CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG-WiMAX
1.1 Mạng Truy Nhập băng rộng
1.1.3 Truy nhập dịch vụ băng rộng qua vệ tinh (iPSTAR) [12]
a/ HIPERLAN
HIPERLAN - Là hệ thống các chuẩn cho WLAN của viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu ETSI- European Telecommunications Standards Institute. Năm 1991, ETSI thành lập nhóm RES10. Nhóm RES10 đã xây dựng tiêu chuẩn HIPERLAN là chuẩn 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 đƣợc đƣa ra:
HIPERLAN/1, HIPERLAN/2, HIPERCESS và HIPERLINK vào năm 1996.
Bảng 1.1 Các tiêu chuẩn của ETSI HYPERLAN HYPERLAN
1
HYPERLAN 2
HYPERLAN 3
HYPERLAN 4 Ứng dụng Wireless
LAN
Truy nhập WATM
Truy nhập WATM cố định từ xa
Kết nối PTP WATM
Băng tần 2.4 GHz 5 GHz 5 GHz 17 GHz
Tốc độ đạt đƣợc
23.5 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 155Mbps
Các chuẩn mà ETSI đã thiết lập nhƣ HiPerLAN/2 là một chuẩn cạnh tranh trực tiếp với chuẩn 802.11 của IEEE. Sau đó IEEE đã đƣa ra chuẩn 802.11h để có thể tương tác được với chuẩn HiPerLAN/2 của ETSI.
Trước đó, chuẩn HiPerLAN/1 đã hỗ trợ tốc độ lên đến 24 Mbps sử dụng công nghệ DSSS trong phạm vi 50m. HiPerLAN/1 sử dụng băng tần UNII thấp và trung bình giống nhƣ HiPerLAN/2, 802.11a và 802.11h.
HiperLAN2.
Trong các chuẩn của HiperLAN, HiperLAN2 là chuẩn đƣợc sử dụng rộng rãi nhất bởi những đặc tính kỹ thuật của nó. Tốc độ truyền dữ liệu của HiperLAN2 có thể đạt tới 54 Mbps. 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 môi 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 đƣợc 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 thông thường thì có thể chạy đƣợc trên hệ thống mạng HiperLAN2.
Ƣu nhƣợc điểm của HIPERLAN
- HIPERLAN bảo mật tốt hơn IEEE802.11.
- HIPERLAN2 có hỗ trợ QoS ,và các HIPERLAN còn hỗ trợ các loại mạng lõi khác nhƣ ATM, kết nối Ethernet trong khi 802.11 chỉ hỗ trợ kết nối Ethernet.
- HIPERLAN 2 còn có đặc tính ƣu việt nhƣ có khả năng chọn tần động, điều khiển công suất.
- Hạn chế của HIPERLAN là pham vi phủ sóng giới hạn ở 50m.
- Giá thành thiết bị cao.
b/ WiFi
WiFi là một nhãn hiệu cho dòng sản phẩm tuân thủ theo các chuẩn cho WLAN của Viện kỹ thuật điện tử IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) với các chuẩn sau:
Bảng 1.2 Thông tin của chuẩn 802.11 Chuẩn
IEEE
Tốc độ max:
Mbit/s
Phạm vi (m)
Dải tần (GHz)
Phạm vi(Trong
nhà)
Phạm vi(ngoài
trời)
Kỹ thuật vô tuyến
802.11 2 2,4 FHSS
DSSS
802.11b 11 <1000 2,4 25m 75m DSSS
802.11a 54 30 5 35m 100m OFDM
802.11g 54 <1000 2,4 25m 75m OFDM
802.11n 320 ằ30 2,4 và 5 50m 126m MIMO
802.11e Mở rộng chuẩn 802.11n
802.11f Dùng cho máy di động
802.11i Quan tâm về bảo mật
802.11 : Đây là chuẩn đầu tiên của hệ thống mạng không dây. Chuẩn này chứa tất cả công nghệ truyền hiện hành bao gồm Direct Sequence Spectrum (DSSS), Frequence Hopping Spread Spectrum (FHSS) và tia hồng ngoại. 802.11 là
một trong hai chuẩn miêu tả những thao tác của sóng truyền (FHSS) trong hệ thống mạng không dây. Nếu người quản trị mạng không dây sử dụng hệ thống sóng truyền này, phải chọn đúng phần cứng thích hợp cho các chuẩn 802.11.
