VSAT xuất phỏt từ đường kớnh của đĩa parabol mà nú sử dụng nú cú cỡ từ 0.5m đến 2.5 m. Một mạng VSAT bao gồm một trạm mặt đất vệ tinh và những kết cuối VSAT.
Thụng thương VSAT cung cấp kết nối với tốc độ là 56Kbps, cú thể đạt được tốc độ của luụng T1 hoặc E1. VSAT cũng cú thể cung cấp thụng tin mang tớnh thời gian thực trong một khoảng thời gian ngăn.
Cú 3 lý do để người ta sử dụng VSAT đú là:
Kinh tế
Thiết lập mạng riờng
Cung cấp kết nối chất lượng trong khi điều kiện xung quan khụng đảm bảo Chi tiết hơn về những thụng số kỹ thuật của VSAT cú thể tham khao thờm ở tài liệu [2].
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 70
Chương 6: WLAN và WI-FI
6.1 Giới thiệu chung
Lịch sử phỏt triển WLAN cú thể túm tắt thành ba thế hệ như sau :
Thế hệ đầu : hoạt động tại băng tần 900-928 Mhz (băng ISM), với tốc độ nhỏ hơn 860 kbps. Do hạn hẹp về băng tần (nhiều ứng dụng vụ tuyến khỏc cựng chạy trờn băng tần này) nờn cỏc cụng nghệ ở giai đoạn này khụng phỏt triển được.
Thế hệ thứ hai: hoạt động tại băng 2,4 Ghz – 2,483 Ghz, tốc độ đạt 2 Mbps, sử dụng kỹ thuật trải phổ và ghộp kờnh nhưng cũng bị hạn chế băng tần.
Thế hệ thứ ba: hoạt động tại cỏc băng tần 2,4 Ghz (sử dụng cỏc phương phỏp điều chế phức tạp hơn) đạt tốc độ 11 Mbps, 5 Ghz và 17 Ghz, tốc độ lờn tới 54 Mbps.
Hỡnh 6.1 Quỏ trỡnh phỏt triển WLAN.
Cỏc tổ chức tiờu chuẩn lớn như IEEE và ETSI liờn tục đưa ra và cập nhật cỏc tiờu chuẩn cho WLAN 802.11, HiperLAN của mỡnh.
Mỏc chứng nhận Wi-Fi là để cung cấp cho cỏc khỏch hàng sự đảm bảo rằng cỏc sản phẩm mang logo này sẽ hoạt động cựng với nhau. Cỏc thành viờn nhúm WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) bao gồm số lượng ngày càng tăng cỏc nhà sản xuất WLAN hàng đầu trong đú cú cỏc hệ thống của Cisco.
Wi-Fi đó trở nờn đồng nghĩa với cụng nghệ vụ tuyến 802.11 trong nhiều bài bỏo liờn quan đến chủ đề này. Tuy nhiờn, Wi-Fi khụng phải là một tiờu chuẩn cụng nghệ, nú chỉ đảm bảo về khả năng hoạt động tương tỏc giữa cỏc nhà sản xuất thành viờn. Núi cỏch khỏc, người sử dụng cú thể cú phần cứng tuõn theo 802.11 mà vẫn khụng được coi là Wi- Fi. 6.2 Kiến trỳc WLAN 6.2.1 Cấu hỡnh mạng WLAN 2.4 GHz 1 & 2 Mbps 860 Kbps 900 MHz Proprietary 11 Mbps
Theo tiờu chuẩn
IEEE 802.11 được phờ chuẩn 2.4 GHz Radio Network Speed 860 Kbps 1 & 2 Mbps 900 MHz Độc quyền 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 71 Tựy vào ứng dụng cụ thể Wlan cú thể cú những cấu hỡnh như :
Cấu hỡnh mạng WLAN độc lập
Cấu hỡnh mạng WLAN cơ sở, cú thể dựng thờm trạm lặp
Kiến trỳc đầy đủ của WLAN
6.2.1.1Cấu hỡnh mạng WLAN độc lập
Về cơ bản, hai mỏy tớnh được trang bị thờm card adapter vụ tuyến cú thể hỡnh thành một mạng độc lập khi chỳng ở trong dải tần của nhau. Với cỏc hệ điều hành dựng đang được sử dụng rộng rói như Windows 95, Windows NT cú thể cài đặt cấu hỡnh mạng này một cỏch dề dàng. Đõy là cấu hỡnh mạng ngang cấp hay cũn gọi là mạng ad hoc. Cỏc mạng hỡnh thành theo nhu cầu như vậy khụng cần thiết phải quản lý hay thiết lập cấu hỡnh từ trước. Nỳt di động cú thể truy cập vào cỏc tài nguyờn của cỏc mỏy khỏc mà khụng phải qua một mỏy chủ trung tõm. Cấu hỡnh mạng độc lập được mụ tả như hỡnh 6.2.
