Mạng không dây ngày nay hầu như được triển khai ở lớp truy nhập, nghĩa là chúng được sử dụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường. Kết nối không dây là một phương pháp đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng, đây là mạng ở lớp liên kết dữ liệu như tất cả những phương pháp truy cập khác. Vì tốc độ thấp nên WLAN ít được triển khai ở mạng lõi và hệ thống phân phối.
Tại mỗi điểm cung cấp dịch vụ truy cập Internet không dây này, nhà cung cấp dịch vụ đặt các AP, hoặc các anten thu phát tín hiệu, cho phép những khách hàng có máy tính xách tay hoặc thiết bị di động có tích hợp công nghệ không dây Wi-Fi truy cập Internet mà không cần dây dẫn. Giải pháp này đặc biệt phù hợp với việc cung cấp dịch vụ truy cập internet công cộng cho các điểm công cộng như: Sân bay, Nhà ga, Trường học, Bệnh viện, Trung tâm Hội nghị, Triển lãm, Sân vận động, Khách sạn, Nhà hàng, Các toà nhà thương mại... 1.5.2 Mở rộng mạng:
Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của mội mạng có dây. Khi muốn mở rộng mạng có dây hiện tai, triển khai cáp và cài đặt dịch vụ sẽ khó khăn và tốn kém. Vì vậy, mạng không dây là sự lựa chọn tối ưu cho việc mở rộng với khả năng lắp đặt đơn giản, nhanh chóng và cài đặt dễ dàng. Bên cạnh đó, tại những vùng hẻo lánh, xa xôi với địa hình phức tạp khiến việc
triển khai cáp rất phức tạp với chi phí rất lớn, triển khai hệ thống mạng không dây là giải pháp thực tế và có hiệu quả cao.
1.5.3 Kết nối các tòa nhà:
Trong môi trường mạng chi nhánh hay trong môi trường có 2 toà nhà sát nhau, có thể có trường hợp các người dùng từ toà nhà này muốn truy cập vào tài nguyên của toà nhà khác. Trong quá khứ thì trường hợp này được giải quyết bằng cách đi một đường cáp ngầm giữa 2 toà nhà hay thuê một đường kênh
riêng từ công ty điện thoại. Sử dụng kỹ thuật mạng không dây, thiết bị có thể được cài đặt một cách dễ dàng và nhanh chóng cho phép 2 hay nhiều toà nhà chung một mạng. Với các loại anten không dây phù hợp, thì bất kỳ toà nhà nào cũng có thể kết nối với nhau vào cùng một mạng trong một khoảng cách cho phép.
Có 2 loại kết nối: Điểm - điểm P2P (Ponit to Point)là các kết nối không dây giữa 2 toà nhà. Loại kết nối này sử dụng các loại anten trực tiếp hay bán trực tiếp ở mỗi đầu liên kết. Điểm - đa điểm P2MP (Point to Multi Point) là các kết nối không dây giữa 3 hay nhiều toà nhà, thường ở dạng hub-andspoke hay kiểu kết nối hình sao, trong đó một toà nhà đóng vai trò trung tâm tập trung các điểm kết nối. Toà nhà trung tâm này sẽ có mạng lõi, kết nối internet, và máy chủ. Các liên kết P2MP giữa các toà nhà thường sử dụng các loại anten đa hướng trong toà nhà trung tâm và anten chung hướng trên các spoke.
1.5.4 Khả năng di động:
Chỉ là một giải pháp ở lớp truy nhập nên WLAN không thể thay thế mạng có dây trong việc tốc độ truyền. Một môi trường không dây sử dụng các kết nối không liên tục và có tỉ lệ lỗi cao. Do đó, các ứng dụng và giao thức truyền dữ liệu được thiết kế cho mạng có dây có thể hoạt động kém trong môi trường không dây. Lợi ích mà các mạng không dây mang lại chính là tăng khả năng di động để bù lại tốc độ và QoS.
Trong từng trường hợp, các mạng không dây đã tạo nên khả năng truyền dữ liệu mà không cần yêu cầu thời gian và sức người để đưa dữ liệu, cũng như giảm được các thiết bị được kết nối với nhau như mạng có dây. Một trong những kỹ thuật mới nhất của mạng không dây là cho phép người dùng có thể chuyển vùng, nghĩa là di chuyển từ khu vực không dây này sang khu vực khác mà không bị mất kết nối, giống như điện thoại di động, người dùng có thể chuyển vùng giữa các vùng di động khác nhau. Trong một tổ chức lớn, khi phạm vi phủ sóng của mạng không dây rộng thì việc chuyển vùng khá quan trọng vì người dùng có thể vẫn giữ kết nối với mạng khi họ ra ngoài.
