phần mở đầu tổng quan về khóa luận, nội dung của khóa luận này đƣợc bố cục nhƣ sau: Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. Chƣơng 3: Nội dung và kết quả nghiên cứu Đánh giá kết quả. Kết luận và kiến nghị. Trang 2 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 2.1 Giới thiệu Mạng không dây là một hệ thống các thiết bị đƣợc nhóm lại với nhau, có khả năng giao tiếp thông qua sóng vô tuyến thay vì các đƣờng truyền dẫn bằng dây.2 Lịch sử hình thành và phát triển mạng không dây Do Guglielmo Marconi sáng lập ra.
Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1899 đã gửi một bức điện báo đăng qua kênh đào Anh mà không sử dụng bắt kỳ loại dây nào. Thành tựu “chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là một dấu hiệu cho sử ra đời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao. Ba năm sau đó, thiết bị vô tuyến của Marconi đã có thể chuyển và nhận điện báo qua Đại Tây Dƣơng. Công nghệ không dây mà Marconi phát triển là một sự pha tạp giữa điện báo có dây truyền thống và sóng Hert (đƣợc đặt tên sau khi Heinrich phát minh ra chúng).
Trong chiến tranh thế giới thứ I, lần đầu tiên nó đƣợc sử dụng ở cuộc chiến Boer năm 1899 và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã đƣợc sử dụng trong các tàu Titanic. Trƣớc thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phƣơng 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 thƣơng mại hóa. Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu analogue.
Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu kĩ thuật số ngày cáng có chất lƣợng tốt hơn, nhanh chóng hơn và ngày nay công nghệ phát triển đột phá với tín hiệu 4G. Trang 3 Năm 1994, công ty viễn thông Ericsson đã bắt đầu sáng chế và phát triển một công nghệ kết nối các thiết bị di động thay thế dây cáp và đƣợc đặt tên là “Bluetooth”.3 Tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 Chƣơng này sẽ giới thiệu sơ lƣợt về tổ chức IEEE, cách tiếp cận cũng nhƣ hiện trạng của các tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802. Giới thiệu về tổ chức IEEE “IEEE (từ tiếng Anh Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa là "Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử"). Một tổ chức phi lợi nhuận, chuyên nghiệp nhằm nâng cao sự thịnh vượng qua sự phát huy các đổi mới công nghệ tạo cơ hội nghề nghiệp cho các thành viên và cổ vũ cộng đồng thế giới mở rộng.
IEEE đề xướng quá trình kỹ nghệ của sáng tạo, phát triển, tích hợp, chia sẻ và ứng dụng hiểu biết về công nghệ điện tử và tin học, cũng như là các khoa học nhằm đem lại lợi ích cho con người và nghề nghiệp. Tổ chức này chính thức hoạt động đầu năm 1963. Thành viên hiện hơn 350 ngàn người khắp nơi trên thế giới bao gồm kỹ sư, khoa học gia và sinh viên. Một ảnh hưởng lớn của IEEE là việc phát triển tiêu chuẩn 802 cho LAN và được phổ dụng mọi nơi”.13] Trong họ chuẩn IEEE 802, IEEE đã đƣa ra các chuẩn về công nghệ Ethernet đầu tiên, các công nghệ về mạng LAN không dây (WLAN, WPAN, WMAN),… Các tiêu chuẩn IEEE IEEE 802 là các họ chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và MAN.
Cụ thể hơn, các chuẩn IEEE dành cho các mạng mang gói tin có kích thƣớc đa dạng. (Khác với các mạng này, dữ liệu trong các mạng cell-based đƣợc truyền theo các đơn vị nhỏ có cùng kích thƣớc đƣợc gọi là cell. Các mạng Isochorounonus, nơi dữ liệu đƣợc truyền theo một dòng liên tục các octet hoặc các nhóm octet tại các khoản thời gian đều đặn, cũng nằm ngoài phạm vi của chuẩn này). Các dịch vụ và giao thức đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng thấp (tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý của mô hình OSI).
Thực tế IEEE 082 chia tầng liên kết dữ liệu thành 2 tần con LLC (điều kiển logic liên kết) và MAC (điều khiển truy cập môi trƣờng truyền). Cụ thể, ta có thể liệt kê nhƣ sau: Tầng liên kết dữ liệu Trang 4 Tầng con LLC Tần con MAC Tầng vật lý Họ chuẩn IEEE 802 đƣợc bảo trì bởi LMSC (Ban tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802) đƣợc thành lập năm 1980. LMSC đã phát triển rất nhiều tiêu chuẩn cho mạng LAN/MAN trong đó phổ biến nhất là các tiêu chuẩn dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây. Mỗi lĩnh vực có một Working Group độc lập tập trung nghiên cứu.
Họ chuẩn IEEE 802 hiện có 3 tiêu chuẩn đƣợc chuẩn hóa: - Tiêu chuẩn 802-2001 IEEE cho các mạng LAN và MAN: tổng quan và kiến trúc chung, tiêu chuẩn này là một phần của họ tiêu chuẩn 802 LAN/MAN và nêu tổng quan về họ giao thức này. Đồng thời định nghĩa sự tuân thủ với họ tiêu chuẩn IEEE 802, mô tả mối quan hệ của các tiêu chuẩn IEEE 802 với mô hình tham chiếu OSI và mối quan hệ của những tiêu chuẩn này với các giao thức lớp cao hơn. Tiêu chuẩn này cũng đƣa ra một kiến trúc chuẩn về địa chỉ LAN MAC và sự nhận dạng các giao thức chung, riêng và chuẩn. - Tiêu chuẩn IEEE 802a-2003 cho mạng LAN và MAN nói về các loại Ethernet cho các loại giao thức khác nhau và triển khai đặc thù của từng nhà cung cấp thiết bị.
