại nhƣ̃ng vị trí đó ).

Trong 03 router, thì chỉ có router 01 đƣợc nối vào hệ thống Lan của Khoa và trung chuyển dƣ̃ liệu qua lại giƣ̃a 02 router còn lại.

Quá trình cài đặt thông số kỹ thuật cho các router đƣợc mô tả chi tiết bằng hình ảnh nhƣ sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.3: Giao diện quản lý Switch Cisco Catalyst Express 500

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.5: Thiết lập node chờ 12 để kết nối đến router R1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Sau khi thiết lập thông số kỹ thuật tại Switch CE 500 để kết nối đến router R 1, ta tiến hành thiết lập thông số cho 03 modem Linksys Wireless-N ADSL2+Gateway WAG160N.

Hình 3.7: Cấu hình modem WAG 160N thành router

3.3 Kết luận

Do Khoa Ngoại ngƣ̃ mới thành lập , khuôn viên hoạt động đ ƣợc bố trí trong một phạm vi hẹp nên việc triển khai mạng WMN tại đây không bao quát đƣợc hết các vấn đề liên quan đến hệ thống Wireless Mesh Network.

Tại Khoa Ngoại ngữ, việc kết hợp hệ thống WMN với hệ thống mạng sẵn có t hông qua 03 router đã đảm bảo đƣợc mọi yêu cầu thiết yếu về công việc , học tập của cán bộ giáo viên và sinh viên trong Khoa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Do điều kiện vật chất còn thiếu , cho nên việc triển khai hệ thống WMN tại Khoa chƣa đƣợc sƣ̉ dụng cá c trang thiết bị hạ tầng mạng hiện đại , chủ yếu vẫn đƣa các thiết bị sẵn có và thông dụng trên thị trƣờng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

KẾT LUẬN

Luận văn “Nghiên cƣ́u kiến trúc mạng lƣới không dây, áp dụng – triển khai tại

Khoa Ngoại ngƣ̃ – Đại học Thái Nguyên” chủ yếu đi sâu về tìm hiểu kiến trúc cơ sở hạ tầng của mạng WLAN – WIMAX, 2 mạng cơ sở để hình thành và phát triển lên mạng Wireless Mesh Network.

Trong khuôn khổ của luận văn, việc nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở mức phân tích về các giao thƣ́c và các mô hình cơ sở hạ tầng của mạng lƣới không dây .

Vì Wireless Mesh Network là một khái niệm còn khá mới mẻ tại Việt Nam và do điều kiện công tác của bản thân nên luận văn chỉ mới khai thác đƣợc những điểm chung cơ bản của hệ thống WMN . Tuy nhiên , với sƣ̣ cố gắng và nhất là đƣợc sƣ̣ chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Văn Tam, luận văn đã hoàn thành và đã nêu lên đƣợc các vấn đề chính nhƣ sau:

 Kiến trúc của hệ thống Wireless Mesh Network

 Kiến trúc cơ sở của 2 hệ thống mạng Wlan và WiMax

 Giải quyết đƣợc bài toán kết hợp giữa WMN và hệ thống mạng của Khoa Ngoại ngữ – Đại học Thái Nguyên

Do thời gian , trình độ chuyên môn của b ản thân có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đƣợc Hội đồng Khoa học góp ý và chỉ bảo thêm để bản thân tôi nâng cao đƣợc trình độ chuyên môn , hoàn thiện luận văn đƣợc tốt hơn và góp phần phục vụ tốt cho công việc sau này.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Skanda N. Muthaiah and Catherine P. Rosenberg: Single Gateway Placement in Wireless Mesh Networks

[2] Danny Ng: Wireless Mesh Network Technical Overview [3] Auerbach Publications: Wireless Mesh Networks

[4] George Aggelou: Wireless Mesh Networking With 802.16, 802.11 and ZigBEE [5] BASAVARAJ PATIL,YOUSUF SAIFULLAH, IP in wireless Network, Prentice Hall PTR, January 2003.

