Luận văn Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
TÌM HIỂU VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ
PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ TRÊN MẠNG KHÔNG DÂY
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGUYỄN KHÁNH TRÌNH
HÀ NỘI 2006
1
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
LỜI CẢM ƠN
Trong lời đầu tiên của luận văn Thạc sĩ Khoa học này, em muốn gửi những lời
cảm ơn và biết ơn chân thành của mình tới tất cả những người đã hỗ trợ, giúp đỡ em
về chuyên môn, vật chất và tinh thần trong quá trình thực hiện Luận văn.
Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Đặng Văn Chuyết,
Trưởng khoa Công nghệ Thông tin trường Đại học Bách khoa Hà Nội, người đã trực
tiếp hướng dẫn, nhận xét, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Công nghệ Thông tin, Trung
tâm đào tạo và bỗi dưỡng sau đại học và các thầy cô trong trường Đại học Bách khoa
Hà Nội, những người đã dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt những năm học tập tại trường.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và những người bạn thân đã
giúp đỡ, động viên em rất nhiều trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt
nghiệp.
Do thời gian thực hiện có hạn, kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế nên luận
văn em thực hiện chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong
nhận được ý kiến đóng góp của thầy, cô giáo và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 10 tháng 15 năm 2006
Học viên
Nguyễn Khánh Trình
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
2
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
ACK
Giải nghĩa tiếng Anh
ACKnowldge
Giải nghĩa tiếng Việt
Phúc đáp
AES
Advanced Encryption Standard
Access Point
Chuẩn mã hoá tiên tiến
Điểm truy nhập
AP
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Chế độ truyền không đồng bộ
BRAN
BSS
Broadband Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến băng rộng
Basic Service Set
Thiết bị dịch vụ cơ bản
Điều khiển truy nhập kênh
Cơ chế truy nhập kênh
Kỹ thuật khoá mã bù
CAC
Channel Access Control
Channel Access Mechanism
Compimentary Code Keying
CAM
CCK
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập nhận biết sóng mang
with Collision Detection
Data Encryption Standard
Domestic Premises Network
Distribution System
với khả năng phát hiện xung đột
Chuẩn mã hoá dữ liệu
DES
DPN
DS
Mạng cho các thuê bao hộ gia đình
Hệ thống phân phối
DSAP
DSSS
EAP
Destination Service Access Point
Điểm truy nhập dịch vụ đích
Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp
Extensible
Protocol
Authentication Giao thức nhận thức mở rộng
ESS
Extended Service Set
Thiết bị dịch vụ mở rộng
ETSI
European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu
Standards Institute
FHSS
Frequency Hopping Spectrum Kỹ thuật trải phổ nhảy tần
Spread
FSK
Frequency Shift Keying
Global System for Mobile
Khoá dịch tần
Hệ thống di động toàn cầu
Radio Mạng truy nhập vô tuyến chất lượng
cao
GSM
HIPERACCESS HIgh
PErformance
ACCESS network
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
3
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
HIPERLAN
HIPERLINK
HIgh PERformance LAN
Mạng nội hạt chất lượng cao
Đường truyền vô tuyến chất lượng
cao
HIgh PErformance Radio Link
IBSS
ICV
Independent Basic Service Set
Integrity Check Value
Thiết bị dịch vụ cơ bản
Giá trị kiểm tra độ toàn vẹn
and Viện nghiên cứu kỹ thuật điện - điện
tử
IEEE
Institue
of
Electrical
Electronics Egineers
Inverse Fast Fourier Transform
Internet Protocol
IFFT
IP
Biến đổi Furie ngược nhanh
Giao thức Internet
IR
InfRared
Tia hồng ngoại
LAN
LBR
LLC
OFDM
Local Area Network
Low Bit Rate
Mạng nội hạt
Tốc độ bit thấp
Logical Link Control
Điều khiển đường truyền logic
Orthogonal Frequency Division Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo
Multiplex
tần số trực giao
OSI
Open System Interface
Protocol Data Unit
PHYsical layer
Giao diện hệ thống mở
Đơn vị dữ liệu giao thức
Lớp vật lý
PDU
PHY
PBCC
Packet Binary Convolutional
Coding
PLCP
Physical
Protocol
Layer
Convergence Giao thức hội tụ lớp vật lý
PMD
Physical Medium Dependent
Phân lớp phụ thuộc vào môi trường
vật lý
PMD-SAP
Physical Medium Dependent Điểm truy nhập dịch vụ phân lớp
Service Access Point phụ thuộc môi trường vật lý
Quadratute Amplitude Modulation Điều biên 4 mức
QAM
SAP
Service Access Point
STAtion
Điểm truy nhập dịch vụ
Trạm
STA
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
4
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
VPN
WAN
WEP
Virtual Private Networks
Wide Area Network
Mạng riêng ảo
Mạng diện rộng
Wired Equivalent Privacy
Bảo mật tương đương hệ thống có
dây
WLAN
WMAN
Wireless Local Area Network
Mạng nội hạt không dây
Area Mạng diện rộng không dây
Wireless
Network
Metropolitant
WPAN
Wireless Personal Area Network
Mạng cá nhân không dây
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
5
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Các mô hình ứng dụng của mạng truy nhập vô tuyến .................................16
Hình 2: Cấu trúc hoàn thiện của hệ thống.................................................................17
Hình 3: Mô hình tham chiếu của HIPERLAN và IEEE 802.11 với OSI..................18
Hình 4: Mô hình tham chiếu của IEEE tới mô hình OSI..........................................19
Hình 5: Tái sử dụng tần số trong mô hình có cấu trúc cell.......................................27
Hình 6: Truyền dẫn dựng ADSL...............................................................................34
Hình 7: Truyền dẫn dựng xDSL WAN.....................................................................35
Hình 8: Truyền dẫn dựng cầu vụ tuyến.....................................................................36
Hình 9: Đấu nối giữa trạm và server.........................................................................42
Hình 10: Dựng Subscriber Gateway .........................................................................43
Hình 11: Dựng Subscriber gateway tập trung...........................................................44
Hình 12: Sử dụng Subscriber gateway phân tán tại các hotspot...............................46
Hình 13: Mô hình đấu nối cho các hotspot lớn.........................................................47
Hình 14: Mô hình đấu nối cho các hotspot nhỏ........................................................48
Hình 15: Đấu nối tại trung tâm quản lý mạng...........................................................50
Hình 16: Mô hình hệ thống tính cước.......................................................................51
Hình 17: Sơ đồ đấu nối mạng cung cấp dịch vô Wifi...............................................54
Hình 18: Sơ đồ đấu nối tại Hotspot...........................................................................55
Hình 19: Mô hình hệ thống Mobile Services............................................................59
Hình 20: Mô hình tổng hợp bản tin thời tiết .............................................................61
Hình 21: Mô hình tổng hợp bản tin tỉ giá tiền tệ.......................................................65
Hình 22: Kiến trúc module client..............................................................................69
Hình 23: Giao diện Chương trình Mobile Service server.........................................83
Hình 24: Giao diện màn hình console của Mobile Service server............................83
Hình 25: Màn hình Stock Market..............................................................................84
Hình 26: Màn hình Weather Forecast.......................................................................85
Hình 27: Màn hình Currency Rate............................................................................85
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
6
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................1
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................... 2
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................................ 5
MỤC LỤC ................................................................................................................................. 6
PHẦN 1
1.
