Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WLAN 1. Tìm hiểu về mạng WLAN 1. Giới thiệu Thuật ngữ “mạng máy tính không dây” hay còn gọi là mạng WLAN nói đến công nghệ cho phép hai hay nhiều máy tính giao tiếp với nhau dùng những giao thức mạng chuẩn nhưng không cần dây cáp mạng. Các mạng máy tính không dây sử dụng các sóng điện từ không gian (sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng) để thu, phát dữ liệu qua không khí, giảm thiểu nhu cầu về kết nối bằng dây.
Vì vậy, các mạng WLAN kết hợp liên kết dữ liệu với tính di động của người dùng. Công nghệ này bắt nguồn từ một số chuẩn công nghiệp như là IEEE 802.11 [7] đã tạo ra một số các giải pháp không dây có tính khả thi trong kinh doanh, công nghệ chế tạo, các trường đại học…khi mà ở đó mạng hữu tuyến là không thể thực hiện được. Ngày nay, các mạng WLAN càng trở nên quen thuộc hơn, được công nhận như một sự lựa chọn kết nối đa năng cho một phạm vi lớn các khách hàng kinh doanh. Ưu điểm của mạng WLAN - Tính di động: Những người sử dụng mạng WLAN có thể truy cập nguồn thông tin ở bất kì nơi nào.
Tính di động này sẽ tăng năng suất và tính kịp thời, thỏa mãn nhu cầu về thông tin mà các mạng hữu tuyến không thể có được. - Tính đơn giản: Việc lắp đặt, thiết lập, kết nối một mạng WLAN rất dễ dàng, đơn giản và có thể tránh được việc kéo cáp qua các bức tường và trần nhà. - Tinh linh hoạt: Có thể triển khai mạng WLAN ở những nơi mà mạng hữu tuyến không thể triển khai được hoặc khó triển khai. - Tiết kiệm chi phí lâu dài: Trong khi đầu tư cần thiết ban đầu đối với phần cứng của một mạng máy tinh không dây có thể cao hơn chi phí phần cứng 3 của một mạng hữu tuyến nhưng toàn bộ chi phí lắp đặt và các chi phí về thời gian tồn tại có thể thấp hơn đáng kể.
Chi phí dài hạn có lợi nhất trong các môi trường động cần phải di chuyển và thay đổi thường xuyên. - Khả năng vô hướng: Các mạng WLAN có thể được cấu hình theo các cách khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể. Các cấu hình dễ dàng thay đổi từ các mạng ngang hàng thích hợp cho một số lượng nhỏ người sử dụng đến các mạng có cơ sở hạ tầng đầy đủ dành cho hàng nghìn người sử dụng mà có khả năng di chuyển trên một vùng rộng. Hoạt động của mạng WLAN Các mạng WLAN sử dụng các sóng điện tử không gian (vô tuyến hoặc ánh sáng) để truyền thông tin từ một điểm tới điểm khác.
Các sóng vô tuyến thường được xem như các sóng mang vô tuyến do chúng chỉ thực hiện chức năng cung cấp năng lượng cho một máy thu ở xa. Dữ liệu đang được phát được điều chế trên sóng mang vô tuyến (thường được gọi là điều chế sóng mang nhờ thông tin đang được phát) sao cho có thể được khôi phục chính xác tại máy thu. Trong một cấu hình mạng WLAN tiêu chuẩn, một thiết bị thu/phát (bộ thu/phát) được gọi là một điểm truy cập, nối với mạng hữu tuyến từ một vị trí cố định sử dụng cáp tiêu chuẩn. Chức năng tối thiểu của điểm truy cập là thu, làm đệm và phát dữ liệu giữa mạng WLAN và cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến.
Một điểm truy cập đơn có thể hỗ trợ một nhóm nhỏ người sử dụng và có thể thực hiện chức năng trong một phạm vi từ một trăm với vài trăm feet. Điểm truy cập (hoặc anten được gắn vào điểm truy cập) thường được đặt cao nhưng về cơ bản có thể được đặt ở bất kỳ chỗ nào miễn là đạt được vùng phủ sóng mong muốn. Những người sử dụng truy cập mạng WLAN thông qua các bộ thích ứng máy tính không dây như các Card mạng không dây trong các máy tính, các máy Palm, PDA. Các bộ thích ứng máy tính không dây cung cấp một giao diện giữa hệ thống điều hành mạng (NOS – Network Operation System) của máy khách và các sóng không gian qua một anten.
Bản chất của kết nối không dây là trong suốt đối với hệ điều hành mạng. Các mô hình của mạng WLAN 1. Mô hình mạng độc lập IBSS (Ad-hoc) Các trạm(máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) tập trung lại trong một không gian nhỏ để hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng. Các nút di động có card mạng wireless là chúng có thể trao đổi thông tin trực tiếp với nhau, không cần phải quản trị mạng.
Vì các mạng ad-hoc này có thể thực hiện nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không cần một công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào vì vậy nó rất thích hợp để sử dụng trong các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời. Tuy nhiên chúng có thể có những nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều phải nghe được lẫn nhau. Được minh họa ở hình dưới đây: Hình 1.1: Mô hình mạng Ad - hoc (mạng ngang hàng) - Ưu điểm: Kết nối Peer-to-Peer không cần dùng Access Point, chi phí thấp, cấu hình và cài đặt đơn giản. - Khuyết điểm: Khoảng cách giữa các máy trạm bị giới hạn, số lượng người dùng cũng bị giới hạn, không tích hợp được vào mạng có dây sẵn có.Mô hình mạng cơ sở BSS Trong mô mạng cơ sở, các Client muốn liên lạc với nhau phải thông Access Point (AP).