[6] www.alliedtelesyn.com/media/pdf/wireless_lan_basics_wp_b.pdf

[7] Tara M. Swaminatha, Charles R. Elden (2003), Wireles Security and Privacy [8] Tra cƣ́u thông tin trên mạng qua google tại www.google.com.vn

[9] Tham khảo các trang web : www.quantrimang.com.vn www.soft.vnn.vn

www.vn-zoom.com www.apricot.net

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên tôi xin đƣợc trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô đã giảng dạy chúng tôi trong các môn chuyên đề sau đại học, cũng nhƣ trong quá trình thực tập và viết, hoàn thiện luận văn. Đặc biệt, xin cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Tam đã giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.

Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và đồng nghiệp trong Khoa Ngoại ngữ - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, công tác để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp, và hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này.

Thời gian thực hiện luận văn, dù bản thân đã cố gắng rất nhiều trong học tập và nghiên cứu. Tuy nhiên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo góp ý của quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn này đƣợc hoàn thiện hơn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả tìm hiểu, nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực. Tài liệu sử dụng, trích dẫn trong luận văn là trung thực chƣa từng công bố trong công trình nghiên cứu khác.

Học viên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1 KIẾN TRÚC CỦA MẠNG LƢỚI KHÔNG DÂY ... 4

1.1 Giới thiệu về mạng lƣới không dây ... 4

1.2 Kiến trúc của mạng lƣới không dây ... 8

1.3 Vấn đề đặt Gateway trong mạng lƣới không dây ... 13

1.4 Kết luận ... 15

CHƢƠNG 2 NGHIÊN CƢ́U KIẾN TRÚC MẠNG WLAN – WIMAX ... 16

2.1 Đặt vấn đề ... 16

2.2 Kiến trúc mạng Wlan ... 16

2.2.1 Mạng WLAN theo chuẩn 802.11 ... 16

2.2.2 Mạng WLAN có cơ sở hạ tầng ... 17

2.2.3 Mạng adhoc ... 17

2.2.4 Kiến trúc giao thức mạng WLAN theo chuẩn 802.11 ... 18

2.2.4.1 Lớp vật lý ... 19

2.2.4.2 Lớp điều khiển truy cập môi trƣờng truyền MAC ... 24

2.2.4.3 Lớp quản lý tầng MAC ... 32

2.3 Kiến trúc mạng Wimax ... 34

2.3.1 Mô hình tham chiếu mạng Wimax ... 34

2.3.2 Lớp MAC ... 35

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.3.2.2 Lớp con phần chung MAC ... 36

2.3.2.3 Lớp con bảo mật ... 41

2.3.3 Lớp vật lý ... 41

2.3.3.1 Đặc tả WirelessMAN-SC PHY ... 41

2.3.3.2 Đặc tả PHY WirelessMAN-Sca ... 42

2.3.3.3 Đặc tả PHY WirelessMAN-OFDM ... 43

2.3.3.4 Đặc tả PHY WirelessMAN- OFDMA ... 48

2.4 Kết luận ... 51

CHƢƠNG 3 TRIỂN KHAI – ỨNG DỤNG TẠI KHOA NGOẠI NGỮ – ĐHTN ... 52

3.1 Mô hình mạng lƣới không dây tại Khoa Ngoại ngƣ̃ – Đại học Thái Nguyên ... 53

3.2 Bài toán kết hợp hệ thống mạng WMN với hệ thống mạng sẵn có của Khoa Ngoại ngƣ̃ ... 54

3.3 Kết luận ... 58

KẾT LUẬN ... 60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

WMN Wireless Mesh network Mạng lƣới không dây

IEEE

Institute of Electrical and Electronics

Engineers Viện các kỹ sƣ điện và điện tử

AP Access Point Điểm truy nhập

NIC Network Interface Card Thiết bị giao tiếp mạng

CPE Customer Premier Equipment Bộ phận thu phát, kết nối thông tin tại các nút mạng

