Đó là việc sử dụng các công nghệ tạo hình 3D để tạo nên các thế giới ảo trên máy tính. Cần phải biết rõ về khái niệm thâm nhập. Từ điển Webster định nghĩa nó là trạng thái bị hút vào và có quan hệ chặt chẽ. Rõ ràng, việc thâm nhập có thể xảy ra khi chúng ta chơi trò chơi điện tử. Kinh nghiệm cho thấy các công cụ 3D tương tác sẽ giúp người chơ thâm nhập vào thế giới 3 chiều. Nói cách khác, thâm nhập sẽ không tương đương với việc sử dụng các công cụ hiển thị hình ảnh bình thường: sẽ diễn ra quá trình thâm nhập cả về tình cảm và tâm lý, độc lập về hình ảnh và nhận thức. Người ta đã chỉ trích hiện thực ảo tái tạo trên máy tính do thiếu các công cụ hiển thị hình ảnh, làm cho nguời sử dụng không nhận ra được vị trí của họ trong không gian ảo.
Cũng như đã phân tích với VW, phương pháp VR được chọn để xây dựng mô hình thực nghiệm trong luận văn là phương pháp dùng các biểu tượng Loại thực tế ảo dựa trên biểu tượng hình ảnh giúp nâng cao khả năng tương tác giữa người và máy tính lên khá nhiều so với kiểu thường dùng
Chương 2: Mạng không dây và thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số PDA. 2.1. Mạng không dây - Wireless Network
2.1.1. Lịch sử phát triển
Mạng không dây được xem là một công nghệ rất phát triển, mở ra một thời đại mới của công nghệ truyền thông, những dịch vụ sử dụng công nghệ này đã có từ hơn một thế kỉ trước, nó là “sóng không dây”. Sự ra đời của của các dịch vụ mạng không dây đưa chúng ta trở lại thế kỷ 19 tại thời điểm khi mà Guglielmo Marconi, cha đẻ của sóng không dây đã nổi danh trong thế giới công nghệ không dây.
Năm 1894, khi Marconi bắt đầu việc thử nghiệm với sóng không dây (radio) - hay còn gọi là sóng điện từ, mục đích của ông là tạo sóng và nhận biết sóng điện từ qua một khoảng cách dài [1]. Năm 1896, Marconi đã thành công và đạt được bằng sáng chế, ông đã thành lập công ty trách nhiệm hữu hạn về tín hiệu và điện báo không dây, nhà máy sản xuất máy thu thanh (radio) đầu tiên trên thế giới. Năm 1901, các tín hiệu đã được nhận từ bên kia Đại Tây Dương và vào năm 1905 tín hiệu không dây đầu tiên đã được gửi bằng cách sử dụng mã moóc (Morse) [1].
Công nghệ không dây được phát triển như là một công cụ vô giá và được quân đội Mỹ sử dụng. Quân đội Mỹ định dạng các tín hiệu không dây để truyền dữ liệu qua một thiết bị đã được mã hoá phức tạp. Sự mã hoá này làm cho các truy cập không được phép tới mạng hầu hết là không thể thực hiện được. Loại công nghệ này đã được giới thiệu lần đầu tiên trong chiến tranh thế giới lần thứ 2 khi mà quân đội bắt đầu việc gửi các sơ đồ trận đánh qua các tuyến quân địch và khi các tàu hải quân đào tạo các hạm đội của họ từ bờ biển này tới bờ biển kia.
Mạng không dây được đánh giá là một phương tiện truyền thông an toàn. Nhiều trường học và công ty đã nghĩ rằng nó có thể phát triển mạng tin học
của họ bằng cách phát triển mạng cục bộ (LAN) sử dụng mạng LAN không dây. Mạng LAN không dây đầu tiên đưa ra năm 1971 khi các môn khoa học mạng về truyền thông không dây được đưa vàoi trường đại học Hawaii với mục đích nghiên cứu được gọi là ALOHNET [1]. Hình học Topo hình sao của hệ thống bao gồm bảy máy tính được triển khai qua 4 đảo để kết nối với máy tính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng đường dây điện thoại. Và vì vậy, công nghệ không dây, như chúng ta biết, bắt đầu cuộc hành trình của nó tới mọi nhà, mọi lớp học và các công ty trên toàn thế giới. Đến những năm 1990, hệ thống điện thoại di động CDMA và TDMA đã trở nên phổ biến ở Mỹ [2]. CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi. Những người sử dụng nói trên được phân biệt lẫn nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến được dùng lại ở mỗi điện thoại trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (PN).