AP là điểm trung tâm quản lý mọi sự giao tiếp trong mạng, khi đó các Client không thể liên lạc trực tiếp với như trong mạng IBSS. Để giao 5 tiếp với nhau các Client phải gửi các Frame dữ liệu đến AP, sau đó AP sẽ gửi đến máy nhận. Được minh họa ở hình dưới đây: Hình 1.2: Mô hình mạng cơ sở - Ưu điểm: Các máy trạm không kết nối trực tiếp được với nhau, các máy trạm trong mạng không dây có thể kết nối với hệ thống mạng có dây. - Khuyết điểm: Giá thành cao, cài đặt và cấu hình phức tạp hơn mô hình Ad- Hoc.
Mô hình mạng mở rộng ESS Nhiều mô hình BSS kết hợp với nhau gọi là mô hình mạng ESS. Là mô hình sử dụng từ 2 AP trở lên để kết nối mạng. Khi đó các AP sẽ kết nối với nhau thành một mạng lớn hơn, phạm vi phủ sóng rộng hơn, thuận lợi và đáp ứng tốt cho các Client di động. Đảm bảo sự hoạt động của tất cả các Client.
Được minh họa ở hình dưới đây: Hình 1.3: Mô hình mạng mở rộng 6 1.11 cho mạng LAN 1. Giới thiệu IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng LAN với đề án IEEE 802 nổi tiếng bắt đầu triển khai từ năm 1980 và kết quả là hàng loạt chuẩn thuộc họ IEEE 802.x ra đời, tạo nên một sự hội tụ quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt các mạng LAN trong thời gian qua.11 [7] là chuẩn mạng WLAN do Ủy ban các chuẩn về LAN/MAN của IEEE phát triển, hoạt động ở tần số 5Ghz và 2.11 và Wifi nhiều khi được hiểu là một, những thực ra là có sự khác biệt giữa chúng. Wifi là một chuẩn công nghiệp đã được cấp chứng nhận và chỉ là một bộ phận của chuẩn 802. Wifi do Wi-Fi Alliance đưa ra để chỉ các sản phẩm của WLAN dựa trên các chuẩn IEEE 802.11 được tổ chức này chứng nhận.
Những ứng dụng phổ biến của Wifi bao gồm Internet, VoIP, Game…ngoài ra còn có các thiết bị điện tử gia dụng như Tivi, đầu DVD, Camera….11 hiện nay bao gồm rất nhiều các kỹ thuật điều chế dựa trên cùng một giao thức cơ bản. Các kỹ thuật phổ biến nhất là b,g và n, các chuẩn khác cũng đang được phát triển và cải tiến. Các chuẩn khác như c, f, h, j là những sửa đổi, mở rộng của các chuẩn trước đó.11a là chuẩn mạng không dây đầu tiên, nhưng 802.11b lại được sử dụng nhiều nhất, sau đó mới đến các chuẩn 802. Nhóm lớp vật lý PHY 1.11b là chuẩn đáp ứng đủ cho phần lớn các ứng dụng mạng.
Với một giải pháp rất hoàn thiện, 802.11b có nhiều đặc điểm thuận lợi so với các chuẩn không dây khác.11b sử dụng kiểu trải phô dãy trực tiếp DSSS, hoạt động ở dải tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 11Mbps trên một kênh, tốc độ thực tế là khoảng từ 4-5 Mbps. Khoảng cách có thể lên đến 500 mét trong một môi trường mở rộng. Khi dùng chuẩn này tối đa có 32 người dùng/ điểm truy cập. Đây là chuẩn đã được chấp nhận rộng rãi trên thế giới và được triển 7 khai rất mạnh hiện này do công nghệ này sử dụng dải tần không phải đăng kí cấp phép phục vụ cho công nghiệp, dịch vụ, y tế.
Nhược điểm của 802.11b là hoạt động ở dải tần 2.4Ghz trùng với dải tần của nhiều thiết bị trong gia đình như lò vi sóng, điện thoại mẹ con… nên có thể bị nhiễu.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng thứ cấp cho chuẩn 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802. Tuy nhiên trong thực tế, 802.11b được tạo một cách đồng thời. Do giá thành cao hơn nên 802.11a chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp còn 802.11b thích hợp hơn với thị trường mạng gia đình.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps vì nó sử dụng công nghệ OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) và sử dụng tần số vô tuyến 5GHz UNII nên nó sẽ không giao tiếp được với chuẩn 802. Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.
Với tần số này, các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác hơn.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công nghệ này không thể tương thích với nhau. Chính vì vậy một số hãng đã cung cấp các thiết bị mạng hybrid cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là bổ sung thêm hai chuẩn này. - Ưu điểm: tốc độ cao, tần số 5Ghz tránh được sự xuyên nhiễu từ các thiết bị. - Nhược điểm: giá thành đắt, phạm vi hẹp và dễ bị che khuất.11g Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường.11g thực hiện sự kết hợp tốt nhất giữa 802.
Nó hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps vì sử dụng công nghệ OFDM và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng.11g 8 có khả năng tương thích với các chuẩn 802.