mở đầu cho việc tìm ra một kết nối không dây thích hợp để tạo lập các mạng truyền tín hiệu. Năm 1962, vệ tinh truyền thông đầu tiên mang tên Telstar được đưa lên quỹ đạo của Trái Đất. Năm 1968, mạng APARNET ra đời dựa trên yêu cầu về một mạng nội bộ bảo mật của quân đội Mỹ, là tiền thân của mạng Internet sau này, mạng là sự kết hợp của vô số các thiết bị, các máy chủ cung cấp dịch vụ, các máy trạm khai thác thông tin và các hệ thống truyền thông, đánh dấu một bước phát triển hạ tầng quan trọng cho phát triển hệ thống mạng lưới thông tin đa quốc gia nói chung và mạng không dây nói riêng. Năm 1989, cơ quan quản lí viễn thông liên bang FCC (Federal Communication Commission)cũng quyết định đồng ý mở cửa cho một số băng tần của dải sóng không dây được phép sử dụng mà không cần giấy phép của chính phủ, gọi là các “băng tần rác” (900MHz, 2.8GHz) trước đây được sử dụng cho các vật dụng với mục đích ngoài liên lạc.
Vào những năm 1990, viện Kỹ thuật Điện và Điện Tử (IEEE) bắt đầu làm việc để tạo ra các tiêu chuẩn mạng không dây dựa trên dải tần không cần giấy phép, để phục vụ cho các mục đích công nghiệp, khoa học và y tế. Năm 1997, IEEE phê chuẩn chuẩn không dây 802.11(hiện tại được biết đến với tên gọi Wifi), được gọi là chuẩn “giao tiếp trong không khí” – “Over the air” giữa các trạm thu phát không dây và các trạm cơ sở, nhưng chưa xác nhận các khả năng tương tác .11b lần lượt được phê chuẩn, và tổ chức WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) cũng xác nhận khả năng tương thích của 802.11, mở ra khả năng phổ biến toàn cầu của mạng không dây này. Đến năm 2003, IEEE tiếp tục ra thêm tiêu chuẩn 802. Song song với việc phát hành mạng Wifi (802.11), tổ chức IEEE cũng phát triển thêm các chuẩn không dây khác để đáp ứng nhu cầu trong nhiều lĩnh vực có thông tin truyền nhận, gộp chung lại là họ các chuẩn IEEE 802, các chuẩn IEEE 802 được giới hạn cho các mạng mang các gói tin có kích thước đa dạng.
Các dịch vụ và giao thức được đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng thấp nhất trong mô hình ISO 7 tầng. Họ chuẩn IEEE 802 được bảo trì bởi Ban Tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802 (IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee (LMSC)). Các chuẩn lần lượt như dưới đây [14]: IEEE 802.1– Các giao thức LAN tầng cao IEEE 802.1D – Spanning Tree Protocol IEEE 802.1Q – Virtual Local Area Networks (Virtual LAN) IEEE 802.1aq - Shortest Path Bridging (SPB) IEEE 802.2 điều khiển liên kết lôgic 4 z IEEE 802.4 Token bus (đã được rút bỏ) IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.6 Metropolitan Area Network (đã được rút bỏ) IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable (đã được rút bỏ) IEEE 802.8 Fiber Optic TAG (đã được rút bỏ) IEEE 802.9 Integrated Services LAN (đã được rút bỏ) IEEE 802.10 Interoperable LAN Security (đã được rút bỏ) IEEE 802.11 Wireless LAN (Wi-Fi certification) IEEE 802.12 công nghệ 100 Mbit/s plus IEEE 802.15 Wireless PAN IEEE 802.16 Broadband Wireless Access (WiMAX certification) IEEE 802.16e (Mobile) Broadband Wireless Access IEEE 802.17 Resilient packet ring IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG IEEE 802.19 Coexistence TAG IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802.21 Media Independent Handoff IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network 1. Phân loại các mạng không dây phổ biến[13] Để phân loại mạng không dây, người ta có thể dựa trên phạm vi phủ sóng.
