5. Giới thiệu
6.1Integrating wireless LAN (tích hợp mạng cục bộ không dây)
L ch s phát tri n :
Trong khi việc nối mạng Ethernet hữu tuyến đã diễn ra từ 30 năm trở lại đây thì nối mạng không dây vẫn còn là tương đối mới đối với thị trường gia đình. Mạng không dây là cả một quá trình phát triển dài, giống như nhiều công nghệ khác, công nghệ mạng không dây là do phía quân đội triển khai đầu tiên. Quân đội cần một phương tiện đơn giản và dễ dàng, và phương pháp bảo mật của sự trao đổi dữ liệu trong hoàn cảnh chiến tranh.
Ngày nay, giá của công nghệ không dây đã rẻ hơn rất nhiều, có đủ khả năng để thực thi đoạn mạng không dây trong toàn mạng, nếu chuyển hoàn toàn qua sử dụng mạng không dây, sẽ tránh được sự lan man và sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạc của công ty.
Khi công nghệ mạng không dây được cải thiện, giá của sự sản xuất phần cứng cũng theo đó hạ thấp giá thành và số lượng cài đặt mạng không dây sẽ tiếp tục tăng. Những chuẩn riêng của mạng không dây sẽ tăng về khả năng thao tác giữa các phần và tương thích cũng sẽ cải thiện đáng kể.
Khái niệm:
Khác với Bluetooth chỉ kết nối ở tốc độ 1Mb/s, tầm hoạt động ngắn dưới 10m, WiFi cũng là một công nghệ kết nối không dây nhưng có tầm hoạt động và tốc độ truyền dữ liệu cao hơn hẳn. Điều đó cho phép bạn có thể duyệt Web, nhận Email bằng máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA (thiết bị cá nhân kỹ thuật số) hay các thiết bị cầm tay khác tại nơi công cộng một cách dễ dàng.
WiFi là viết tắt của Wireless Fidelity, là công nghệ mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến (sóng Radio) và có những đặc tính sau:
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 115 Chuẩn WiFi Tần số (GHz) Tốc độ (Mbps) Khoảng cách (m) IEEE 802.11a 5 54 12m – 54Mbps 90m – 6Mbps IEEE 802.11b 2.4 11 30m – 11Mbps 90m – 1Mbps IEEE 802.11g 2.4 54 15m – 54Mbps 45m – 11Mbps
Mạng không dây thường triển khai trong những điều kiện và môi trường sau:
Môi trường địa hình phức tạp không đi dây được: đồi núi, hải đảo…
Tòa nhà không thể đi dây mạng hoặc người dùng thường xuyên di động: nhà hàng, khách sạn, bệnh viện…
Những nơi phục vụ internet công cộng: nhà ga, sân bay, quán cafe…
Phân loại mạng không dây:
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 116 Hai chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản để phân loại mạng không dây là phạm vi phủ sóng và giao thức báo hiệu.
Trên cơ sở phạm vi phủ sóng chúng ta có 4 loại mạng sau:
WPAN (Wireless Personal Area Network)
WLAN (Wireless local Area Network)
WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
WWAN (Wireless Wide Area Network) Dựa trên giao thức mạng ta có hai loại mạng sau:
Mạng có sử dụng giao thức báo hiệu được cung cấp bởi người quản lý viễn thông cho hệ thống di động như mạng 3G.
Mạng không sử dụng giao thức báo hiệu như là Ethernet, Internet là ví dụ điển hình cho loại mạng này.
WPAN (Wireless Personal Area Network):
Mạng này được sử dụng trong trường hợp kết nối với phạm vi hẹp điển hình là Bluetooth (IEEE 802.15.1) ), UWB và Zigbee. Ngoài ra còn có mạng RFID.
WLAN (Wireless Lan Area Network):
WLAN sử dụng sóng điện từ (thường là sóng radio hay tia hồng ngoại) để liên lạc giữa các thiết bị trong phạm vi trung bình. So với Bluetooth, Wireless LAN có khả năng kết nối phạm vi rộng hơn với nhiều vùng phủ sóng khác nhau, do đó các thiết bị di động có thể tự do di chuyển giữa các vùng với nhau. Phạm vi hoạt động từ 100m đến 500m với tốc độ truyền dữ liệu trong khoảng 1Mbps - 54Mbps (100Mbps). Trong mạng WLAN, chỉ có mạng Hiperlan II mới đáp ứng được yêu cầu này. Mạng này sử dụng chuẩn Wi-Fi.
