TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO HỌC PHẦN MẠNG KHÔNG DÂY Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Hậu Lớp: DK10-CNTT Học phần: Mạng Không Dây Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Phúc Hậu Hải Dương, năm 2022 LỜI NÓI ĐẦU Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một thành phần không thể thiếu đối với nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ dùng để chia sẻ tài nguyên cá nhân cho đến hệ thống mạng toàn cầu như Internet. Các hệ thống mạnghữu tuyến và vô tuyến đang ngày càng phát triển và phát huy vai trò của mình. Tuy nhiên, để có thể kết nối Internet người sử dụng phải truy nhập Internet từ một vị trí cố định thông qua một máy tính kết nối vào mạng. Điều này đôi khi gây ra rất nhiều khó khăn cho những người sử dụng khi đang di chuyển hoặc đến một nơi không có điều kiện kết nối vào mạng.
Ngày nay mạng không dây đang trở nên phổ biến trong các tổ chức, doanh nghiệp và cá nhân. Chính vì sự tiện lợi của mạng không dây nên nó dần thay thế cho các hệ thống mạng có dây truyền thống hiện tại. Sự ra đời của nó khắc phục những hạn chế mà mạng nối dây không thể giải quyết được, và là giải pháp cho xu thế phát triển của công nghệ truyền thông hiện đại. Mạng không dây mang lại lợi ích rất to lớn cho công nghệ thông tin và truyền thông trong tất cả các lĩnh vực.
Với ưu điểm tiện lợi, linh hoạt và đơn giản trong quá trình triển khai và sử dụng, mạng không dây đang đáp ứng hầu hết các nhu cầu trong cuộc sống hiện đại. Công nghệ Wifi hay chuẩn IEEE 802.11 là một trong những công nghệ không dây được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay. Sự phát triển và cải tiến không ngừng của công nghệ Wifi nhằm giải quyết những hạn chế đang tồn tại như tốc độ, phạm vi phủ sóng, an toàn thông tin, tất cả vì mục đíchnâng cao chất lượng dịch vụ cho người sử dụng. Với mong muốn tìm hiểu những vấn đề quan tâm ở trên, em lựa chọn đề tài “Công nghệ Wifi và ứng dụng”, đề tài giúp em hiểu rõ hơn về những kiến thức chuyên ngành đã được học và ứng dụng của nó trong thực tế cuộc sống.
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 1. Lịch sử phát triển công nghệ mạng không dây 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ mạng không dây Nhà khoa học Guglielmo Marconi đã sáng lập ra mạng không dây. Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1895 ông thành công khi gửi các tín hiệu vô tuyến qua khoảng cách 2,5km. Năm 1899 ông thiết lập được hệ thống truyền thông vô tuyến qua biển Măngsơ (Manche) nối Anh và Pháp.
Thành tựu “chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là dấu hiệu cho sự ra đời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao. Năm 1901 ông đã lập được một kỳ tích là phát tín hiệu mã Mooxơ (morse) qua Đại Tây Dương từ Anh qua Canada để chứng minh rằng sóng vô tuyến không bị ảnh hưởng bởi bề cong trái đất mở ra triển vọng thiết lập hệ thống vô tuyến điện toàn cầu. Công nghệ không dây mà Marconi phát triển là một sự pha tạp giữa điện báo có dây truyền thống và sóng Hertz. Trong chiến tranh thế giới I, lần đầu tiên nó được sử dụng ở cuộc chiến Boernăm 1899, và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã được sử dụng trong con tàu Titanic.
Trước thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phương tiện truyền thông hữu hiệu bởi nó cho phép gửi các tin nhắn cá nhân băng qua các lục địa. Cùng với sự ra đời của radio (máy phát thanh), công nghệ không dây đã có thể tồn tại một cách thương mại hóa. Năm 1927, dịch vụ điện thoại vô tuyến được thương mại hóa và hoạt động giữa 2 nước Britain và US (United States). Vào đầu thập niên 1970, IMTS (Improved Mobile Telephone System) phát triển thu phát dữ liệu đồng thời, tăng số lượng kênh truyền và công suất lớn hơn.
Năm 1977, AMPS (Advanced Mobile Phone System) được phát minh bởi BellLabs, hoạt động đầu tiên ở US với những vùng địa lý được phân chia thành những tế bào.Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu tương tự. Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu số ngày càng có chất lượng tốt hơn, nhanh chóng và hiệu quả cao hơn.2 Giới thiệu công nghệ mạng không dây Mạng không dây (Wireless Network) là mạng sử dụng công nghệ cho phép hai hay nhiều thiết bị kết nối với nhau bằng cách sử dụng một giao thức chuẩn mà không cần những kết nối bằng dây mạng. Mạng không dây (mạng vô tuyến ) là một mạng dữ liệu linh hoạt được thực hiện như một sự mở rộng hoặc một sự lựa chọn mới cho mạng máy tính có dây (mạng hữu tuyến). Mạng máy tính không dây sử dụng các sóng điện từ không gian (sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng) thu, phát dữ liệu qua không khí, giảm thiểu nhu cầu về kết nối bằng dây.
Vì vậy, các mạng máy tính không dây kết hợp liên kết dữ liệu với tính di động của người sử dụng. Mạng không dây thực sự đang thay thế cho mạng máy tính có dây, cung cấp khả năng xử lý linh động hơn và tự do hơn cho tất cả các lĩnh vực trong cuộc sống. Người dùng có thể truy cập thông tin từ mạng, chia sẻ và trao đổi dữ liệu với nhau từ bất cứ địa điểm nào trong vùng phủ sóng của mạng mà không bị ràng buộc bởi các kết nối vật lý. Phân loại và đặc điểm mạng không dây 1.