802.11b Hầu hết mạng WLAN ngày nay tương thích với chuẩn 802.11b của IEEE, các sản phẩm bắt đầu được xuất xưởng vào cuối năm 1999 và khoảng 40 triệu thiết bị 802.11b đang đƣợc sử dụng trên toàn cầu
802.11b có tốc độ tín hiệu tối đa 11Mbps, với thông lƣợng trung bình khoảng từ 4 đến 6 Mbps. Tốc độ này vẫn nhanh hơn một kết nối băng rộng DSL hoặc cáp và đủ cho âm thanh liên tục (streaming audio), 802.11b lại không đủ nhanh để truyền những hình ảnh có độ nét cao. Lợi thế chính của 802.11b là chí phí phần cứng thấp. Do hoạt động ở tần số 2.4GHz Phổ này bị chia sẻ bởi các thiết bị không đƣợc cấp phép, chẳng hạn nhƣ các thiết bị Bluetooth, điện thoại không dây và sóng viba là nguồn gốc gây nhiễu (và làm giảm hiểu suất hoạt động) ở mạng dùng chuẩn 802.11b. Các mạng dùng chuẩn 802.11b cũng có thể gây nhiễu cho nhau, 14 kênh của chuẩn 802.11b đƣợc chia thành từng phần và chỉ có thể dùng 3 kênh cùng một phạm vi để tránh chồng chéo. Các kênh thường được sử dụng để tránh chồng chéo là 1, 6 và 11.
802.11b+ PBCC (Packet Binary Convolutional Code) do Texas Instruments (TI) phát triển có thể cung cấp tốc độ 22 và 33 Mbps. TI sản xuất chipset dựa trên chuẩn 802.11b và hỗ trợ PBCC 22 Mbps. Những thiết bị tích hợp chipset này đƣợc gọi là thiết bị 802.11b+. Những thiết bị này hoàn toàn tương thích với 802.11b, khi hai thiết bị 802.11b+ giao tiếp với nhau có thể tự động dùng tốc độ 22 Mbps. Điểm nổi bật khác của TI khi giao tiếp giữa các thiết bị 802.11b+ là hoạt động ở chế độ 4x, có nghĩa là dùng các gói tin có kích thước lớn hơn - 4000 byte - để giảm tải và tăng thông lƣợng lên đến ba lần.
802.11a : Vào cuối năm 2001, các sản phẩm dựa trên một chuẩn thứ hai, 802.11a, bắt đầu được xuất xưởng ,hoạt động ở tần số 5GHz Thông lượng lý thuyết tối đa của nó là 54 Mbit/s, với tốc độ tối đa thực tế từ 21 đến 22 Mbit/s. Mặc dù tốc độ tối đa này vẫn cao hơn đáng kể so với thông lƣợng của chuẩn 802.11b, phạm vi phát huy hiệu lực trong nhà từ 25 đến 75 feet của nó lại ngắn hơn phạm vi của các sản phẩm theo chuẩn 802.11b. Nhƣng chuẩn 802.11a hoạt động tốt trong những khu vực đông đúc:
Với một số lƣợng các kênh không gối lên nhau tăng lên trong dải 5 GHz,Trong môi trường văn phòng thông thường, tầm hoạt động của 802.11a có thể lên đến tối đa 46m ở tốc độ thấp nhất, và khoảng 23m ở tốc độ cao nhất.
Không giống dãy tần số 2.4GHz, dãy tần số 5GHz gần nhƣ không bị nhiễu.
Với ưu thế về kích thước của dãy tần số, các kênh của 802.11a không bị chồng chéo. Một số nước định nghĩa 4 kênh, 8 kênh hoặc nhiều hơn. Một lợi ích khác mà chuẩn 802.11a mang lại là băng thông cao hơn của nó giúp cho việc truyền nhiều luồng hình ảnh và truyền những tập tin lớn trở nên lý tưởng.
802.11g : là chuẩn nối mạng không dây đƣợc IEEE phê duyệt tháng 6 năm 2003. có tốc độ của 802.11a và tầm hoạt động của 802.11b và tương thích ngược với 802.11b.
Tốc độ tối đa lý thuyết của các sản phẩm theo chuẩn 802.11a, 54 Mbit/s, với một thông lƣợng thực tế từ 15 đến 20 Mbit/s. Giống 802.11b, 802.11g có 14 kênh và chỉ có thể dùng 3 kênh cùng một phạm vi để tránh chồng chéo. Tốc độ cao hơn của chuẩn 802.11g cũng giúp cho việc truyền hình ảnh và âm thanh, lưới Web trở nên lý tưởng. 802.11g thiết kế để tương thích ngược với 802.11b và chúng chia sẻ cùng phổ 2,4GHz. Việc này làm cho các sản phẩm của 2 chuẩn 802.11b và 802.11g có thể hoạt động tương thích với nhau. 802.11g đạt tốc độ này bằng cách dùng OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), cùng cơ chế với 802.11a, và phải sử dụng thiết bị cùng chẩn 802.11g. Để có thể kết nối với các thiết bị 802.11b phải dùng cơ chế điều biến CCK (Complimentary Code Keying). 802.11g cũng tương thích với các thiết bị 802.11b+ hoạt động ở tốc độ 22 và 33Mbps sử dụng PBCC (Packet Binary Convolutional Code) của Texas Instrumnets.