1.5.5 Hội thoại và truyền dữ liệu:
Điện thoại di động là ứng dụng nổi bật và phổ biến nhất của mạng không dây. Các điện thoại không dây sử dụng sóng vô tuyến để cho phép họ người dùng thực hiện cuộc gọi điện thoại từ nhiều địa điểm trên toàn thế giới. Sự phát triển không ngừng của mạng thông tin di động ngoài việc nâng cao chất lượng của cuộc gọi thì nó còn cung cấp các dịch vụ tiện ích về số liệu và truy cập Internet.
Truyền dữ liệu không dây là một thành phần thiết yếu của điện toán di động. Các công nghệ khác nhau có sẵn khác nhau sẵn có của địa phương, phạm vi phủ sóng và hiệu suất, và trong một số trường hợp, người sử dụng phải sử dụng nhiều loại kết nối và chuyển đổi giữa chúng.
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIFI
2.1 Khái niệm, sự ra đời và phát triển của Wifi:
2.1.1 Khái niệm công nghệ Wifi:
Công nghệ Wifi được phát triển dựa trên chuẩn IEEE 802.11 được tạo ra và duy trì bởi Tiểu ban Tiêu chuẩn LAN/MAN (IEEE 802) của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử IEEE. Tiểu ban này đã được chỉ định bộ định danh 802 nên mỗi chuẩn được quyết định bởi tiểu ban này sẽ bắt đầu với bộ định danh 802. IEEE 802.11 là tập hợp các tiêu chuẩn của tổ chức IEEE bao gồm các đặc tả kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây, hay nói cách khác là có liên quan đến sự điều biến trong không gian.
Hình 2.1 Biểu tượng công nghệ Wifi
IEEE là một tổ chức khoa học nghề nghiệp được xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu khoa học, thúc đẩy sự phát triển khoa học công nghệ trong các lĩnh vực điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin, khoa học máy tính. Viện này gồm có nhiều kỹ sư điện và điện tử, họ là các chuyên gia trong từng lĩnh vực. Tổ chức các chuẩn này ra đời xuất phát từ sự cần thiết cần có các chuẩn được chấp thuận rộng rãi để bảo đảm khả năng tương thích giữa các thiết bị trên toàn thế giới. Đây chính là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất của IEEE, bảo đảm sự chấp thuận rộng rãi; một nhiệm vụ mà họ không phải lúc nào cũng thực hiện được. Các chuẩn được công bố bởi IEEE
bao gồm tất cả các lĩnh vực kỹ thuật điện tử có liên quan đến mạng máy tính. Tổ chức này chính thức hoạt động đầu năm 1963 và hiện nay có khoảng 400000 thành viên. Đến năm 2005 đã có gần 900 tiêu chuẩn được ban hành và hoạt động trên thực tế.
Wi-Fi Alliance là một hiệp hội thương mại nhằm thúc đẩy công nghệ mạng cục bộ không dây và chứng nhận sản phẩm nếu chúng phù hợp với các tiêu chuẩn nhất định của khả năng tương tác. Wi-Fi Alliance sở hữu thương hiệu Wi-Fi. Các nhà sản xuất có thể sử dụng thương hiệu cho các sản phẩm được chứng nhận thuộc về một phần của thiết bị WLAN dựa trên chuẩn IEEE 802.11.
Wi-Fi Alliance cũng sở hữu và kiểm soát các biểu tượng Wi-Fi CERTIFIED - nhãn hiệu đăng ký chỉ được cấp phép cho thiết bị đã qua thử nghiệm. Quá trình cấp giấy chứng nhận bao gồm ba loại xét nghiệm để đảm bảo khả năng tương tác. Các sản phẩm Wi-Fi CERTIFIED được kiểm tra về khả năng tương thích với các thiết bị đã được chứng nhận, kiểm tra sự phù hợp của thiết bị với các yếu tố của chuẩn IEEE 802.11, kiểm tra hiệu suất với việc đáp ứng các cấp độ hiệu năng cần thiết đáp ứng sự mong đợi của người dùng trong các ứng dụng quan trọng.