Trạm di động Trạm di động
Trạm di động Server
Hỡnh 6.2: Cấu hỡnh mạng WLAN độc lập.
6.2.1.2Cấu hỡnh mạng WLAN cơ sở
Một điểm truy nhập cú thể mở rộng khoảng cỏch giữa hai WLAN độc lập khi nú hoạt động như một bộ lặp làm tăng hai lần cự ly giữa cỏc nỳt di động. Cỏc điểm truy nhập AP sẽ gắn với mạng đường trục hữu tuyến và giao tiếp với cỏc thiết bị di động trong vựng phủ súng của một ụ. AP đúng vai trũ điều khiển cell và điều khiển lưu lượng tới mạng (hỡnh 6.3).
Trong cấu hỡnh WLAN cơ sở, cỏc thiết bị di động khụng giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với cỏc điểm truy nhập.
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 72 Hỡnh 6.3 Cấu hỡnh mạng WLAN cơ sở.
Như vậy, cấu hỡnh WLAN cơ sở sẽ bao gồm cỏc nỳt di động được nối vào mạng hữu tuyến, chuyển dịch từ thụng tin vụ tuyến sang thụng tin hữu tuyến thụng qua một điểm truy nhập. Điểm truy nhập AP cú thể là trạm gốc (đối với cơ sở hạ tầng hữu tuyến) hoặc cầu vụ tuyến đối với cơ sở hạ tầng vụ tuyến.
Cỏc bộ lặp cú thể được sử dụng để tăng khoảng cỏch vựng phủ súng trong trường hợp kết nối đến mạng đường trục khú thực hiện. Việc này yờu cầu chồng lấn 50% của AP trờn mạng đường trục và bộ lặp. Tốc độ dữ liệu sẽ giảm do thời gian thu và phỏt lại(hỡnh 6.4).
Hỡnh 6.4: Cấu hỡnh WLAN dựng bộ lặp.
6.2.1.3Kiến trỳc đầy đủ của WLAN
Mạng WLAN cú kiến trỳc đầy đủ như hỡnh vẽ sau:
Điểm truy nhập AP Cỏc trạm di động LAN đường trục ễ vụ tuyến cú trạm lặp Kờnh 1 Kờnh 1 Điểm truy nhập AP Cỏc trạm di động LAN đường trục ễ vụ tuyến
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 73 Hỡnh 6.5: Kiến trỳc WLAN đầy đủ.
Trong mạng WLAN cấu hỡnh đầy đủ cỏc thiết bị tập trung lưu lượng và đảm bảo tớnh riờng tư bảo mật cho thuờ bao số liệu khi kết nối vào mạng được bổ xung thờm vào.
6.2.2 Mụ hỡnh tham chiếu cơ bản IEEE 802.11
Như chỉ ra trong hỡnh 6.6, chuẩn IEEE 802.11 chứa những khuyến nghị liờn quan đến hai lớp cuối trong mụ hỡnh OSI., trong đú lớp vật lý của IEEE 802.11 được phõn chia thành 2 phõn lớp:
Phõn lớp phụ thuộc mụi trường vật lý PMD liờn quan tới cỏc đặc trưng của mụi trường vụ tuyến (cỏc loại lớp vật lý DSSS, FHSS, DFIR) và xỏc định phương phỏp thu và phỏt dữ liệu qua mụi trường (vớ dụ điều chế và mó hoỏ).
Phõn lớp thủ tục hội tụ lớp vật lý PLCP xỏc định phương phỏp chuyển đổi đơn vị dữ liệu giao thức MPDU thành cỏc gúi phự hợp với phõn lớp PMD. Nú cũng thực hiện cảm ứng súng mang (truy nhập kờnh) cho phõn lớp MAC.
Phõn lớp MAC xỏc định một cơ chế truy nhập cơ bản (dựa trờn CSMA) cho cỏc nỳt di động để truy nhập vào mụi trường vụ tuyến. Nú cú thể thực hiện cả phần tỏch rời và mó hoỏ cỏc gúi dữ liệu.