Theo cách phân loại này có các loại mạng chính sau: Mạng không dây cá nhân – WPAN (Wireless Personal Area Network) Mạng không dây cục bộ – WLAN (Wireless Local Area Network) Mạng không dây đô thị – WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) Mạng không dây diện rộng – WWAN (Wireless Wide Area Network) Mạng không di động – WWAN (Wireless Wide Area Network) 5 z Hình 1. 2: Phân loại các mạng không dây phổ biến [9, tr6] 1. Mạng WPAN (Wireless Personal Area Network)[14,15,16] Mạng WPAN : Mạng cá nhân không dây, là mạng mà khu vực kết nối không dây của các thiết bị tương đối nhỏ. Các mạng điển hình của mạng WPAN có thể kể đến là mạng Bluetooth theo chuẩn IEEE 802.1, mạng UWB (Ultra Wide Band) theo chuẩn IEEE 802.3 và mạng Zigbee theo chuẩn IEEE 802.
Mạng Bluetooth: Được hãng Ericsson sáng lập và phát triển vào năm 1994 với nhu cầu cần một chuẩn không dây kết nối giữa các thiết bị di động với các thiết bị điện tử khác hoặc các thiết bị di động với nhau. Năm 1998, 6 công ty nổi tiếng thế giới là Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Sony và Toshiba cùng nhau thành lập 1 nhóm đặc biệt quan tâm đến Bluetooth có tên là SIG (Special Interest Group) và đến tháng 7 năm 1999 chuẩn Bluetooth 1. Bluetooth sử dụng sóng ngắn với dải tần từ 2.485GHz, tốc độ truyền dữ liệu trên lý thuyết là 1Mbps, phạm vi hoạt động từ 10-100m. Đến nay, tổ chức SIG đã có hơn 20.000 công ty thành viên trong lĩnh vực truyền thông, tính toán, mạng lưới và điện dân dụng.
Chuẩn Bluetooth dựa trên chuẩn 802.1của tổ chức IEEE nhưng chuẩn này cũng không còn được bảo trì nâng cấp, mọi hoạt động nghiên cứu, phát triển cũng như cấp chứng chỉ của Bluetooth hiện tại nằm dưới quyền của tổ chức SIG. Từ năm 1997 cho đến năm 2010, rất nhiều chuẩn Bluetooth mới ra đời : Bảng 1. 1: So sánh các chuẩn Bluetooth 6 z Bluetooth Bluetooth Bluetooth Bluetooth 4.0 HS Low Energy Tốc độ truyền dữ liệu 721Kbit/s 2.1Mbit/s 24 Mbit/s 24 Mbit/s Năm 2002 2004 2009 2010 Có Có Có Tương thích ngược Bảo mật Có Có Có Khoảng cách 10-100m 10-100m 10-100m Chuẩn Bluetooth hiện tại đang được ứng dụng vào rất nhiều thiết bị và các môi trường làm việc, như điều khiển giao tiếp không dây giữa một điện thoại di động và tai nghe, giữa các thiết bị điện thoại di động, giao tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi (như chuột, bàn phím…), thay thế các điều khiển dùng tia hồng ngoại, ứng dụng vào các thiết bị trò chơi … Mạng UWB: (Ultra Wide Band) Mạng UWB, hay còn gọi là mạng không dây siêu băng rộng, có tên gọi khác là High Rate-WPAN (HR-WPAN) là mạng WPAN sử dụng các tần số cao để truyền dữ liệu không dây, với tốc độ truyền lên đến hàng trăm Mbit/s trong phạm vi 0-10m. Mạng UWB dựa trên chuẩn 802.3 của IEEE, dùng dải tần rộng tới 7 GHz từ 3.6GHz để truyền dữ liệu với các tốc độ 53.
Dải phổ được chia thành 14 băng tần và mỗi băng tần là 528MHz. Khi cho phép dùng băng tần lớn như vậy, tổ chức Cơ quan quản lí viễn thông liên bang FCC (Federal Communication Commission) cũng đồng thời đưa ra các quy định nghiêm ngặt về năng lượng phát sóng của các thiết bị UWB phải đảm bảo nằm trong ngưỡng cho phép để tránh gây nhiễu với các thiết bị sử dụng kết nối băng tần hẹp. Đó cũng là lí do mạng UWB buộc phải thu hẹp bán kính kết nối. Nhìn chung mạng UWB cũng là một mạng cá nhân có tính cạnh tranh cao về tốc độ trong các mạng không dây cá nhân.