MAC Media Access Control Địa chỉ Vật lý của card mạng

WLAN Wireless local area network Mạng không dây

WAN Wide area network Mạng diện rộng

DSL Digital Subcriber Line Kênh thuê bao số

AODV Ad-hoc On Demand Distance Vector Giao thức định tuyến

PWRP Predictive Wireless Routing Protocol Giao thức định tuyến không dây

OLSR

Optimized Link State Routing Protocol

Giao thức định tuyến trạng thái liên kết tối ƣu

QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ISM Industrial, Scientific và Medical Dải tần dành cho công nghiệp, khoa học và y tế

WECA Wireless Ethernet Compatibility

Alliance

Tổ chức cấp phép các dải tần của Mỹ

PLCP Physical Layer Convergence

Protocol Tầng giao thƣ́c vật lý

PMD Physical Medium Dependent Tầng phụ thuộc môi trƣờng truyền

CCA Clear Channel Assessment Đánh giá kênh truyền rỗi

FHSS Frequency Hopping Spread

Spectrum Kỹ thuật trải phổ nhảy tần

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp

CSMA/CD Carier Sense Multiple Access/

Collision Detect

Giao thức điều khiển truy cập mạng

CSMA/CA Carier Sense Multiple Access/

Collision Avoidance

Giao thức điều khiển truy cập mạng

DCF Distributed Coordination Function Chức năng cộng phân tán

PCF Point Coordination Function Chức năng điều khiển tập trung

OFDMA Orthogonal Frequency Division

Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Multiplexing số trực giao

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình mạng lƣới không dây ... 5

Hình 1.2: Mạng Infrastructure mesh ... 10

Hình 1.3: Mạng client mesh ... 11

Hình 1.4: Mạng mesh lai ... 11

Hình 1.5: Mạng WMN với các nút mạng đƣợc sắp xếp ngẫu nhiên ... 14

Hình2.1:mô hình mạng WLAN ... 17

Hình2.2: Mô hình phân lớp WLAN theo chuẩn 802.11 ... 19

Hình 2.3: Các kênh và dải tần số hoạt động ... 23

Hình 2.4: Các kênh không xung đột nhau khi cùng một khu vực ... 23

Hình 2.5: Chƣ́c năng cộng phân tán DCF ... 27

Hình 2.6: Hiện tƣợng đầu cuối ẩn ... 28

Hình2.7: Hiện tƣợng trạm cuối lộ ... 28

Hình2.8: Cơ chế RTS/CTS giải quyết vấn đề trạm cuối ẩn ... 29

Hình 2.9: Cơ chế RTS/CTS giải quyết vấn đề trạm cuối lộ... 30

Hình2.10: PCF sƣ̉ dụng việc hỏi vòng ... 30

Hình 2.11: Mô hình tham chiếu ... 35

Hình 2.12: Các định dạng MAC PDU ... 37

Hình 2.13: Cấu trúc Symbol OFDM ... 45

Hình 2.14: Dạng hình brick wall ... 45

Hình 2.15: Cấu Trúc khung ... 47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 2.17: Mô tả tần số OFDMA (ví dụ với lƣợc đồ 3 kênh con) ... 49

Hình 2.18: Phân bố thời gian-khung TDD (chỉ với miền bắt buộc) ... 50

Hình 2.19: Định dạng TC PDU ... 51

Hình 3.1: Sơ đồ kiến trúc hạ tầng mạng Khoa Ngoại ngƣ̃ ... 53

Hình 3.2: Vị trí đặt 03 router ... 54

Hình 3.3: Giao diện quản lý Switch Cisco Catalyst Express 500 ... 56

Hình 3.4: Quản lý các node mạng ... 56

Hình 3.5: Thiết lập node chờ 12 để kết nối đến router R1 ... 57

Hình 3.6: Kích hoạt node chờ 12 ... 57