Mạng Wireless LAN sẽ được giới thiệu chi tiết hơn trong Phần 6.1.2
Mạng WMAN (Wireless Metropolitan area network) công nghệ WiMAX
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 117 WiMax là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access có nghĩa là khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba.
Công nghệ WiMax, hay còn gọi là chuẩn 802.16 là công nghệ không dây băng thông rộng đang phát triển rất nhanh với khả năng triển khai trên phạm vi rộng và được coi là có tiềm năng to lớn để trở thành giải pháp “dặm cuối” lý tưởng nhằm mang lại khả năng kết nối Internet tốc độ cao tới các gia đình và công sở.
Trong khi công nghệ Wi-Fi (802.11a/b/g) mang lại khả năng kết nối tới các khu vực nhỏ như trong văn phòng hay các điểm truy cập công cộng hotspot, công nghệ WiMax có khả năng phủ sóng rộng hơn, bao phủ cả một khu vực thành thị hay một khu vực nông thôn nhất định. Công nghệ này có thể cung cấp với tốc độ truyền dữ liệu đến 75Mbps tại mỗi trạm phát sóng với tầm phủ sóng từ 2 đến 10km.
Mạng WWAN (Wireless Wide area network).
Thông qua vệ tinh có thể hình thành một vài mạng như:
Mạng sử dụng vệ tinh địa tĩnh Geostationary Satellites (GEO), độ cao 35.800km so với mặt đất và nằm tại vị trí giống nhau trên bầu trời. Hiện nay đang phục vụ cho việc truy nhập sử dụng chuẩn DVB-S cho đường xuống và DVB-RCS cho đường lên.
Mạng sử dụng vệ tinh quỹ đạo thấp Low Orbit Satellites (LEO), phục vụ các ứng dụng như thoại.
Mạng sử dụng vệ tinh quỹ đạo trung bình Satellites in average orbit (MEO) khi cần giảm vệ tinh mặt đất.
6.1.2 Mạng không dây cục bộ.
6.1.2.1 Giới thiệu về wireless LAN (WLAN).
Khái niệm Wireless LAN
WLAN là một loại mạng máy tính nhưng việc kết nối giữa các thành phần trong mạng không sử dụng các loại cáp như một mạng thông thường, môi trường
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 118 truyền thông của các thành phần trong mạng là không khí. Các thành phần trong mạng sử dụng sóng điện từ để truyền thông với nhau.
Lịch sử ra đời:
Hình 6.2 Lịch sử ra đời của mạng WLAN.
Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời.
Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung.
Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz. Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn 802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và những
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 119 thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây.
Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể tương thích ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b. Hiện nay chuẩn 802.11g đã đạt đến tốc độ 108Mbps-300Mbps.
Các lợi ích của mạng WLAN:
Độ tin tưởng cao trong nối mạng của các doanh nghiệp và sự tăng trưởng mạnh mẽ của mạng Internet và các dịch vụ trực tuyến là bằng chứng mạnh mẽ đối với lợi ích của dữ liệu và tài nguyên dùng chung. Với mạng WLAN, người dùng truy cập thông tin dùng chung mà không tìm kiếm chỗ để cắm vào, và các nhà quản lý mạng thiết lập hoặc bổ sung mạng mà không lắp đặt hoặc di chuyển dây nối. Mạng WLAN cung cấp các hiệu suất sau: khả năng phục vụ, tiện nghi, và các lợi thế về chi phí hơn hẳn các mạng nối dây truyền thống.
Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ.
Đơn giản và tốc độ nhanh trong cài đặt.
Linh hoạt trong cài đặt.
Giảm bớt giá thành sở hữu.
Tính linh hoạt.
Khả năng vô hướng.