Được giới thiệu từ năm 1991, hệ thống GSM nhanh chóng trở nên phổ biến ở Châu Âu và Châu Á[3]. GSM là công nghệ mạng kỹ thuật số có sử dụng mã hóa để bảo đảm an toàn thông tin. Trước đây, nếu so sánh về mặt thiết bị, các điện thoại sử dụng GSM thường là nhỏ gọn hơn so với các điện thoại sử dụng công nghệ CDMA, điểm khác biệt nữa là các thuê bao được hệ thống GSM xác thực thông qua một thẻ SIM, thẻ này có chức năng cung cấp thông tin về thuê bao đồng thời co phép người sử dụng có thể lưu trữ các thông tin về sổ địa chỉ trên thẻ này. Mô hình thiết bị GSM được mô tả trong hình sau:
Hình 7:Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM
Ngày nay, công nghệ mạng không dây đã phát triển thành chuẩn 802.1x[4], một số chuẩn WIFI - 802.11 và đặc điểm kỹ thuật của nó như sau:
Chuẩn IEEE Tốc độ Giải tần Chú thích 802.11 1 Mbps 2.4 GHz
Chuẩn đầu tiên năm 1997. Đặc điểm gồm cả lựa chọn giải tần (frequency hopping) và mã hoã tuần tự trực tiếp (direct-sequence modulation) 2 Mbps
802.11a Lên tới
54 Mbps 5 GHz
Chuẩn thứ hai 1999, nhưng sản phẩm theo chuẩn này không được đưa ra cho đến cuối năm 2000.
802.11b 5.5 Mbps 2.4 GHz Chuẩn thứ 3. Được sử dụng phổ biến vào đầu những năm 2000.
11 Mbps
802.11g Lên tới
54 Mbps 2.4 GHz
Đã được chuẩn hoá và đang được sử dụng đồng thời với 802.11b. Là chuẩn thiết bị phổ biến nhất hiện nay. Bảng 1: Một số chuẩn 802.11 Giải mã âm thanh *Giải mã kênh. *Hủy khối. *Triệt tiêu nhiễu
Bộ giải mã Bộ giải điều biến Bộ giải điều tần Mã hóa âm thanh *Mã hóa kênh. *Chèn khối. *Sinh nhiễu
SIM = Subscriber Identify Module
Bộ mã hóa Bộ điều biến Điều tần
Trong bảng trên, chuẩn IEEE 802.11b và chuẩn 802.11g đang được sử dụng phổ biến trong các mạng không dây, các điểm truy nhập không dây thường hỗ trợ cả hai chuẩn này. Khi hai máy tính nối với nhau, có thể thiết lập mô hình mạng theo cách cả hai máy tính cùng nối với điểm truy nhập để điểm truy nhập quản lý các kết nối giữa hai máy này hoặc hai máy có thể nối trực tiếp với nhau. Hai mô hình kết nối ở trên sẽ được mô tả ở trong các phần tiếp theo.
Các thiết bị di động như điện thoại di động, máy tính xách tay và kể cả máy tính để bàn cũng có thể kết nối không dây sử dụng công nghệ bluetooth – IEEE 802.15, công nghệ này rất phổ biến trong các máy điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân (PDA), nó hỗ trợ kết nối trực tiếp dễ dàng và nhanh chóng giữa các máy điện thoại, tạo ra một mạng đặc biệt (ad hoc) để trao đổi thông tin [5]. Chuẩn Bluetooth chỉ rõ hoạt động với tần số sóng 2.45GHz và hỗ trợ trao đổi dữ liệu lên tới 720kbps.
2.1.2. Các thành phần mạng không dây - WLAN
Mạng 802.11 bao gồm 4 thành phần vật lý: Điểm truy cập - Access Point
Là thiết bị cầu nối, thi hành chức năng kết nối thiết bị không dây với hệ thống hạ tầng mạng hữu tuyến.
Hệ thống phân phối - Distribute system
Khi nhiều access point được kết nối với nhau để tạo ra một miền bao phủ rộng, chúng phải kết nối với nhau để có thể theo dõi được sự di chuyển của trạm di động. Hệ thống phân phối là một mạng backbone các thành phần logic của 802.11 để chuyển tiếp các gói tin đến trạm đích. Thông thường, mạng Ethernet được sử dụng để làm môi trường truyền trong công nghệ mạng backbone này.