LÝ THUYẾT MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG.......8
CÔNG NGHỆ VÀ CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MẠNG TRUY NHẬP
VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG...................................................................................................... 8
1.1.
1.1.1.
1.1.2.
Các chuẩn về công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng .............................................8
Các tiêu chuẩn của IEEE ......................................................................................................8
Tổng kết..............................................................................................................................14
2.
CÁC CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẢN ................................................. 15
2.1.
2.1.1.
2.1.2.
Giới thiệu chung .................................................................................................................15
Các môi trường ứng dụng...................................................................................................15
Cấu trúc của hệ thống .........................................................................................................16
2.2.
2.2.1.
2.3.
Các chức năng của mạng ....................................................................................................18
Các lớp và chức năng cơ bản của 802.11............................................................................19
Các đặc tính của mạng........................................................................................................19
CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT................................................................................. 21
3.
3.1.
Các vấn đề chung................................................................................................................21
Vấn đề bảo mật và an toàn mạng........................................................................................22
Tài nguyên vô tuyến và độ rộng băng tần...........................................................................24
Vùng phủ sóng....................................................................................................................25
Tái sử dụng tần số...............................................................................................................27
Tính di động........................................................................................................................28
3.1.1.
3.1.2.
3.1.3.
3.1.4.
3.1.5.
3.2.
Các đặc tính và yêu cầu kỹ thuật ........................................................................................28
4.
HIỆN TRẠNG VÀ KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI MẠNG KHÔNG DÂY Ở
VIỆT NAM .............................................................................................................................. 29
4.1.
4.1.1.
Hiện trạng triển khai công nghệ Wi-fi tại Việt Nam ..........................................................29
Hiện trạng ...........................................................................................................................29
Địa điểm lắp đặt các hotspot...............................................................................................30
Các phương án truyền dẫn ..................................................................................................33
Mô hình đấu nối cho các Hotspot .......................................................................................42
Mô hình đấu nối tại trung tâm quản lý mạng......................................................................50
Tính cước và truy nhập.......................................................................................................51
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.1.5.
4.1.6.
4.2.
Hiện trạng và kế hoạch triển khai công nghệ Wimax tại Việt Nam ...................................55
PHẦN 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP DỊCH VỤ GIA TĂNG CHO
THIẾT BỊ DI ĐỘNG ...................................................................................................58
1.
1.1.
Phân tích thiết kế hệ thống.................................................................................. 58
Mô hình hệ thống................................................................................................................58
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
7
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
Các thành phần của hệ thống ..............................................................................................59
Các yêu cầu đối với hệ thống..............................................................................................59
Module Server ....................................................................................................................60
Module Client .....................................................................................................................68
2.
Cài đặt hệ thống .................................................................................................. 71
2.1.
2.2.
2.2.1.
Server..................................................................................................................................71
Client...................................................................................................................................74
DLL MobileServiceToday plugin.......................................................................................74
Ứng dụng Mobile Service...................................................................................................75
2.2.2.
PHẦN 3
KẾT LUẬN .............................................................................................82
Những kết quả đạt được...................................................................................... 82
Những điều còn tồn tại......................................................................................... 86
Hướng phát triển.................................................................................................. 86
1.
2.
3.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................87
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
8
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
PHẦN 1 LÝ THUYẾT MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN BĂNG
RỘNG
1. CÔNG NGHỆ VÀ CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MẠNG TRUY
NHẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG
1.1. Các chuẩn về công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng
Các chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng đã được nhiều tổ chức nghiên cứu,
xây dựng và phát triển. Các chuẩn bao gồm IEEE 802.11x, IEEE 802.15 và IEEE
802.16, được phát triển bởi Viện Kỹ thuật Điện - Điện tử IEEE (Institue of Electrical
and Electronics Egineers); các chuẩn HIPERLAN 1 và HIPERLAN 2, HIPERACCESS
và HIPERLINK, HIPERMAN trong dự án BRAN (Broadband Radio Access Network)
của Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu ETSI (European Telecommunications
Standards Institute), các chuẩn HomeRF 1.0, HomeRF 2.0 của nhóm nghiên cứu
HomeRF, chuẩn Bluetooth, ngoài ra, còn có những diễn đàn về công nghệ này, và
những nghiên cứu của một số tổ chức viễn thông như Bộ Bưu chính Viễn thông Nhật
Bản.
Các chuẩn này được ứng dụng trong WPAN (Wireless Personal Area Network),
WLAN (Wireless Local Area Network) và WMAN (Wireless Metropolitant Area
Network). Các ứng dụng này được phân biệt tuỳ theo cự ly. Sau đây sẽ giới thiệu khái
quát về các chuẩn công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng và phạm vi ứng dụng
của mỗi chuẩn.
1.1.1. Các tiêu chuẩn của IEEE
Viện Kỹ thuật Điện - Điện tử IEEE gồm hơn 377 000 kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên
của 150 nước, thực hiện việc lập các chuẩn cho hệ thống thông tin, máy tính [1].
Phiên bản đầu tiên của chuẩn IEEE 802.11 được IEEE thông qua năm 1997. Đây là
chuẩn về các chỉ tiêu kỹ thuật lớp vật lý và điều khiển truy nhập môi trường MAC,
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
9
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
thiết lập cơ chế làm việc cho phép kết nối giữa các thiết bị di động trong một vùng nội
hạt [2].