Quản lý lớp vật lý PHY liờn quan tới thớch ứng cỏc trạng thỏi kờnh khỏc nhau và duy trỡ cơ sở thụng tin quản lý lớp PHY. Quản lý phõn lớp MAC liờn quan tới cỏc vấn đề đồng bộ, quản lý nguồn, ghộp và tỏch. Ngoài ra nú duy trỡ MIB của phõn lớp MAC. Cuối cựng quản lý trạm xỏc định cỏc lớp quản lý PHY và MAC tương tỏc với nhau như thế nào.
Trong mụ hỡnh tham chiếu kiến trỳc IEEE 802.11 ở hỡnh 2.6, hầu hết cỏc lớp vật lý bao gồm ba thực thể chức năng: chức năng phụ thuộc mụi trường vật lý PMD, PLCL và chức năng quản lý lớp. Dịch vụ lớp vật lý được cung cấp cho thực thể MAC tại cỏc STA thụng qua điểm truy nhập dịch vụ SAP gọi là PHY-SAP. Bộ cỏc hàm nguyờn thuỷ cũng
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 74 được định nghĩa để mụ tả giao diện giữa phõn lớp giao thức hội tụ lớp vật lý PLCP và phõn lớp PMD, gọi là PMD-SAP.
Hỡnh 6.8: Mụ hỡnh tham chiếu cơ bản IEEE 802.11.
6.3 Chuẩn cụng nghệ
Năm 1990, Hiệp hội cỏc kỹ sư điện và điện tử IEEE đó thành lập một tổ chức để phỏt triển tiờu chuẩn cho WLAN hoạt động ở tốc độ 1 và 2 Mbps. Năm 1992, Viện tiờu chuẩn viễn thụng Chõu Âu thành lập một hiệp hội để xõy dựng tiờu chuẩn WLAN tốc độ cao hoạt động ở tốc độ khoảng 20 Mbps. Từ đú đến nay hai tổ chức này liờn tục đưa ra cỏc phiờn bản mới của cỏc tiờu chuẩn cho WLAN. Tiờu chuẩn đang thụng dụng nhất hiện nay là IEEE 802.11b. Cỏc tiờu chuẩn WLAN 802.11 bị ảnh hưởng rất nhiều của cỏc thiết bị WLAN đang cú trờn thị trường. Do đú mặc dự cụng việc tiờu chuẩn đó tiến hành trong một thời gian dài để hoàn thiện (do số lượng nhiều nhà sản xuất thiết bị khỏc nhau) nhưng nú vẫn là tiờu chuẩn phổ thụng nhất. Hiện nay cú rất nhiều tiờu chuẩn ỏp dụng cho WLAN, bảng sau sẽ túm tắt cỏc chuẩn WLAN hiện đang phổ biến trờn thế giới.
Bảng 2.1 Túm tắt cỏc tiờu chuẩn WLAN trờn thế giới
Chuẩn Tần số Tốc độ Ghộp kờnh Ghi chỳ IEEE 802.11 900 MHz 300 Kbps FHSS IEEE 802.11b 2,4 GHz 900 MHz 11 Mbps DSSS FHSS Được sử dụng phổ biến nhất IEEE 802.11a 5 GHz 54 Mbps OFDM Mới hơn, nhanh
hơn, dựng tần số cao hơn Thực thể quản lý phõn lớp PHY PLCL Sublayer PMD_SAP MAC_SAP MAC sublayer PHY_SAP Thực thể quản lý phõn lớp MAC MLME_PLME_SAP PMD Sublayer Data Link Layer Physical Layer MLME_SAP Thực thể quản lý trạm PLME_SAP
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 75 IEEE 802.11e 5 GHz UNII 54 Mbps OFDM
IEEE 802.11g 2,4 GHz ISM 54 Mbps DSSS FHSS Nhanh và tương thớch với 802.11b IEEE 802.11h 5 GHz UNII 54 Mbps OFDM
IEEE 802.11i OFDM
IEEE/ETSI 802.11j OFDM GMSK ETSI HiperLAN 5,15-5,3 GHz 17,1-17,3 GHz 23,5 Mbps GMSK ETSI HiperLAN 2 54 Mbps Dựng cho Voice/ Video
SIG Bluetooth 2,4 GHz 1 Mbps FHSS Dựng cho mạng cỏ nhõn (PAN) HomeRF 2,4 GHz 10 Mbps FHSS QoS, mật mó tốt OpenAir 1,6 Mbps FHSS LAN hồng ngoại 350 000 GHz 4 Mbps Chỉ dựng trong một phũng, khụng ảnh hưởng tới sức khoẻ
Tiờu chuẩn WLAN IEEE 802.11 được đưa ra bởi hiệp hội LMSC 802 của IEEE. Tiờu chuẩn được phỏt triển qua sỏu phiờn bản dự thảo và phiờn bản cuối cựng được thụng qua ngày 26/06/1997. Tiờu chuẩn cho phộp nhiều nhà cung cấp thiết bị phỏt triển cỏc thiết bị kết nối LAN trờn phạm vi toàn cầu đối với băng tần cụng nghiệp, khoa học, y tế 2,4 GHz. Việc tiờu chuẩn hoỏ vẫn đang được tiếp tục để đạt được chứng chỉ tiờu chuẩn ISO/IEC và tiờu chuẩn IEEE.