- Tiêu chuẩn IEEE 802b-2004 cho mạng LAN và MAN nói về quá trình đăng ký và nhận dạng các mục tiêu. - P802/D29 (C/LM) nói về tổng quan và kiến trúc của mạng LAN và MAN. Trong dự án này nhằm điểm lại các chuẩn có liên quan đã xuất bản trƣớc đó cũng nhƣ thảo luận về các chuẩn này. Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802 IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng cục bộ với dự án IEEE 802, bất đầu đƣợc triển khai và kết quả là hàng loạt chuẩn họ IEEE 802 ra đời, tạo nền tảng quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt mạng cục bộ trong thời gian qua.
Vị trí của họ chuẩn này càng cao hơn khi ISO đã xem xét và tiếp nhận chúng Trang 5 thành chuẩn quốc tế mang tên ISO 8802. Đến nay họ IEEE 802 bao gồm các bộ tiêu chuẩn sau: Bảng 1: BẢNG CÁC BỘ TIÊU CHUẨN CỦA HỌ IEEE 802 Tiêu chuẩn Lĩnh vực nghiên cứu Trạng thái hoạt IEEE 802.1 Các giao thức LAN tầng cao động IEEE 802.2 Điều khiển liên kết logic Đã ngừng phát triên IEEE 802.4 Token Bus Đã giải tán IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.6 Metropolitan Area Network Đã giải tán IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable Đã giải tán IEEE 802.8 Fiber Optic TAG Đã giải tán IEEE 802.9 Integrated Services LAN Đã giải tán IEEE 802.10 Interoperable LAN Security Đã giải tán IEEE 802.11 Wireless LAN (WiFi certification) IEEE 802.12 Công nghệ 100 Mbits/s plus IEEE 802.13 Không sử dụng IEEE 802.14 Modem cáp Đã giải tán IEEE 802.15 Wireless PAN IEEE 802.4 ZigBee certification 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 2.2 CÁC CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY PHỔ BIẾN Dựa trên các công nghệ mạng, mạng không dây đƣợc chia thành 3 loại: Trang 6 - Kết nối bằng chuẩn Wifi - Sử dụng công nghệ Bluetooth - Kết nối sử dụng tia hồng ngoại 2.11 công nghệ Wifi – mạng WLAN IEEE 802.11 là một tập các chuẩn bao gồm các đặc điểm kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không khí” (over-the- air), sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (Access Point - AP), hoặc giữa hai hay nhiều thiết bị không dây với nhau (mô hìnhad-hoc). Bộ chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn con như IEEE 802.15 công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN IEEE 802.15 là bộ tiêu chuẩn thứ 15 thuộc họ IEEE 802. Bộ tiêu chuẩn này chuyên về Wireless PAN (Personal Area Network).
Nhóm làm việc IEEE 802.15 bao gồm 7 nhóm làm việc con nhƣ sau: Mạng WPAN (Wireless Personal Area Network) - hay còn gọi là mạng cá nhân không dây đƣợc sử dụng đế phục vụ truyền thông tin trong những khoảng cách tƣơng đối ngắn. Không giống nhƣ mạng WLAN, mạng WPAN có thế liên lạc hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều về cơ sở hạ tầng. Tính năng này cho phép có thêm các hƣớng giải quyết rẻ tiền, nhỏ gọn mà vẫn đem lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp.Trong thời gian khoảng giữa những năm thập kỉ 80 thế kỷ XX, chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ cho nhóm chuẩn WPAN. Nhóm chuẩn này tập trung giải quyết các vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng không gian nhỏ (bán kính 30m).
Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lƣợng nhỏ, tiêu tốn ít năng lƣợng, vận hành trong vùng không gian nhỏ, kích thƣớc bé. Chính vì thế mà nó tận dụng đƣợc tốt nhất ƣu điểm của kỹ thuật sử dụng lại kênh tần số, đó là giải quyết đƣợc các vấn đề hạn chế về băng tần nhƣ hiện nay.15 có thể phân ra làm 3 loại mạng WPAN, chúng đƣợc phân biệt thông qua tốc độ truyền, mức độ tiêu hao năng lƣợng và chất lƣợng dịch vụ (QoS). Trang 7 WPAN tốc độ cao (chuẩn IEEE 802.3) phù hợp với các ứng dụng đa phƣơng tiện yêu cầu chất lƣợng dịch vụ cao. WPAN tốc độ trung bình (chuẩn IEEE 802.1 / Bluetooth) đƣợc ứng dụng trong các mạng điện thoại đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA và có chất lƣợng dịch vụ QoS phù hợp cho thông tin thoại.
WPAN tốc độ thấp (chuẩn IEEE 802.4 / LR-WPAN) dùng trong các sản phẩm công nghiệp dùng có thời hạn, các ứng dụng y học chỉ đòi hỏi mức tiêu hao năng lƣợng thấp, không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS. Chính tốc độ truyền dữ liệu thấp cho phép LR-WPAN tiêu hao ít năng lƣợng. Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee/IEEE802.4 chính là một ví dụ điển hình. Chúng ta sẽ nói rõ thêm về công nghệ ZigBee, một xu hƣớng của mạng không dây trong điều khiển tự động.
Đặc điểm của công nghệ ZigBee là tốc độ truyền tin thấp, tiêu hao ít năng lƣợng, chi phí thấp và là giao thức mạng không dây hƣớng tới các ứng dụng điều khiển từ xa và tự động hóa. Tổ chức IEEE 802.