Cấu trúc của một hệ thống tuân thủ theo IEEE 802.11 gồm trạm gốc, điểm truy nhập
AP (Access Point), thiết bị dịch vụ cơ bản BSS (Basic Service Set), thiết bị dịch vụ cơ
bản độc lập IBSS (Independent Basic Service Set) và thiết bị dịch vụ mở rộng ESS
(Extended Service Set). Một BSS gồm một điểm truy nhập AP và các trạm có liên
quan. Một ESS gồm hai hay nhiều BSS trong cùng một mạng con. Ngược lại, IBSS
gồm các thiết bị vô tuyến trao đổi thông tin ngang mức hoặc trong chế độ tạm thời mà
không cần thiết phải sử dụng AP.
Chuẩn này hỗ trợ cho cả 3 lớp vật lý: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), FHSS
(Frequency Hopping Spread Spectrum) và IR (Infrared). DSSS và FHSS sử dụng phổ
tần 2,4 GHz với tốc độ dữ liệu là 1 Mbit/s và 2 Mbit/s.
1.1.1.1.
Chuẩn IEEE 802.11a [3]
Chuẩn này được IEEE bổ sung và phê duyệt vào tháng 9 năm 1999, nhằm cung cấp
một chuẩn hoạt động ở băng tần mới 5 GHz và cho tốc độ cao hơn (từ 20 đến 54
Mbit/s). Các hệ thống tuân thủ theo chuẩn này hoạt động ở băng tần từ 5,15 đến 5,25
GHz và từ 5,75 đến 5,825 GHz, với tốc độ dữ liệu lên đến 54 Mbit/s. Chuẩn này sử
dụng kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), cho phép
đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn và khả năng chống nhiễu đa đường tốt hơn.
Các hệ thống tuân thủ theo chuẩn này thường được sử dụng ở những khu vực đông dân
cư như các khu sân bay, trường học, các nhà băng, ...
Một số đặc tính của hệ thống tuân theo chuẩn này được tổng kết trong bảng 2.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
10
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Các đặc tính chính của IEEE 802.11a
Dải tần hoạt động, GHz
Tốc độ dữ liệu, Mbit/s
Độ khả thông, Mbit/s
Bán kính phủ sóng,m
Kỹ thuật truy nhập môi trường
Kỹ thuật điều chế
5
54
31
50
CSMA/CD
OFDM
300
Phổ tần chiếm dụng, MHz
1.1.1.2.
Chuẩn IEEE 802.11b [4]
Cũng giống như chuẩn IEEE 802.11 a, chuẩn này cũng có những thay đổi ở lớp vật lý
so với chuẩn IEEE.802.11. Các hệ thống tuân thủ theo chuẩn này hoạt động trong băng
tần từ 2,400 đến 2,483 GHz, chúng hỗ trợ cho các dịch vụ thoại, dữ liệu và ảnh ở tốc
độ lên đến 11 Mbit/s. Chuẩn này xác định môi trường truyền dẫn DSSS với các tốc độ
dữ liệu 11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s, 2Mbit/s và 1 Mbit/s.
Các hệ thống tuân thủ chuẩn IEEE 802.11b hoạt động ở băng tần thấp hơn và khả năng
xuyên qua các vật thể cứng tốt hơn các hệ thống tuân thủ chuẩn IEEE 802.11a. Các đặc
tính này khiến các mạng WLAN tuân theo chuẩn IEEE 802.11b phù hợp với các môi
trường có nhiều vật cản và trong các khu vực rộng như các khu nhà máy, các kho hàng,
các trung tâm phân phối, ... Dải hoạt động của hệ thống khoảng 100 mét.
Một số đặc tính của hệ thống tuân theo chuẩn này được tổng kết trong bảng 3.
Các đặc tính chính của IEEE 802.11b
Dải tần hoạt động, GHz
Tốc độ dữ liệu, Mbit/s
Độ khả thông, Mbit/s
Bán kính phủ sóng, m
2,4
11
5 - 7
100 (với tốc độ 11 Mbit/s)
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
11
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Kỹ thuật điều chế
FHSS, DSSS
83,5
Phổ tần chiếm dụng, MHz
1.1.1.3.
Chuẩn IEEE 802.11g [5]
Các hệ thống tuân theo chuẩn này hoạt động ở băng tần 2,4 GHz và có thể đạt tới tốc
độ 54 Mbit/s. Giống như IEEE 802.11a, IEEE 802.11g còn sử dụng kỹ thuật điều chế
OFDM để có thể đạt tốc độc cao hơn. Ngoài ra, các hệ thống tuân thủ theo IEEE
802.11g có khả năng tương thích ngược với các hệ thống theo chuẩn IEEE 802.11b vì
chúng thực hiện tất cả các chức năng bắt buộc của IEEE 802.11b và cho phép các
khách hàng của hệ thống tuân theo IEEE 802.11b kết hợp với các điểm chuẩn AP của
IEEE 802.11g.
Cũng giống như các mạng WLAN theo chuẩn IEEE 802.11b, các mạng WLAN theo
chuẩn IEEE 802.11g phù hợp với môi trường có nhiều vật cản và trong khu vực rộng.
Một số điểm đáng chú ý trong chuẩn IEEE 802.11g là:
- CCK (Complimentary Code Keying)/OFDM: kết hợp giữa CCK và OFDM đảm
bảo dễ dàng sử dụng OFDM mà vẫn tương thích ngược với CCK đã tồn tại. CCK
được sử dụng để chuyển các gói tin Preamable/header và OFDM được sử dụng để
chuyển tải dữ liệu. CCK/OFDM hỗ trợ tốc độ lên đến 54 Mbit/s.
- PBCC (Packet Binary Convolutional Coding) là kỹ thuật phức tạp sử dụng 8-PSK
cho PBCC và QPSK cho CCK và cung cấp cấu trúc mã khác nhau. Nó sử dụng
CCK để truyền Preamable/header và PBCC cho truyền phần chính của khung.
PBCC hỗ trợ tốc độ lên đến 33 Mbit/s.
Một số đặc tính của hệ thống tuân theo chuẩn này được tổng kết trong bảng 4.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
12
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Các đặc tính chính của IEEE 802.11g
Dải tần hoạt động, GHz
Tốc độ dữ liệu, Mbit/s
Bán kính phủ sóng, m
Kỹ thuật điều chế
2,4
54
100 (với tốc độ 11 Mbit/s)
OFDM
1.1.1.4.