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 120
Mạng có dây Mạng không dây
Phạm vi ứng dụng Ứng dụng trong tất cả các mô hình mạng nhỏ, trung bình, lớn, rất lớn. Gặp khó khăn ở những địa hình phức tạp. Chủ yếu là mô hình mạng nhỏ và trung bình, những mô hình lớn phải kết hợp với mạng có dây. Dễ triển khai ở những nơi không triển khai được mạng có dây.
Độ phức tạp kĩ thuật Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc từng loại mạng cụ thể.
Xu hướng tạo khả năng thiết lập các thông số truyền sóng vô tuyến của thiết bị ngày càng đơn giản hơn.
Độ tin cậy chịu ảnh hưởng khách quan bên ngoài như thời tiết, khí hậu tốt.
Ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài: môi trường truyền sóng, thời tiết.
Lắp đặt, triển khai Tốn nhiều thời gian và chi phí
Dễ dàng, đơn giản, nhanh chóng
Tính linh hoạt, khả năng thay đổi, phát triển
Do kết nối cố định: tính linh hoạt kém, khó thay đổi, nâng cấp, phát triển
Do kết nối di động: rất linh hoạt, dễ dàng thay đổi, nâng cấp, phát triển
Giá cả Tùy thuộc vào từng mô hình mạng cụ thể
Thường thì giá thành thiết bị cao hơn so với của mạng có dây.
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 121
6.1.2.2 Mô tả công nghệ WLAN.
Topo WLAN
Hình 6.3 WLAN topologies.
Mạng WLAN đã thay thế các phương tiện truyền tại tầng một của mạng có dây truyền thống bằng một phương tiện truyền sóng qua không khí.Và Cisco Aironet chính là sản phẩm không dây phù hợp bao gồm ba loại chính:
Wireless in-building LANs for client access: Cisco Aironet WLAN là sản phẩm có thể cắm vào mạng có dây và chức năng như một lớp phủ truyền thống hoặc dây mạng LAN, hoặc có thể được triển khai như mạng LAN ở những nơi không thể kéo dây mạng. Cho phép mạng WLAN việc sử dụng máy tính để bàn, máy tính sách tay hoặc các thiết bị chuyên ngành trong hệ thống có thể kết nối vào mạng khi cần thiết.
Một máy tính có thể giao tiếp mạng không dây (NIC) có thể kết nối tới mạng LAN có dây thông qua các điểm truy cập. Triển khai mạng WLAN đúng cách có thể giúp truy cập nhanh đến các mạng từ bất cứ nơi nào trong cơ sở. Người dùng có thể di chuyển mà không sợ mất kết nối mạng.
Wireless building-to-building bridges: Cisco Aironet WLAN cung cấp đầy đủ tính linh hoat. Cho phép kết nối tới mạng LAN mà không tốn thời gian hoặc chi phí cho nối cáp. Cho phép các kết nối không dây NIC theo kiểu giống như truy cập điểm.
Wireless mesh networking: Mạng lưới không dây dạng MESH: mạng mesh trước đây được xác định chỉ ra các mạng loại mạng. Mạng mesh
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 122 cung cấp tính năng động, dư thừa, các liên kết lỗi được xây dựng và cho phép máy khách truy cập.
Mạng LAN không dây và có dây:
Hình 6.4 WLAN và LAN.
Mạng LAN có dây yêu cầu người dùng xác định vị trí và lưu lại đó. Mạng WLAN là một mở rộng của mạng LAN có dây. Một WLAN có thể là lớp phủ, hoặc thay thế một mạng LAN có dây truyền thống.
Với Cisco Aironet của mạng WLAN,người dùng có thể di động:
Di chuyển tự do xung quanh một cơ sở.
Thời gian truy cập vào mạng LAN có dây ở tốc độ Ethenet có dây.
Truy cập được tất cả tài nguyên của mạng LAN có dây.
Service Set Identifier (SSID):
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 123 SSID là tên của các tế bào không dây. Nó được dùng để hợp lý mạng WLAN riêng biệt. Nó phải phù hợp chính xác giữa khách hàng và điểm truy cập.