Mạng Zigbee: Zigbee là mạng không dây truyền thông tin tốc độ thấp (Low Rate – WPAN), tên gọi Zigbee được xuất phát từ cách mà các con ong mật (honey Bee) truyền đi các tín hiệu quan trọng tới các thành viên trong tổ của mình, kiểu liên lạc Zig-Zag của các con ong. 7 z Zigbee dựa theo chuẩn 802.4 của IEEE, mục đích của mạng là truyền thông tin tốc độ thấp, chu kì truyền dữ liệu thấp và tiêu hao ít năng lượng. Một nút mạng của Zigbee có thể duy trì hoạt động từ vài ngày cho tới vài tháng với nguồn năng lượng tương đương một cục pin AAA thông thường. ZigBee hướng tới các ứng dụng cần thu thập nguồn dữ liệu định kì, các ứng dụng điều khiển từ xa và tự động hóa, các ứng dụng không yêu cầu tốc độ truyền tin cao như của mạng Bluetooth hay UWB.
Một điều khác nữa của Zigbee là khả năng có thể hoạt động được với tần suất các nút mạng lớn, tạo thành 1 mạng lưới (mesh network). Các thiết bị không dây dùng chuẩn này có thể dễ dàng truyền thông tin trong khoảng cách từ 10-100m tùy vào môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu đối với mỗi ứng dụng. Tốc độ truyền dữ liệu của mạng Zigbee là 250Kb/s ở dải tần 2.4GHz, 40Kb/s ở dải tần 915MHz và 20Kbps ở dải tần 868MHz. Việc bảo mật cũng được Zigbee triển khai với mã hóa lên tới 128bit.
Mạng Zigbee hỗ trợ cả mô hình tô-pô mạng hình sao (Star), hình cây (Tree) và mạng lưới (Mesh). Trong mỗi loại tô-pô, sẽ có ít nhất một thiết bị làm chức năng điều phối viên (coordinator) với nhiệm vụ là tạo ra, quản lí và vận hành các thông số trong mạng. Trong mạng hình sao, nút điều phối viên phải là nút trung tâm, trong mạng hình cây và mạng lưới, việc điều phối và mở rộng lại dựa trên các nút được gán chức năng định tuyến (Zigbee router) để mở rộng thông tin liên lạc ở cấp mạng. Nhìn chung mô hình mạng của Zigbee khá linh hoạt với khả năng hỗ trợ kết nối đến tối đa 65536 nút mạng.
Mạng WLAN (Wireless Local Area Network) WLAN, hay còn gọi là mạng Wifi là mạng không dây băng rộng được xây dựng theo chuẩn của 802.11 của IEEE, mạng được phát triển với mục đích ban đầu là một sản phẩm phục vụ gia đình và văn phòng để kết nối các máy tính cá nhân mà không cần dây, nó cho phép trao đổi dữ liệu qua sóng radio với tốc độ rất nhanh. Tới nay, Wifi là mạng chính ở nhiều công ty, cơ quan, nhà máy, địa điểm công cộng như sân bay, cửa hàng cafe, nhà ga, các trung tâm thương mại hay trung tâm báo chí để chia sẻ dịch vụ đường truy cập Internet. Tất cả các thành phần kết nối trong mạng không dây WLAN được gọi là trạm (station), tất cả các trạm này đều được trang bị bộ điều khiển không dây WNIC (Wireless Network Interface Controller). Các trạm được chia thành hai loại: các điểm truy cập không dây AP (Access Point) và các trạm khách.
Các điểm truy cập không dây chính là các bộ định tuyến trong mạng, có nhiệm vụ truyền – nhận các sóng tín hiệu không dây cho phép các thiết bị kết nối vào. Các trạm khách có thể là thiết bị có tính di động như laptop, PDA. hoặc thập chí cả máy tính để bàn hoặc máy trạm nếu có trang bị WNIC. Thành phần cơ bản của mạng WLAN là các tế bào (cell) với tên gọi là BSS 8 z (Basic Service Set- bộ dịch vụ cơ bản), chính là các trạm trong mạng.
Mỗi BSS này sẽ có một số ID riêng (BSSID) kết nối đến một trạm trung tâm được gọi là điểm truy cập AP (Access point) .