Chuẩn IEEE 802.16 [6]
Chuẩn này được sử dụng cho các mạng diện rộng MAN (Metropolitant Area
Networks). Nó xác định giao diện vô tuyến (bao gồm lớp điều khiển truy nhập môi
trường MAC và lớp vật lý PHY) của các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng điểm -
đa điểm cố định. Mục đích của chuẩn này là cho phép triển khai nhanh chóng và rộng
rãi các sản phẩm truy nhập vô tuyến băng rộng với chi phí hiệu quả và có khả năng
phối hợp hoạt động giữa các sản phẩm của các nhà cung cấp, tăng tốc quá trình thương
mại hoá phổ tần truy nhập vô tuyến băng rộng.
Băng tần hoạt động của chuẩn này là băng tần có cấp phép trong dải 10 - 66 GHz. Các
kênh sử dụng trong môi trường vật lý thường lớn (25/28 MHz). Với tốc độ dữ liệu 120
Mbit/s, môi trường này phù hợp với truy nhập điểm - đa điểm, phục vụ từ các cơ quan
nhỏ/hộ gia đình đến các cơ quan cỡ trung bình và lớn.
Đây là chuẩn công nghệ mạng WMAN, kết nối các hotspots vô tuyến, các trung tâm
thương mại, ... với mạng Internet đường trục vô tuyến. Các mạng theo chuẩn này hoạt
động trong phạm vi vài chục kilomét và có khả năng truyền dữ liệu, thoại và ảnh ở tốc
độ 70 Mbit/s.
1.1.1.5.
Chuẩn IEEE 802.16a
Chuẩn này còn xác định giao diện vô tuyến của hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng
điểm - đa điểm cố định được sử dụng cho mạng diện rộng MAN.
Băng tần hoạt động của chuẩn này là băng tần có cấp phép trong dải 2-11 GHz.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
13
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
1.1.1.6.
Các chuẩn phát triển khác
Ngoài các chuẩn trên, IEEE còn lập các nhóm làm việc độc lập để bổ sung các qui định
vào các chuẩn 802.11a, 802.11b, và 802.11g nhằm nâng cao tính hiệu quả, khả năng
bảo mật và phù hợp với các thị trường châu Âu, Nhật của các chuẩn cũ:
- IEEE 802.11c: Bổ sung việc truyền thông và trao đổi thông tin giữa LAN qua cầu
nối lớp MAC với nhau.
- IEEE 802.11d: Chuẩn này được đặt ra nhằm giải quyết vấn đề là băng 2,4 GHz
không khả dụng ở một số quốc gia trên thế giới. Ngoài ra còn bổ sung các đặc tính
hoạt động cho các vùng địa lý khác nhau.
- IEEE 802.11e: Nguyên gốc chuẩn 802.11 không cung cấp việc quản lý chất lượng
dịch vụ. Phiên bản này cung cấp chức năng QoS. Theo kế hoạch, chuẩn này sẽ được
ban hành vào cuối năm 2001 nhưng do không tích hợp trong thiết kế cấu trúc mà nó
đã không được hoàn thành theo đúng thời gian dự kiến.
- IEEE 802.11f: Hỗ trợ tính di động, tương tự mạng di động tế bào.
- IEEE 802.11h: Hướng tới việc cải tiến công suất phát và lựa chọn kênh của chuẩn
802.11a, nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn của thị trường châu Âu.
- IEEE 802.11i: Cải tiến vấn đề mã hoá và bảo mật. Cách tiếp cận là dựa trên chuẩn
mã hoá dữ liệu DES (Data Encryption Standard).
- IEEE 802.11j: Sự hợp nhất trong việc đưa ra phiên bản tiêu chuẩn chung của 2 tổ
chức IEEE và ETSI trên nền IEEE 802.11a và HIPERLAN 2.
- IEEE 802.11k: Cung cấp khả năng đo lường mạng và sóng vô tuyến thích hợp cho
các lớp cao hơn.
- IEEE 802.11n: Mở rộng thông lượng trên băng 2,4 GHz và 5 GHz.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
14
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
1.1.2. Tổng kết
Trên đây đã giới thiệu các chuẩn về công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng và
phạm vi ứng dụng của chúng. Một số điểm tổng kết tóm tắt về các chuẩn trên cùng
phạm vi ứng dụng của chúng được xác định trong bảng 6.
Các chuẩn chính về công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng
Chuẩn
IEEE 802.11
IEEE 802.11a
IEEE 802.11b
IEEE 802.11g
IEEE 802.16
HIPERLAN1
HIPERLAN2
HIPERACCESS
HIPERLINK
Bluetooth
Tần số
900 MHz
Tốc độ
300 kbit/s
Ứng dụng
WLAN
5 GHz
Lên đến 54 Mbit/s
Lên đến 11 Mbit/s
Lên đến 54 Mbit/s
Lên đến 100 Mbit/s
23,5 Mbit/s
WLAN
2,4 GHz
2,4 GHz
10 – 66 GHz
5 GHz
WLAN
WLAN
WMAN
WLAN
5 GHz
25 Mbit/s
WLAN/WATM
WATM/WMAN
WMAN
5 GHz
25 Mbit/s
17 GHz
2,4 GHz
2,4 GHz
2,4 GHz
Lên đến 155 Mbit/s
1 Mbit/s
WPAN (10cm-10m)
WLAN
HomeRF 1
0,8 - 1,6 Mbit/s
10 Mbit/s
HomeRF 2
WLAN
Các chuẩn và môi trường ứng dụng của công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng là khá
rộng. Toàn bộ nội dung đề cập ở trên nhằm giới thiệu tổng quan về công nghệ này.
Những vấn đề cụ thể và chi tiết về từng chuẩn và phạm vi, khả năng ứng dụng của
chúng sẽ được trình bày trong những chương sau.
Trong số các chuẩn về công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng được ứng dụng
trong mạng LAN không dây đã đề cập ở trên thì hai tiêu chuẩn phát triển và được sử
dụng rộng rãi nhất hiện nay là họ IEEE 802.11x và HIPERLAN.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
15
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
2. CÁC CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẢN
2.1. Giới thiệu chung
2.1.1. Các môi trường ứng dụng
Môi trường ứng dụng của WLAN có đặc điểm chung là bị giới hạn về mặt địa lý nhưng
lại hỗ trợ cho các dịch vụ đa phương tiện (multimedia). Các môi trường ứng dụng bao
gồm:
- Môi trường mạng cho các thuê bao hộ gia đình DPN (Domestic Premises Network).
- Môi trường mạng cho các thuê bao doanh nghiệp BNP (Business Premises
Network): Mạng này bao trùm một công ty, một bệnh viện, một ký túc xá, một khu
công nghiệp, một sân bay hay một nhà ga ... Nó có thể cung cấp các chức năng truy
nhập, chuyển mạch và quản lý trong một khu vực tương đối rộng được phục vụ bởi
các phương tiện thông tin vô tuyến đa tế bào. Các chức năng như chuyển giao và
nhắn tin có thể là cần thiết trong môi trường này.