Wifi là một công nghệ phổ biến cho phép một thiết bị điện tử để trao đổi dữ liệu không dây bằng cách sử dụng sóng vô tuyến trên một mạng máy tính. Chuẩn này áp dụng cho việc thực hiện liên lạc trong mạng không dây nội bộ WLAN, dùng cho các thiết bị di động có hỗ trợ Wireless, phục vụ cho các thiết bị có phạm vi hoạt động tầm trung bình.
Mạng Wifi là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio. Hệ thống này thông thường hoạt động ở một số sân bay, quán cafe, thư viện hoặc khách sạn. Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hoàn toàn không cần đến cáp nối. Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), WiFi có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng.
2.1.2 Sự ra đời và phát triển công nghệ Wifi:
Năm 1985, Ủy ban liên lạc liên bang Mỹ FCC (Federal Communications Commission), quyết định “mở cửa” một số băng tần của dải sóng không dây, cho phép sử dụng chúng mà không cần giấy phép của chính phủ. Đây là một điều khá bất thường vào thời điểm đó. Trước sự thuyết phục của các chuyên viên kỹ thuật, FCC đã đồng ý “thả” 3 dải sóng công nghiệp, khoa học và y tế cho giới kinh doanh viễn thông.
Ba dải sóng này, gọi là các “băng tần rác” (900MHz, 2.4GHz, 5.8GHz), được phân bổ cho các thiết bị sử dụng vào các mục đích ngoài liên lạc, chẳng hạn như lò nướng vi sóng sử dụng các sóng vô tuyến để đun nóng thức ăn. FCC đã đưa các băng tần này vào phục vụ mục đích liên lạc dựa trên cơ sở: bất cứ thiết bị nào sử dụng những dải sóng đó đều phải đi vòng để tránh ảnh hưởng của việc truy cập từ các thiết bị khác. Điều này được thực hiện bằng công nghệ gọi là phổ rộng (vốn được phát triển cho quân đội Mỹ sử dụng), có khả năng phát tín hiệu vô tuyến qua một vùng nhiều tần số, khác với phương pháp truyền thống là truyền trên một tần số đơn lẻ được xác định rõ.
Dấu mốc quan trọng cho Wi-Fi diễn ra vào năm 1985 khi tiến trình đi đến một chuẩn chung được khởi động. Trước đó, các nhà cung cấp thiết bị không dây dùng cho LAN như Proxim và Symbol ở Mỹ đều phát triển những sản phẩm độc quyền, tức là thiết bị của hãng này không thể liên lạc được với của hãng khác. Nhờ sự thành công của mạng hữu tuyến Ethernet, một số công ty bắt đầu nhận ra rằng việc xác lập một chuẩn không dây chung là rất quan trọng. Vì người tiêu dùng khi đó sẽ dễ dàng chấp nhận công nghệ mới nếu họ không còn bị bó hẹp trong sản phẩm và dịch vụ của một hãng cụ thể.
Năm 1988, công ty NCR, vì muốn sử dụng dải tần “rác” để liên thông các máy rút tiền qua kết nối không dây, đã yêu cầu một kỹ sư của họ có tên Victor Hayes tìm hiểu việc thiết lập chuẩn chung. Ông này cùng với chuyên gia Bruce Tuch của Trung tâm nghiên cứu Bell Labs đã tiếp cận với Tổ chức kỹ sư điện và điện tử IEEE, nơi mà một tiểu ban có tên 802.3 đã xác lập ra chuẩn
mạng cục bộ Ethernet phổ biến hiện nay. Một tiểu ban mới có tên 802.11 đã ra đời và quá trình thương lượng hợp nhất các chuẩn bắt đầu.
Thị trường phân tán ở thời điểm đó đồng nghĩa với việc phải mất khá nhiều thời gian để các nhà cung cấp sản phẩm khác nhau đồng ý với những định nghĩa chuẩn và đề ra một tiêu chí mới với sự chấp thuận của ít nhất 75% thành viên tiểu ban. Cuối cùng, năm 1997, tiểu ban này đã phê chuẩn một bộ tiêu chí cơ bản, cho phép mức truyền dữ liệu 2Mbps, sử dụng một trong 2 công nghệ dải tần rộng là frequency hopping (tránh nhiễu bằng cách chuyển đổi liên tục giữa các tần số radio, còn gọi là truyền chéo) hoặc direct-sequence transmission (phát tín hiệu trên một dài gồm nhiều tần số, còn gọi là truyền thẳng).