Hình 8:Các thành phần của mạng LAN 802.11
Các trạm không dây
Các mạng được xây dựng để chuyển đổi dữ liệu giữa các trạm. Các trạm là các thiết bị tính toán có hệ thống giao diện mạng không dây. Thông thường, trạm này là các máy tính xách tay, máy pocket PC. Trong một vài trường hợp, để giảm thiểu lượng dây cáp mạng nối tới các máy tính, các máy tính để bàn cũng hỗ trợ kết nối mạng không dây để kết nối tới các mạng LAN.
Môi trường không dây
Để chuyển các gói tin từ trạm tới trạm, chuẩn 802.11 cần sử dụng một môi trường không dây, môi trường đó là sóng không dây (Radio Frequency - RF).
2.1.2.1.Hệ thống phân phối
Hệ thông phân phối cung cấp khả năng mở rộng thông qua việc kết nối các điểm truy nhập. Khi các khung tin được chuyển và hệ thống phân phối, nó sẽ được chuyển đến điểm truy nhập nào đó và được điểm truy nhập này chuyển tiếp đến trạm di động đích. Hệ phân phối chịu trách nhiệm theo dõi các trạm
di động trong vùng phủ sóng của nó và chuyển tiếp gói tin đến các trạm di động.
Trong hệ thống phân phối, backbone ethernet đóng vai trò như một cơ chế truyền, nhưng backbone ethernet không phải là toàn bộ hệ thống phân phối bởi nó không thể tự xác định được khung tin gửi cho các điểm truy nhập nào. Nói theo cách của mạng không dây, mạng backbone ethernet chỉ là môi trường truyền dẫn hệ thống phân phối. Phần còn lại của hệ thống phân phối nằm ở thiết bị điểm truy nhập. Điểm truy nhập thường hoạt động như dạng cầu nối, ở đây, có ít nhất một giao diện mạng không dây và một giao diện mạng hữu tuyến (ethernet). Phần giao diện mạng hữu tuyến có thể được kết nối với một mạng hữu tuyến có sẵn, phần mạng không dây trở thành một sự mở rộng của mạng hữu tuyến này. Sự chuyển đổi các khung tin giữa 2 môi trường truyền thông mạng này được điều khiển theo cơ chế cầu nối.
Hình 9:Hệ thống phân phối
Dựa vào hệ thống này, các trạm di động kết nối với nhau vì chúng không thực hiện kết nối trực tiếp. Mọi khung tin gửi từ một trạm di động trong mạng có kiến trúc hạ tầng đều phải sử dụng hệ thống phân phối ở điểm truy nhập để chuyển tiếp gói tin cho các trạm di động khác.
2.1.2.2.Kết nối nội bộ giữa các điểm truy nhập
Hệ thống phân phối bao gồm cả phương thức điều khiển kết nối. Một trạm di động được kết nối với duy nhất một điểm truy nhập tại một thời điểm. Khi trạm đã được kết nối với một điểm truy nhập, các điểm truy nhập còn lại trong mạng dịch vụ mở rộng cần nhận biết được điểm truy nhập này. Khi một trạm di động trong một vùng dịch vụ đơn A muốn gửi thông điệp đến trạm di động trong vùng dịch vụ đơn B, thì thông điệp này được điểm truy nhập của vùng A chuyển tiếp đến điểm truy nhập của vùng B thông qua cơ chế cầu nối qua mạng backbone Ethernet. Để thi hành toàn bộ hệ thống phân phối, các điểm truy nhập phải thông báo cho các trạm khác biết về các trạm đã liên kết với nó. Cơ chế thông báo này sử dụng giao thức IAPP (inter- access point protocol) thông qua môi trường truyền backbone.
2.1.2.3.Cầu không dây và hệ thống phân phối
Ngoài hệ thống kết nối nội bộ thông qua mạng ethernet, các điểm truy nhập có thể sử dụng chính sóng không dây để thiết lập cầu nối giữa chúng. Cấu hình hệ thống phân phối không dây này thường được gọi là cấu hình “cầu không dây” (wireless bridge), nó cho phép kết nối 2 mạng thông qua lớp kết nối. Cầu không dây thường được dùng để kết nối nhanh chóng các vị trí cách xa nhau.