Các loại hình mạng có thể là:
- Truy nhập vô tuyến tới mạng công cộng: Cung cấp truy nhập tới một mạng công
cộng.
- Truy nhập vô tuyến tới mạng cá nhân: Cung cấp truy nhập tới một mạng cá nhân, ví
dụ mạng của ký túc xá hay của một doanh nghiệp.
- Mạng tạm thời: Độc lập với mạng vô tuyến nội hạt đã có. Mạng này có thể là mạng
bán cố định, được sử dụng với mục đích tạm thời, ví dụ như phục vụ cho thông tin
trong một cuộc họp, ....
Các mô hình ứng dụng này được thể hiện khá rõ trên hình 2.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
16
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Hình 1: Các mô hình ứng dụng của mạng truy nhập vô tuyến
Các ứng dụng này có thể được triển khai ở cấu hình dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn hoặc
cấu hình tạm thời. Cấu hình tạm thời được triển khai ở những nơi không có sẵn cơ sở
hạ tầng mạng, hoặc những nơi không thể triển khai được các mạng có dây.
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống
Cấu trúc của hệ thống gồm nhiều thành phần tương tác với nhau, tạo thành một mạng
truy nhập vô tuyến. Cấu trúc hoàn thiện của hệ thống được thể hiện trên hình 3.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
17
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Hình 2: Cấu trúc hoàn thiện của hệ thống
STA: thiết bị đầu cuối với cơ cấu truy nhập tới môi trường vô tuyến liên lạc với điểm
truy nhập.
BSS (Basic Service Set): gồm một tập hợp các STA, tối thiểu là 2 STA dùng chung
một tần số vô tuyến. Trên hình vẽ, hình elip thể hiện vùng phủ sóng của một BSS,
trong vùng này, các STA có thể duy trì thông tin. Nếu STA di chuyển ra ngoài vùng
BSS của nó thì nó không có khả năng thông tin trực tiếp với các STA khác trong cùng
BSS .
DS (Distribution System): Những giới hạn vật lý xác định khoảng cách trực tiếp từ một
STA đến một STA. Đối với một số mạng cự ly này là hiệu quả nhưng với mạng khác
thì đòi hỏi vùng phủ sóng phải tăng lên. Thay vì tồn tại độc lập, một BSS có thể tạo
một thành phần để mở rộng mạng, kết nối các BSS. Thành phần này được sử dụng để
kết nối các BSS với nhau, được gọi là hệ thống phân phối DS. DS cho phép hỗ trợ thiết
bị di động bằng cách cung cấp các dịch vụ logic cần thiết để quản lý địa chỉ. Một điểm
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
18
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
truy nhập AP của STA sẽ cấp truy nhập tới DS. Dữ liệu truyền giữa BSS và DS qua
một AP.
ESS (Extended Service Set): Kết hợp các BSS và DS tạo thành một mạng ESS. Các
STA trong một ESS có thể thông tin với nhau và các thiết bị di động có thể dịch
chuyển từ một BSS sang BSS khác trong cùng một ESS.
Mạng LAN không dây có thể tích hợp với mạng LAN truyền thống thông qua một
cổng. Cổng này là một điểm logic mà tại đó MSDU từ mạng LAN truyền thống sẽ đi
vào DS của mạng LAN không dây. Một thiết bị có thể có cả một AP và một cổng.
2.2. Các chức năng của mạng
Mạng BRAN ứng dụng cho mạng WLAN là mạng truy nhập nội bộ, cung cấp kết nối
thông tin giữa các thiết bị di động với các mạng lõi băng rộng. Tính di động của đối
tượng sử dụng được hỗ trợ trong phạm vi nội bộ.
Mô hình chuẩn của HIPERLAN và IEEE 802.11 đều nằm ở 2 lớp thấp nhất của mô
hình tham chiếu OSI, bao gồm lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Mô hình tham chiếu
của chúng đến mô hình chuẩn OSI được thể hiện trên hình 4.
Hình 3: Mô hình tham chiếu của HIPERLAN và IEEE 802.11 với OSI
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
19
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Tuy nhiên việc phân chia 2 lớp này lại khác nhau. Sau đây sẽ giới thiệu cụ thể về phân
lớp và chức năng cơ bản trong mô hình của 2 chuẩn trên.
2.2.1. Các lớp và chức năng cơ bản của 802.11
Với IEEE 802.11, lớp vật lý được chia thành hai phân lớp: phân lớp PLCP (Physical
Layer Convergence Protocol) và phân lớp PMD (Physical Medium Dependent). Phân
lớp MAC nằm trong lớp liên kết số liệu. Mô hình tham chiếu được thể hiện trên hình 5.
Hình 4: Mô hình tham chiếu của IEEE tới mô hình OSI
Trong đó:
- MAC có chức năng điều khiển các cơ chế truy nhập môi trường, phân đoạn và mã
hoá.
- Quản lý MAC: có chức năng đồng bộ, roaming, MIB, và điều khiển công suất.
- Phân lớp PLCP: có chức năng nhận biết sóng mang.
- Phân lớp PMD: có chức năng điều chế và mã hoá.
- Quản lý lớp vật lý có chức năng chọn kênh, MIB.
2.3. Các đặc tính của mạng
Mạng truy nhập vô tuyến băng rộng ứng dụng trong WLAN có các đặc tính sau:
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
20
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
- Hoạt động trong các băng tần miễn cấp phép, tuỳ theo công nghệ mà băng tần hoạt
động có thể là băng 2,4 GHz hoặc băng 5 GHz.
- Hoạt động tương thích với các chỉ tiêu kỹ thuật của cầu ISO MAC cho các liên kết
với các mạng LAN khác;
- Được triển khai ở hai cấu trúc mạng: cấu trúc mạng dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn
và cấu trúc mạng tạm thời (không dự tính trước);
- Tương thích với nhiều cấu trúc mạng lõi khác nhau.
- Hỗ trợ tính di động của các thiết bị đầu cuối;
- Hỗ trợ cho cả ứng dụng không đồng bộ và ứng dụng nhạy cảm với thời gian trễ nhờ
cơ cấu truy nhập kênh CAM (Channel Access Mechanism) có các mức ưu tiên;
- Truyền dữ liệu ở các chế độ điểm - điểm, điểm - đa điểm và chế độ không kết nối.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
21
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
3. CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT
Các vấn đề kỹ thuật của mạng bao gồm các vấn đề kỹ thuật chung và các yêu cầu kỹ
thuật đối với hệ thống.