802.11g+ :Giống 802.11b+, 802.11g+ do Texas Instruments (TI) phát triển dựa trên 802.11g của IEEE với các tính năng khác đƣợc thêm vào. Các thiết bị 802.11g+ tương thích với các thiết bị 802.11b và 802.11g. Khi kết nối với thiết bị 802.11b+, các ƣu điểm của TI sẽ đƣợc phát huy. Khi kết nối các thiết bị 802.11g+
với nhau, có thể đạt tốc độ tín hiệu lên đến 100Mbps.
802.11n :Task Group N của IEEE 802.11 đƣợc thành lập vào tháng 7 năm 2003 để chuẩn hóa cho Physical Layers (PHY) và Medium Access Control Layer (MAC) của 802.11, cho phép các chế độ hoạt động có thể đạt đƣợc thông lƣợng ít nhất là 100Mbps.
Đây là dự án đầu tiên của 802.11 hướng tới thông lượng thay vì tốc độ tín hiệu.
Môt mục đích khác là đạt được thông lượng cao ở tầm hoạt động rộng, tương thích với các thiết bị 802.11a và 802.11g. Ban đầu dự kiến, công việc chuẩn hóa sẽ hoàn thành vào cuối năm 2005.Sau đó hoãn lại và dự kiến sẽ đƣợc công nhận chính thức vào cuối năm 2006 nhƣng cho tới thời điểm này vẫn chƣa có một chuẩn chính thức.
802.11n sử dụng hệ thống đa ăng ten và cường độ phổ lớn, đều là những vấn đề hóc búa đối với hội kỹ sƣ điện tử (IEEE). Sau nhiều trở ngại với đề xuất về một tiêu chuẩn mạng không dây tốc độ cao, cuối cùng hiệp hội Wi-fi cũng đã đƣa ra đƣợc phiên bản Draft 2.0 của 802.11n, đồng thời coi đây là tiêu chuẩn sàn để các nhà sản xuất có thể xây dựng các thiết bị hoạt động tốt với nhau.
Hiện nay, IEEE vẫn đang nghiên cứu để đƣa ra chuẩn 802.11n chính thức và hy vọng công việc sẽ kết thúc vào tháng ba năm 2009. Tuy nhiên chƣa có gì đảm bảo các thiết bị dựa trên Draft 2.0 sẽ tương thích với các thiết bị của bộ chuẩn chính thức này và cả phiên bản Draft 2.0 lẫn chuẩn chính thức đều đƣợc thiết kế để có tốc độ truyền dữ liệu trên 100Mb/giây, nhanh hơn cả một số kết nối Ethernet qua dây dẫn..
Ƣu nhƣợc điểm của công nghệ theo chuẩn IEEE 802.11
- Khả năng di động cho phép kết nối bất kì đâu trong vùng phủ sóng.
- Dễ lắp đặt và triển khai, thời gian triển khai nhanh.
- Tốc độ cao, tính linh động và nâng cấp dễ.
- Giá thiết bị rẻ và nhiều trên thị trường.
- Nhƣợc điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu sóng do thời tiết, các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn.
- Vùng phủ sóng của IEEE 802.11cao hơn HIPERLAN nhƣng cũng chỉ hạn chế ở tầm vài chục đến vài trăm mét.
- Bảo mật còn nhiều lỗ hổng.
c/ WiMAX.
Trong thực tế công nghệ WiFi đã phát triển rất rộng rãi tuy nhiên với phạm vi phủ sóng nhỏ, không đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của người dùng, WiMAX đƣợc thiết kế cho mạng MAN nên khắc phục hạn đƣợc chế trên. Công nghệ này sẽ đƣợc nói chi tiết trong mục 1.2
Tổng kết
- xDSL phù hợp cho vùng đã có mạng cáp đồng. Giải pháp này đem lại lợi
- iPSTAR sẽ là giải pháp truy nhập băng rộng hiệu quả cho các vùng không thể triển khai các giải pháp truy nhập mặt đất, đặc biệt là vùng sâu vùng xa, tuy nhiên giá cả và chi phí vẫn cao hơn so với truy nhập vô tuyến.
- HIPERLAN tốt hơn và ƣu việt hơn IEEE 802.11 nhƣng giá thành thiết bị lại cao và thiết bị ít.
- Wi-Fi cho tốc dộ truy nhập cao. Việc triển khai khá đơn giản, mà giá thành lại thấp hơn nhiều so với công nghệ trên. Tuy nhiên vùng phủ sóng của WiFi bị hạn chế.
- WiMAX: giải pháp công nghệ ra đời sau nên đƣợc tích hợp rất nhiều các ƣu điểm và khắc phục phần lớn nhược điểm của các công nghệ trước,đây là công nghệ hiện đại và đƣợc đánh giá cao.