Các điểm truy cập quảng bá SSID trong các cảnh báo. Cảnh báo đó là chương trình quảng bá mà điểm truy cập gửi thông báo đến các dịch vụ có sẵn. Vì vậy khách hàng có thể được cấu hình mà không cần SSID (null-SSID), phát hiện các điểm truy cập, và tìm hiểu các SSID từ các cảnh báo của các điểm truy cập.
SSID quảng bá có thể bị vô hiệu hóa trên các điểm truy cập, tuy nhiên cách tiếp cận này không thể được nếu nhu cầu khách hàng muốn xem SSID trong cảnh báo này.
Topo WLAN điển hình:
Hình 6.6 WLAN Access Topology.
Đây là con số cho thấy topo WLAN cho khách hàng truy cập không dây.
Khu vực dịch vụ cơ bản là diện tích tần số radio(RF) phạm vi bao phủ được cung cấp bởi một điểm truy cập. Khu vực này cũng được gọi là một “ microcell ”. Để mở rộng khu vực dịch vụ cơ bản hoặc chỉ cần thêm thiết bị không dây và mở rộng phạm vi của một hệ thống có dây hiện có,bạn có thể thêm một điểm truy cập. Như tên ”access point “ chỉ ra thiết bị này là điểm mà tại đó khách hàng có thể truy cập mạng không dây.
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 124 Các điểm truy cập gắn vào xương sống Ethernet và giao tiếp với tất cả các mạng không dây các thiết bị trong lĩnh vực di động. Các điểm truy cập là tổng thể cho các tế bào và điều khiển lưu lượng mạng. Các thiết bị từ xa không truy cập trực tiếp với nhau, chúng giao tiếp thông qua các điểm truy cập.
Nếu một tế bào không cung cấp đầy đủ phạm vi bao phủ,số lượng tế bào có thể được thêm vào bất kì để mở rộng phạm vi. Phạm vi này được biết đến như là một khu vực dịch vụ mở rộng.
Wireless Repeater Topology:
Bộ lặp tín hiệu Repeater là thiết bị khuyếch đại tín hiệu trên đường truyền. Khi tín hiệu trên đường truyền từ Điểm A tới Điểm B có khả năng bị “suy hao” hay “mệt mỏi” do đường đi “quá xa” (theo khả năng vật lý của môi trường truyền) thì người ta phải đặt giữa hai Điểm A & B một bộ lặp tín hiệu để giúp “làm tươi” (refresh) hoặc “khuyếch đại” tín hiệu để giúp nó được truyền đến Điểm B “an toàn, chính xác và lành lặn”.
Như ở ví dụ trên, nếu khoảng cách từ Workstation 1 đến Switch xa quá 100 mét (là khoảng cách tối đa) thì người ta phải đặt giữa Workstation 1 và Switch một (hoặc nhiều Repeater), cứ mỗi 50 mét sau Repeater ta phải đặt thêm 1 Repeater khác. Nghĩa là theo lý thuyết, tín hiệu sau khi được “làm tươi” bởi Repeater chỉ có khả năng “đi” thêm được 50 mét nữa mà thôi. Tổng cộng không nên sử dụng quá 4 repeater trên một đường truyền mạng.
SVTH: TRẦN THỊ CA- 49THM Page 125 Trong thực tế, “khả năng kết nối hoàn hảo” (không lỗi) của một hệ thống mạng lệ thuộc rất nhiều vào cá yếu tố như : Chất lượng của cáp mạng (VD: cáp UTP), chất lượng các thiết bị đấu nối như đầu RJ-45, hộp đấu dây (data socket )... và kể cả kỹ thuật bấm đầu dây nữa. Chúng tôi đã có nhiều “kinh nghiệm xương máu” khi phải “dở khóc dở cười” với những mạng máy tính “lúc thì kết nối tốt, lúc thì không kết nối được” do việc bấm đầu dây cẩu thả gây ra. Trong trường hợp xác định được lỗi kết nối gây ra do đầu nối hoặc kỹ thuật bấm dây, cách tốt nhất để “khắc phục” là “cắt bỏ” đầu nối kém và bấm lại đầu nối khác. Tuy nhiên không phải lúc nào bạn cũng có sẵn các đầu nối dự phòng để “phung phí” như vậy, nhất là