3.1. Các vấn đề chung
Mạng truy nhập vô tuyến có rất nhiều ích lợi và ưu điểm khi xét trên nhiều góc độ.
Đối với người sử dụng, lợi ích chính của mạng này là dễ sử dụng và ưu thế về tính di
động. Ưu thế này được thể hiện khá rõ trong một số ứng dụng. Ngày nay, chất lượng
làm việc của các công ty lớn phụ thuộc rất nhiều vào tính mềm dẻo và linh động của
các nhóm làm việc. Mạng WLAN là một công cụ giúp họ đạt được mục tiêu này bằng
cách:
- Cho phép các cá nhân trong nhóm chia sẻ dữ liệu và di chuyển quanh vị trí làm
việc, sử dụng máy tính xách tay, mà không phụ thuộc vào vị trí của nguồn điện và
cáp dữ liệu.
- Thông báo cho nguời sử dụng các bản tin đặc biệt bằng thiết bị đầu cuối cầm tay
khi họ không ngồi trước bàn làm việc.
Đối với người quản trị mạng, mạng WLAN cho phép thiết lập, cài đặt mạng nhanh
chóng, di chuyển, thay đổi và mở rộng mạng mà không cần quan tâm đến thiết kế đi
dây trong phòng, nhờ vậy mà có thể giảm chi phí lắp đặt và mở rộng mạng. Ngoài ra,
việc cài đặt mạng có tính linh động vì có thể lắp đặt một mạng WLAN ở những nơi
không thể đi dây được, hoặc chỉ lắp đặt với mục đích sử dụng tạm thời.
Tuy nhiên có một số vấn đề cần phải lưu ý khi triển khai mạng. Khi nghiên cứu về
mạng truy nhập băng rộng, các nhà nghiên cứu quan tâm đến rất nhiều vấn đề kỹ thuật
của mạng. Ở đây chỉ đề cập đến một số vấn đề quan trọng.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
22
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
3.1.1. Vấn đề bảo mật và an toàn mạng
Đối với mạng WLAN, vấn đề an toàn mạng cấp thiết hơn nhiều so với mạng LAN hữu
tuyến, vì sóng vô tuyến truyền trong không gian, và nếu không được bảo mật hợp lý sẽ
dễ bị truy nhập bất hợp pháp hơn nhiều so với đường truyền hữu tuyến. Do vậy vấn đề
mật mã hoá trong mạng WLAN là rất quan trọng.
Trong chuẩn 802.11 sử dụng các cơ chế bảo mật sau: xác thực qua hệ thống mở, xác
thực qua khoá dùng chung, giao thức xác thực mở rộng (xác thực động) và kỹ thuật
WEP (Wired Equivalent Privacy).
3.1.1.1.
Xác thực qua hệ thống mở (Open Authentication)
Đây là hình thức xác thực qua việc xác định chính xác SSIDs (Service Set Identifiers).
Một tập dịch vụ mở rộng (ESS - Extended Service Set) gồm từ 2 điểm truy nhập không
dây trở lên được kết nối đến cùng một mạng có dây là một phân đoạn mạng logic đơn
(còn được gọi là một mạng con) và được nhận dạng bởi SSID. Bất kỳ một CPE nào
không có SSID hợp lệ sẽ không được truy nhập tới ESS.
3.1.1.2.
Xác thực qua khoá chung (Shared-key Authentication)
Là kiểu xác thực cho phép kiểm tra xem một khách hàng không dây đang được xác
thực có biết về bí mật chung không. Điều này tương tự với khoá xác thực dùng chung
trong “Bảo mật IP” (IPSec). Chuẩn 802.11 hiện nay giả thiết rằng “Khoá chung” được
phân phối đến các tất cả các khách hàng đầu cuối thông qua một kênh bảo mật riêng,
độc lập với tất cả các kênh khác của IEEE 802.11. Tuy nhiên, hình thức xác thực qua
“Khoá chung” nói chung là không an toàn và không được khuyến nghị sử dụng.
3.1.1.3.
Bảo mật dữ liệu thông qua WEP (Wired Equivalent Privacy)
Với đặc điểm của mạng không dây, truy nhập an toàn tại lớp vật lý đến mạng không
dây là một vấn đề tương đối khó khăn. Bởi vì không cần đến một cổng vật lý riêng, bất
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
23
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
cứ người nào trong phạm vi của một điểm truy nhập dịch vụ không dây còn có thể gửi
và nhận cũng như theo dõi các khung dữ liệu đang được gửi. Chính vì thế WEP (được
định nghĩa bởi chuẩn IEEE 802.11) được xây dựng với mục đích cung cấp mức bảo
mật dữ liệu tương đương với các mạng có dây. Nếu không có WEP, việc nghe trộm và
phát hiện gói từ xa sẽ trở nên rất dễ dàng.
WEP cung cấp các dịch vụ bảo mật dữ liệu bằng cách mã hoá dữ liệu được gửi giữa
các nốt không dây. Mã hoá WEP dựng luồng mật mã đối xứng RC4 với từ khoá dài 40
bit hoặc104 bit. WEP cung cấp độ toàn vẹn của dữ liệu từ các lỗi ngẫu nhiên bằng cách
gộp một giá trị kiểm tra độ toàn vẹn (ICV - Integrity Check Value) vào phần được mã
hoá của khung truyền không dây. Việc xác định và phân phối các chìa khoá WEP
không được định nghĩa và phải được phân phối thông qua một kênh an toàn và độc lập
với 802.11.
Tuy nhiên kỹ thuật này không cung cấp chế độ dự phòng thích hợp chống lại những đe
doạ về an toàn mạng như nhiễm virus, sự tấn công trái phép, hoặc sử dụng nhầm lẫn.
Những kỹ thuật phổ biến được sử dụng để giải quyết những thiết hụt của WEP là sử
dụng mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Networks). Các giao thức xác thực hiện nay
được thiết kế cho một nhóm cố định các đối tượng sử dụng.
3.1.1.4.