Chuẩn mới chính thức được ban hành năm 1997 và các kỹ sư ngay lập tức bắt đầu nghiên cứu một thiết bị mẫu tương thích với nó. Sau đó có 2 phiên bản chuẩn, 802.11b hoạt động trên băng tần 2,4GHz và 802.11a hoạt động trên băng tần 5,8GHz, lần lượt được phê duyệt vào năm 1999. Sau khi có chuẩn 802.11b, các công ty bắt đầu phát triển những thiết bị tương thích với nó. Tuy nhiên, bộ tiêu chí này quá dài và phức tạp với 400 trang tài liệu và vấn đề tương thích vẫn nổi cộm. Vì thế, vào tháng 8/1999, có 6 công ty bao gồm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet (về sau được Cisco sáp nhập), Symbol và Lucent liên kết với nhau để tạo ra Liên minh tương thích Ethernet không dây WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance).
Mục tiêu hoạt động của tổ chức WECA là xác nhận sản phẩm của những nhà cung cấp phải tương thích thực sự với nhau. Tuy nhiên, các thuật ngữ như “tương thích WECA” hay “tuân thủ IEEE 802.11b” vẫn gây bối rối đối với cả cộng đồng. Công nghệ mới cần một cách gọi thuận tiện đối với người tiêu dùng. Các chuyên gia tư vấn đề xuất một số cái tên như “FlankSpeed” hay “DragonFly”. Nhưng cuối cùng được chấp nhận lại là cách gọi “Wi-Fi” vì nghe vừa có vẻ công nghệ chất lượng cao (hi-fi) và hơn nữa người tiêu dùng vốn quen với kiểu khái niệm như đầu đĩa CD của công ty nào thì cũng đều tương thích với bộ khuếch đại amplifier của hãng khác. Thế là cái tên Wi-Fi ra
đời. Cách giải thích “Wi-Fi có nghĩa là Wireless Fidelity” về sau này người ta mới nghĩ ra. Gần đây, nhiều chuyên gia cũng đã viết bài khẳng định lại Wi-Fi thực ra chỉ là một cái tên đặt ra cho dễ gọi chứ chả có nghĩa gì ban đầu.
2.2 Các tiêu chuẩn của Wifi:
2.2.1 Các tiêu chuẩn phổ biến của Wifi: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 - 1997: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 - 1997:
- Tháng 6 năm 1997, IEEE đưa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu
tiên là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này. Lúc này, 802.11 sử dụng băng tần ISM với tần số 2,4GHz và hỗ trợ băng thông 1Mbps và 2Mbps. Chuẩn 802.11-1997 đã cho phép ba công nghệ khác nhau có thể sử dụng: hồng ngoại, trải phổ nhảy tần số FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum) và trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Do tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng nên các sản phẩm chuẩn không dây này không còn được sản xuất nữa.
Tiêu chuẩn IEEE 802.11a:
- IEEE 802.11a được IEEE ban hành vào tháng 9 năm 1999, là một chuẩn được cải thiện từ 802.11-1997. Trong khi 802.11-1997 chỉ có thể truyền tải dữ liệu với tốc độ 2Mbps thì 802.11a có thể truyền tải dữ liệu với tốc độ 54Mbps, chuẩn này tuy có cùng tốc độ với chuẩn 802.11g nhưng chuẩn này có tần số hoạt động cao nhất là 5Ghz. Băng thông lớn nên chứa được nhiều kênh hơn hai chuẩn 802.11b và 802.11g. Nhưng do chuẩn này có tần số hoạt động cao hơn tần số của các thiết bị viễn thông nên hệ thống sử dụng mạng không dây thiết bị 802.11a ít bị ảnh hưởng của sóng. Đó cũng chính là nguyên nhân làm cho hệ thống mạng không dây sử dụng chuẩn này không tương thích với các hệ thống mạng không dây sử dụng chuẩn 802.11b, 802.11g. Chuẩn 802.11a đạt tốc độ 36->54Mbps trong phạm vi 10->15m
- IEEE 802.11a sử dụng một phương thức mã hóa được gọi là ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), đây được coi là kỹ thuật trội hơn so với trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS. OFDM hoạt động bằng cách chia nhỏ kênh truyền dữ liệu tốc độ cao thành nhiều kênh
truyền phụ có tốc độ thấp hơn, và sau đó sẽ được truyền song song. Mỗi kênh truyền tốc độ cao có độ rộng là 20MHz và được chia nhỏ thành 52 kênh phụ,