Phân loại mạng không dây Đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy mô và phạm vi triển khai tương tự như hệ thống mạng có dây: WPAN (Wireless Personal Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), WWAN (Wireless Wide Area Network), WRAN (Wireless Regional Area Network). Ngoài ra, mạng không dây còn được phân loại theo phương thức truyền thông tin, bao gồm truyền thông tin bằng sóng vô tuyến và bằng tín hiệu hồng ngoại. WPAN (Wireless Personal Area Network): mạng vô tuyến cá nhân, nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến được ứng dụng trong phạm vi gia đình hoặc trong không gian xung quanh của một cá nhân. WPAN có tốc độ truyền có thể đạt 480Mbps trong phạm vi 10m, băng thông tối đa 1Mbps được chia sẻ cho tất cả kết nối trên cùng 1 thiết bị và hỗ trợ tối đa 8 kết nối đồng thời với các thiết bị khác.
Công nghệ này phục vụ mục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, khóa USB (Universal Serial Bus), đồng hồ,.với điện thoại di động, máy tính. Các công nghệ trong nhóm này bao gồm: Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Wibree, ZigBee, UWB (Ultra Wide Band), Wireless USB, EnOcean,. Đa phần các công nghệ này được chuẩn hóa bởi Viện Kỹ sư Điện và Điện tử IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) cụ thể là nhóm làm việc 802. WLAN (Wireless Local Area Network): mạng vô tuyến cục bộ, có khả năng kết nối phạm vi rộng hơn với nhiều vùng phủ sóng khác nhau, do đó các thiết bị di động có thể tự do di chuyển giữa các vùng với nhau.
WLAN là một phần của giải pháp văn phòng di động, cho phép người sử dụng kết nối mạng cục bộ tại các khu vực công cộng như văn phòng, khách sạn, sân bay, trường học, bênh viện. Phạm vi hoạt động từ 100m đến 500m với tốc độ truyền dữ liệu trong khoảng 11Mbps - 54Mbps. Công nghệ nổi bật nhất trong nhóm này là Wifi với tiêu chuẩn IEEE 802. WMAN (Wireless Metropolitan Area Network): mạng vô tuyến đô thị, sử dụng tiêu chuẩn IEEE 802.
Việc đưa ra chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy nhập không dây băng rộng WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) cho giao tiếp dành cho hệ thống truy cập không dây băng rộng cố định với mục tiêu cung cấp những trục kết nối trực tiếp trong mạng đô thị đạt băng thông tương đương cáp, đường dây thuê bao số DSL (Digital Subscriber Line), trục T1 phổ biến hiện nay. Công nghệ WiMAX có khả năng phủ sóng rộng hơn, bao phủ cả một khu vực thành thị hay một khu vực nông thôn nhất định. Công nghệ này có thể cung cấp với tốc độ truyền dữ liệu đến 75Mbps tại mỗi trạm phát sóng với tầm phủ sóng từ 2km đến 10km. Ngoài ra có chuẩn IEEE 802.20, được gọi là truy nhập vô tuyến băng rộng di động WBMA (Mobile Broadband Wireless Access).
Nó có thể hỗ trợ ngay cả khi đang di chuyển với vận tốc lên tới 250km/h. Trong khi chuyển vùng của WiMAX nhìn chung bị giới hạn trong một phạm vi nhất định, thì chuẩn IEEE 802.20 giống như công nghệ 3G (Third Generation Technology) có khả năng hỗ trợ chuyển vùng toàn cầu. Trong mạng IEEE 802.20, việc đồng bộ giữa đường lên và đường xuống đều được thực hiện hiệu quả. WWAN (Wireless Wide Area Network): mạng vô tuyến diện rộng, kết nối các máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục.
Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Nhóm này bao gồm các công nghệ mạng thông tin di động như 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), GSM (GlobalSystem for Mobile), CDMA2000 (Code Division Multiple Access). Vùng phủ sóng của mạng này khoảng từ vài km đến vài chục km. Các công nghệ WWAN phổ biến hiện nay sử dụng công nghệ truyền thông quang vô tuyến FSO (Free Space Optics), các sóng vô tuyến được cấp phép và không cần cấp phép, hoặc kết hợp cả hai loại trên.
WRAN (Wireless Regional Area Network): mạng vô tuyến khu vực, mạng này sử dụng chuẩn IEEE 802.22, có vùng phủ sóng từ hàng chục đến hàng trăm km với tốc độ khoảng 22Mbps. Công nghệ phát sóng này sẽ sử dụng băng tần UHF (Ultra High Frequency), VHF (Very High Frequency) vốn được sử dụng trong vô tuyến truyền hình hiện nay.22 WWAN < 15 km GSM , CDMA , 3 G UMTS WMAN < 5 km WiMAX WLAN < 150 m Wifi , HiperLAN WPAN < 10 m Bluetooth , RFID , Zigbee Hình 1.1: Phân loại mạng không dây 1. Đặc điểm của mạng khômg dây Mạng không dây cung cấp tất cả các tính năng của công nghệ mạng cục bộ LAN (Local Area Network) như là Ethernet và Token Ring mà không bị giới hạn về kết nối vật lý. Việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị có hỗ trợ mà không có sự ràng buộc về khoảng cách và không gian như mạng có dây thông thường.