Bảo mật dữ liệu thông qua EAP (Extensible Authentication Protocol)
Hiện nay, nhóm nghiên cứu IEEE 802.11i chịu trách nhiệm về việc phát triển khả năng
bảo mật cho các mạng 802.11. Nhóm đã đề xuất một số giải pháp, trong đó có sử dụng
giao thức xác thực mới EAP (Extensible Authentication Protocol), nó là một giao thức
tóm lược và được sử dụng để xác thực giữa khách hàng và điểm truy nhập. Các khoá
WEP còn có thể được phát và phân bố động nhờ sử dụng EAP. Hiện nay, EAP chỉ hỗ
trợ cho WEP, tuy nhiên chuẩn mã hoá tiên tiến AES (Advanced Encryption Standard)
cũng được nghiên cứu.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
24
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Đây là một trong những hình thức xác thực động, khoá xác thực được thay đổi giá trị
một cách ngẫu nhiên ở mỗi lần xác thực hoặc tại các khoảng có chu kỳ trong thời gian
thực hiện một kết nối đó được xác thực. Ngoài ra, EAP còn xác định xác thực qua
RADIUS có nghĩa là: khi một CPE muốn kết nối vào mạng thì nó sẽ gửi yêu cầu tới
AP. AP sẽ yêu cầu CPE gửi cho nó một tín hiệu Identify. Sau khi nhận được tín hiệu
Identify của CPE, AP sẽ gửi tín hiệu Identify này tới server RADIUS để tiến hành xác
thực. Sau đó, RADIUS sẽ trả lời kết quả cho AP để AP quyết định có cho phép CPE
đăng nhập hay không.
3.1.2. Tài nguyên vô tuyến và độ rộng băng tần
Hiện nay, các mạng vô tuyến vẫn chưa có nhiều đối tượng sử dụng và bản thân các
mạng này vẫn còn tách biệt nhau về mặt vật lý. Tuy nhiên, khi việc sử dụng chúng trở
nên phổ biến hơn, các nhà lập kế hoạch và thiết kế hệ thống cần phải quan tâm đến
nhiều vấn đề như vấn đề chất lượng mạng trong điều kiện áp lực hoặc trong những khu
vực mật độ dân số cao có nhiều mạng cùng tồn tại. Ngay bây giờ, chúng ta chưa thể
tìm ra câu trả lời thực sự cho những vấn đề này. Tuy nhiên, khi mạng vô tuyến trở nên
phổ biến hơn chúng ta sẽ buộc phải tìm ra giải pháp thích hợp. Rõ ràng các công nghệ
hiện tại phải chịu sự quá tải trong các băng tần miễn cấp phép.
Bên cạnh đó, tuỳ theo môi trường ứng dụng của loại hình mạng, người ta cần phải xác
định được yêu cầu về phổ tần phù hợp.
Đối với công nghệ mạng truy nhập vô tuyến băng rộng BRAN có hai môi trường sử
dụng là môi trường cơ quan và môi trường công cộng. Yêu cầu về phổ tần là phải đáp
ứng được tốc độ dữ liệu hữu ích, dựa trên các phân tích và tính toán kỹ thuật. Để tính
được độ rộng phổ tần cần thiết thì phải quan tâm đến một số yếu tố như:
- Diện tích bao phủ tính theo m2,
- Số lượng đối tượng sử dụng,
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
25
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
- Tốc độ dữ liệu tổng, Mbit/s
- Hiệu suất điều chế, tính theo bit/s/Hz,
- Độ rộng băng tần của một điểm truy nhập, ví dụ 25 MHz,
- Số điểm truy nhập tối thiểu
- Khoảng cách giữa các điểm truy nhập, mét.
Từ các thông số đó để tính độ rộng phổ tần cần thiết cho mỗi môi trường ứng dụng
phù hợp.
3.1.3. Vùng phủ sóng
Khi triển khai một mạng vô tuyến “indoor”, việc xác định vùng phủ sóng là một vấn đề
cơ bản. Vùng phủ sóng được xác định qua khoảng cách mà một mạng vô tuyến có thể
phát và thu ở một tốc độ cho trước theo các nguyên tắc hoạt động trong băng tần của
nó.
Có sự nhầm lẫn khi cho rằng băng tần hoạt động của hệ thống càng cao thì vùng phủ
sóng càng nhỏ. Thực sự điều này chỉ đúng đối với môi trường “outdoor” hay các môi
trường không gian tự do. Môi trường “indoor” thường có nhiều vật cản hay các vật hấp
thụ sóng vô tuyến, do vậy không thể sử dụng mô hình không gian tự do để việc xác
định vùng phủ sóng của mạng vô tuyến “indoor”.
Vùng phủ sóng của mạng sẽ quyết định và có ảnh hưởng trực tiếp đến việc xác định chi
phí và dung lượng của hệ thống tức là ảnh hưởng đến tốc độ truy nhập.
Việc phân tích, xác định vùng phủ sóng của một mạng vô tuyến “indoor” dựa trên các
biến và tham số của hệ thống và mô hình suy hao đường truyền tín hiệu cho các mạng
vô tuyến
Các tham số hệ thống: vùng phủ sóng được tính toán dựa trên giá trị công suất phát
xạ cực đại cho phép (giá trị EIRP) và độ nhạy thu danh định.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
26
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Mô hình suy hao đường truyền tín hiệu: vùng phủ sóng của một mạng vô tuyến
trong môi trường “indoor” có khác biệt đáng kể so với môi trường “outdoor”. Việc xác
định vùng phủ sóng này được dựa trên mô hình suy hao công suất phát (suy hao này là
do bị hấp thụ bởi các vật cản trong môi trường). Biên độ suy hao được đo nhiều lần và
được sử dụng để điều chỉnh trong các mô hình suy hao đường truyền của môi trường
không gian tự do nhằm tăng độ chính xác trong việc xác định suy hao đường truyền tín
hiệu đối với môi trường “indoor”, qua đó sẽ xác định chính xác hơn vùng phủ sóng của
mạng.
Mô hình suy hao đường truyền tuyến tính được chọn để mô tả suy hao đường truyền
trong trường hợp máy phát và máy thu trong cùng một tầng. Theo mô hình này, suy
hao đường truyền của môi trường “indoor” (tính theo dB) được xác định bằng suy hao
đường truyền của không gian tự do cộng với một hệ số biến đổi theo cự ly. Hệ số này
được xác định thông qua các thử nghiệm thực tế. Kết quả là suy hao đường truyền tín
hiệu trung bình được tính theo công thức sau:
PL(d, f )[dB] = PLFS (d, f ) + a.d
(1.1)
với d là khoảng cách tính theo đơn vị mét, f là tần số, PLFS là suy hao đường truyền của
không gian tự do và a là hệ số suy giảm. Thông thường, a có giá trị bằng 0,47 [dB/m]
Vùng phủ sóng của mạng: sẽ được xác định thông qua giá trị d trong công thức trên với
suy hao đường truyền được xác định theo công thức sau với giá trị của các biến và
tham số tương ứng với các băng tần khác nhau.