2.1.3. Các kiểu mạng
2.1.3.1.Mạng dịch vụ cơ sở - BSS
Khối cơ sở của mạng 802.11 được gọi là BSS (Basic Service Set – bộ dịch vụ cơ sở), cho phép nhóm các trạm làm việc với nhau. Việc kết nối giữa các trạm diễn ra trong một vùng có biên mờ được gọi là vùng dịch vụ cơ sở (basic service area), ở đây định nghĩa các thuộc tính truyền dẫn của thiết bị môi trường không dây. Khi một trạm làm việc nằm trong vùng dịch vụ cơ sở, nó có thể kết nối được với các thành viên khác cùng nằm trong vùng cơ
sở đó. Hai loại hình khối cơ sở được sử dụng là bộ dịch vụ cơ sở độc lập và bộ dịch vụ cơ sở có kiến trúc (Independent and Infrastructure BSS)
Hình 10: BSS độc lập và BSS phụ thuộc
Mạng BSS độc lập - IBSS
Các trạm phát được kết nối trực tiếp với nhau trong phạm vi phủ sóng của từng cặp trạm làm việc. Số lượng trạm làm việc nhỏ nhất của mô hình này là 2 trạm, thông thường mô hình này được thiết lập với quy mô làm việc nhỏ và thời gian tồn tại của cả hệ thống ngắn. Thích hợp cho các cuộc hội thảo, hội nghị,... Đôi khi cấu hình mạng theo dạng này còn được gọi là mạng đặc biệt (ad-hoc network) hay mạng cấu hình bộ dịch vụ cơ sở đặc biệt (ad-hoc
BSS network).
Mạng BSS phụ thuộc
Như trong hình ta thấy rõ sự khác biệt của mạng này với các mạng IBSS bởi việc sử dụng một điểm truy nhập (access point). Điểm truy nhập được sử dụng cho tất cả các kết nối trong mạng hạ tầng, nó bao gồm cả các kết nối giữa các trạm di động trong cùng một vùng cung cấp dịch vụ. Nếu một trạm di động trong một mạng hạ tầng cần kết nối tới một trạm khác, kết nối sẽ được chuyển theo 2 bước. Đầu tiên, trạm gốc gửi các khung tin đến điểm truy nhập, bước thứ 2, điểm truy nhập chuyển đổi khung tin tới trạm đích. Lợi điểm của mạng phụ thuộc là:
- Các trạm trong mạng cấu hình theo dạng bộ dịch vụ cơ sở có cấu trúc đều được xem như là cách điểm truy nhập một khoảng như nhau.
- Điểm truy nhập trong mô hình mạng này cũng đóng vai trò hỗ trợ các trạm di động tiết kiệm năng lượng phát sóng. Tình huống này xảy ra khi điểm truy nhập phát hiện một trạm di động nào đó chuyển sang trạng thái tiết kiệm năng lượng. Trong mạng phụ thuộc, các trạm di động được gắn với điểm truy nhập giống như việc các trạm này sử dụng cáp kết nối gắn vào mạng 802.3.
2.1.3.2.Mạng mở rộng – ESS
Các bộ dịch vụ cơ sở hay các mạng dịch vụ cơ sở có thể được tạo để phủ trong môt quy mô nhỏ như một gia đình hoặc một văn phòng. Tất nhiên, chuẩn mạng 802.11 cho phép mở rộng các mạng và tạo các kết nối giữa các mạng này với nhau trong một bộ dịch vụ mở rộng (Extended Service Set - ESS) – mạng mở rộng. Mạng mở rộng được tạo bởi việc phối hợp mắt xích giữa từng bộ dịch vụ cơ sở thông qua một đường trục Ethernet để kết nối các bộ dịch vụ cơ sở với nhau.
Các trạm di động nằm trong cùng một mạng mở rộng có thể kết nối với nhau, cho dù các trạm này sử dụng các dịch vụ khác nhau hoặc di chuyển từ vùng dịch vụ này sang vùng dịch vụ khác. Đối với các trạm trong một vùng dịch vụ mở rộng, để thực hiện kết nối, môi trường truyền dẫn phải hoạt động giống như một lớp đơn 2 kết nối (single layer 2 connection). Điểm truy nhập hoạt động giống như một cầu nối, vì thế các kết nối trực tiếp giữa các trạm trong một mạng mở rộng cũng yêu cầu mạng backbone cũng phải là một lớp 2 kết nối. Mọi kết nối lớp liên kết đều được phục vụ. Mọi điểm truy nhập trong một vùng đơn có thể được kết nối tới một hub hoặc switch đơn, hoặc