Năm 1997 IEEE đó chấp nhận tiờu chuẩn đầu tiờn cho WLAN-IEEE Std 802.11- 1997. Tiờu chuẩn này đó được sữa chữa và bổ xung vào năm 1999. IEEE Std 802.11-1997 xỏc định MAC, cỏc giao thức quản lý MAC và cỏc dịch vụ, và ba lớp vật lý . Ba lớp vật lý bao gồm PHY băng tần cơ sở hồng ngoại, một PHY vụ tuyến trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS trong băng 2.4 GHz và một PHY trải phổ nhảy tần FHSS trong băng 2,4 GHz. Tất cả 3 lớp vật lý mụ tả hai hoạt động ở tốc độ 1 và 2 Mbps. Hiện nay nhúm nghiờn cứu IEEE 802.11 đang phỏt triển hai lớp PHY mới. Thứ nhất IEEE 802.11a nghiờn cứu ghộp kờnh miền tần số trực giao OFDM trong băng tần UNII để vận chuyển dữ liệu lờn tới 54 Mbps. Thứ hai là tiờu chuẩn IEEE 802.11b đang nghiờn cứu mở rộng PHY DSSS trong băng 2,4 GHz để truyền dữ liệu với tốc độ tới 11 Mbps.
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 76 Tiờu chuẩn IEEE 802.11 xỏc định kết nối vụ tuyến đối với cỏc nỳt cố định, cỏc thiết bị cầm tay và thiết bị di động trong một vựng địa lý nhất định. Đặc biệt nú xỏc định một giao diện giữa trạm vụ tuyến và một điểm truy nhập cũng như giữa cỏc trạm vụ tuyến với nhau. Cũng giống như cỏc tiờu chuẩn IEEE 802.x khỏc, tiờu chuẩn IEEE 802.11 xỏc định PHY và MAC. Tuy nhiờn lớp MAC 802.11 cũng thực hiện cỏc chức năng mà thường liờn quan tới cỏc giao thức lớp cao hơn (vớ dụ như phõn đoạn, khụi phục lỗi, quản lý di động và tiờu thụ nguồn). Cỏc chức năng bổ xung này cho phộp lớp MAC giấu cỏc đặc trưng của lớp vật lý vụ tuyến đối với cỏc lớp trờn. Hỡnh sau cho thấy rừ vị trớ của tiờu chuẩn 802.11 trong mụ hỡnh tham chiếu kết nối cỏc hệ thống mở :
Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Physical Layer Hệ thống điều hành mạng 802.11 TCP IP
Mô hình tham chiếu OSI
Logical Link Control(LLC) 802.2 Medium Access Control (MAC) Data Link Layer
Hỡnh 6.6: Mụ hỡnh tham chiếu.
Về cơ bản lớp MAC là chương trỡnh tại bộ xử lý, nú quản lý và duy trỡ liờn lạc giữa card giao tiếp mạng NIC và AP qua việc sắp xếp truy cập đến cỏc kờnh vụ tuyến được chia sẻ. Mục tiờu của lớp MAC là cung cấp cỏc chức năng: sắp xếp địa chỉ, phỏt và kiểm tra cỏc khung kiểm soỏt cho mụi trường được chia sẻ của lớp vật lý. MAC cú nhiệm vụ điều chỉnh việc sử dụng mụi trường vụ tuyến và việc này được thực hiện thụng qua cơ chờd truy nhập kờnh, chia cỏc tài nguyờn chớnh giữa cỏc nỳt, kờnh vụ tuyến.