Pr[dB] = Pt[dB]+ Gt[dB]− PL(d, f )[dB]+ Gr[dB]
(1.2)
với Pr [dB] là công suất thu tối thiểu đáp ứng yêu cầu PER/FER
Pt [dB] là công suất phát cực đại cho phép
Gt [dB] là tăng ích anten phát
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
27
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
Gr [dB] là tăng ích anten thu
PL(d,f) [dB] là suy hao đường truyền của môi trường “indoor”.
Một vấn đề khác nữa là mỗi một điểm truy nhập trong mạng chia sẻ một băng tần cố
định cho tất cả các đối tượng sử dụng kết nối đến nó. Do vậy vấn đề quan trọng là cần
phải đảm bảo cài đặt số điểm truy nhập hiệu quả cho một lượng đối tượng sử dụng và
lưu lượng mong muốn. Tức là cần phải cân bằng giữa vùng phủ sóng với tốc độ truy
nhập của hệ thống. Để có thể giải quyết vấn đề này cần phải nghiên cứu về mật độ
người sử dụng trong khu vực lắp đặt, và phải dự báo về khả năng mở rộng phát triển
của hệ thống cũng như dự báo nhu cầu của người sử dụng trong khu vực này trong
tương lai.
3.1.4. Tái sử dụng tần số
Vùng phục vụ của hệ thống truy nhập vô tuyến được chia thành các cell, việc cần thiết
phải chia cell là do các lý do sau:
Hình 5: Tái sử dụng tần số trong mô hình có cấu trúc cell
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
28
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
- Các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng thường hoạt động ở dải tần số GHz nên
khoảng cách lan truyền sóng bị hạn chế, chính vì vậy người ta chỉ giới hạn khoảng
cách truyền trong một cell để bảo đảm chất lượng dịch vụ.
- Tài nguyên băng tần vô tuyến là hạn chế nên việc sử dụng lại tần số càng nhiều thì
hệ thống làm việc càng hiệu quả. Hệ thống được xây dựng dưới mô hình cell có khả
năng làm tăng hệ số sử dụng lại tần số, mỗi cell liền kề sẽ làm việc trên những kênh
tần khác nhau.
3.1.5. Tính di động
Cùng với ưu điểm về tính di động của mạng vô tuyến thì một vấn đề cần phải quan tâm
là liệu rằng đối tượng sử dụng có thể di chuyển giữa các điểm truy nhập mà không cần
phải kết nối và khởi động lại ứng dụng của họ. Khả năng di chuyển giữa các điểm truy
nhập (roamming) chỉ có thể được thực hiện khi các điểm truy nhập có thể chuyển giao
thông tin kết nối của người dùng giữa chúng. Tuy nhiên, việc thực hiện giao thức liên
điểm truy nhập (Inter Access Point) lại được các nhà sản xuất khác nhau thực hiện
không giống nhau. Do đó việc chuyển giao chỉ có thể thực hiện trong mạng có thiết bị
của chỉ một nhà cung cấp.
3.2. Các đặc tính và yêu cầu kỹ thuật
Trên đây là một số vấn đề kỹ thuật chung mà các nhà cung cấp mạng cần phải quan
tâm khi triển khai một mạng truy nhập vô tuyến. Tuy nhiên, điều đầu tiên và quan
trọng nhất sau khi đã nghiên cứu tình hình nhu cầu thực tế và lựa chọn được một giải
pháp công nghệ cho mạng là phải nắm rõ các đặc tính kỹ thuật của công nghệ đã lựa
chọn.
Các đặc tính kỹ thuật này bao gồm các vấn đề liên quan đến các chỉ tiêu, chức năng
của hệ thống; đặc biệt là cơ chế hoạt động của hệ thống. Chương 4 dưới đây sẽ giới
thiệu về công tác triển khai một mạng WLAN thực tế ở Việt Nam.
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
29
- Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây -
4. HIỆN TRẠNG VÀ KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI MẠNG KHÔNG DÂY
Ở VIỆT NAM
4.1. Hiện trạng triển khai công nghệ Wi-fi tại Việt Nam
4.1.1. Hiện trạng
Nhận thức rõ được sự phát triển tất yếu của công nghệ Wi-Fi, công ty VDC đó chủ
động đi tắt đón đầu, nắm vững công nghệ và triển khai điểm nóng truy cập Hotspot tại
292 Tây Sơn. Đây là điểm nóng truy cập Internet sử dụng công nghệ Wi-Fi đầu tiên ở
Việt Nam và sắp tới VDC sẽ đăng ký để có mặt trong bản đồ Wi-Fi thế giới. Sự kiện
này chứng tỏ Việt Nam đang thực sự hoà nhập và phát triển cùng với những tiến bộ
mang tính đột phá của nền công nghệ cao thế giới. Tại những điểm Hotspot của VDC,
khách hàng có thể sử dụng máy tính xách tay có card Wi-Fi để truy cập Internet. Mặt
khác, VDC đang xây dựng chương trình quản lý và tính cước để có thể tung ra dịch vụ
này một cách sớm nhất.
Dự kiến số lượng điểm HOTSPOT trong năm 2003: 100 điểm (chủ yếu ở Hà
Nội và TP Hồ Chí Minh).
Công nghệ sử dụng: theo chuẩn IEEE 802.11b
-
Kích thước phủ súng của mỗi HOTSPOT: < 300m.
-
Tần số: 2,4 GHz (giải IMS), công suất phát: ≤ 100mW, độ rộng băng thông:
22MHz.
-
-
-
-
-
Tốc độ: 11Mbps (chia sẻ băng thông, tốc độ).
Bảo mật: WEP. Khống chế tốc độ: MIR (maximum).
Hệ quản lý: Radius (AAA).
Tính cước: theo thời gian, volume, hoặc flate rate.
Đăng ký: theo account.
Đối tượng người dùng:
-
Khách hàng dùng Laptop, PDA, Pocket PC (thương nhân, người đi du lịch).
- Nguyễn Khánh Trình - Lớp Cao học CNTT 2004 - ĐHBKHN -
Tải về để xem bản đầy đủ
89 trang
30/04/2025
150
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Tìm hiểu về mạng không dây và phát triển dịch vụ trên mạng không dây", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- luan_van_tim_hieu_ve_mang_khong_day_va_phat_trien_dich_vu_tr.pdf