Lớp vật lý PHY là giao tiếp trung gian giữa MAC và thiết bị vụ tuyến, cú nhiệm vụ chuyển và nhận khung dữ liệu qua việc chia sẻ thiết bị vụ tuyến. PHY cung cấp 3 chức năng. Thứ nhất là cung cấp việc trao đổi khung giữa MAC và PHY qua sự điều khiển cỏc giao thức hội tụ lớp vật lý PLCP, là lớp con giữa MAC và lớp phụ thuộc phương tiện vật ýlý PMD. Thứ hai, PHY sử dụng tớn hiệu và kỹ thuật trải phổ để truyền cỏc khung dữ liệu
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 77 trờn thiết bị trung gian với sự điều khiển của PMD. Thứ ba, PHY cung cấp việc cảm ứng mụi trường cho lớp MAC.
Nếu căn cứ vào phõn lớp trong mụ hỡnh như trong hỡnh 6.6 ta cú cỏc chuẩn trong họ 802.11 được bố trớ như trong hỡnh vẽ sau:
MAC MAC PHY PHY Higher Layers Higher Layers 820.11a 820.11a 820.11b 820.11b 820.11g 820.11g 820.11d 820.11d 820.11e 820.11e 820.11h 820.11h 820.11i 820.11i 820.11c 820.11c 820.11f 820.11f Hỡnh 6.7: Cỏc chuẩn trong họ 802.11. 6.4 Hệ thống thiết bị
6.4.1 Cỏc card giao diện mạng vụ tuyến
Giống như cỏc card biến đổi thớch ứng card giao diện vụ tuyến trao đổi thụng tin với hệ thống điều hành mạng thụng qua một bộ điều khiển chuyờn dụng, qua đú cho phộp cỏc ứng dụng sử dụng mạng vụ tuyến để truyền dữ liệu. Tuy nhiờn nú khỏc với card biến đổi thớch ứng là khụng cần bất kỳ dõy cỏp nào nối chỳng với mạng và cho phộp đặt lại cỏc nỳt mạng mà khụng cần thay đổi cỏp mạng hoặc thay đổi cỏc kết nối tới cỏc hub.
6.4.2 Cỏc điểm truy nhập vụ tuyến
Cỏc vựng phủ súng được tạo ra xung quanh cỏc điểm truy nhập, cỏc vựng này liờn kết giữa cỏc nỳt di động và cơ sở hạ tầng hữu tuyến. Nú làm cho WLAN biến thành một phần mở rộng của mạng hữu tuyến. Vỡ cỏc điểm truy nhập cho phộp mở rộng cỏc vựng phủ súng nờn cỏc WLAN rất ổn định và cỏc điểm truy nhập bổ xung cú thể triển khai trong cả toà nhà hay một khuụn viờn trường đại học để tạo ra cỏc vựng truy nhập vụ tuyến rộng lớn (hỡnh 1.2). Ngoài chức năng trao đổi thụng tin với cỏc mạng khụng dõy mà cũn lọc lưu lượng và thực hiện cỏc chức năng cầu nối tiờu chuẩn. Do băng thụng băng thụng ghộp đụi khụng đối xứng giữa thụng tin vụ tuyến và hữu tuyến nờn cần một điểm truy nhập cú bộ đệm thớch hợp và cỏc tài nguyờn của bộ nhớ. Cỏc bộ đệm cũng chủ yếu dựng
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 78 để lưu cỏc gúi dữ liệu ở điểm truy nhập khi một nỳt di động cố gắng di chuyển khỏi vựng phủ súng hoặc khi một nỳt di động hoạt động ở chế độ cụng suất thấp.
Hỡnh 6.9: Điểm truy nhập AP.
Cỏc điểm truy nhập trao đổi với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý cỏc nỳt di động. Vỡ cỏc điểm truy nhập được kết nối với mạng hữu tuyến nờn mỗi nỳt di động sẽ truy nhập vào cỏc tài nguyờn của mỏy chủ cũng như cỏc nỳt di động khỏc. Mỗi điểm truy cập cú thể phục vụ nhiều nỳt di động, số lượng cụ thể phụ thuộc vào số lượng và bản chất của truyền dẫn. Nhiều ứng dụng thực tế bao gồm một điểm truy nhập đơn và 15-50 nỳt di động
Một điểm truy nhập khụng cần điều khiển truy nhập từ nhiều nỳt di động (cú nghĩa là nú cú thể hoạt động với một giao thức truy nhập ngẫu nhiờn phõn tỏn như là CSMA). Tuy nhiờn một giao thức đa truy nhập tập trung được điều khiển bởi một điểm truy nhập