CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WLAN) 1.1 Mạng LAN không dây. Trong bối cảnh toàn cầu hóa, sự bùng nổ nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao và nhu cầu đa dạng hóa các loại hình dịch vụ cung cấp nhƣ truy nhập Internet, thƣ điện tử, thƣơng mại điện tử, truyền file,. đã thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp mạng LAN không dây.
Mục đích của mạng LAN không dây nhằm cung cấp thêm một phƣơng án lựa chọn cho khách hàng bên cạnh các giải pháp nhƣ xDSL, Ethernet, GPRS, 3G,.và cũng là một phần của giải pháp văn phòng di động, cho phép ngƣời sử dụng kết nối mạng nội bộ từ các khu vục công cộng nhƣ khách sạn, sân bay và thậm chí ngay cả trên các phƣơng tiện vận tải. Tại Việt Nam mạng LAN không dây đã đƣợc triển khai ứng dụng lần đầu tiên tại khách sạn Horison trong khuôn khổ dự án "Lƣớt sóng Internet tại Hà Nội" với sự hợp tác của các công ty nhƣ: VDC, Cisco Symtem, Pertlink. Ngoài ra công ty Công nghệ thông tin Hà Nội (Hanoi CTT) cũng đã chính thức triển khai công nghệ này trong đào tạo trực tuyến. Các máy tính xách tay đƣợc kết nối với nhau thông qua card mạng và thiết bị truy nhập Cisco Aironet 350 với tốc độ từ 1 Mbit/s đến 11Mbit/s.
Công nghệ này cho phép ngƣời sử dụng có thể sử dụng Internet với tốc độ lớn hơn rất nhiều so với phƣơng thức truy nhập gián tiếp truyền thống. Mạng LAN không dây là một hệ thống truyền thông dữ liệu mở để truy nhập vô tuyến đến mạng Internet và các mạng Intranet. Nó cũng cho phép kết nối mạng LAN tới mạng LAN trong một tòa nhà, một khu tập thể, hoặc một trƣờng đại học. Một hệ thống mạng LAN không dây có thể đƣợc tích hợp với mạng vô tuyến diện rộng.
Tốc độ bít đạt đƣợc trong mạng LAN không dây cần phải đƣợc hổ trợ truyền dẫn thích hợp từ mạng đƣờng trục. Tiêu chuẩn chính của mạng LAN không dây hiện nay là IEEE 802.11a dành cho tốc độ bít cao hơn. HiperLAN2 đƣợc dự định gộp cả tiêu chuẩn IEEE 802.11a và hoạt 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com động trên dải tần 5 Ghz. Tiêu chuẩn này trở thành chủ đạo trên thị trƣờng vào những năm 2003, 2004.
Triển khai mạng LAN không dây bao gồm triển khai các thành phần của mạng, các cấu trúc giao thức, các dạng mô hình, các vấn đề về sử dụng mạng cũng nhƣ các phƣơng pháp có thể nâng cao chất lƣợng thực hiện mạng LAN không dây. Hình 1: Mạng LAN không dây Hình2: Nhiễu đa đường Mạng LAN không dây đã phát triển mạnh trong những năm gần đây, đồng thời các yêu cầu về hiệu năng và chất lƣợng dịch vụ cũng tăng theo. Đây là lý do chính để các mạng LAN không dây đời mới đƣợc phát triển với tính năng tăng cƣờng chất lƣợng dịch vụ (QoS). Một tính năng nữa cũng cần đƣợc tăng cƣờng đó là khả năng hoạt động liên mạng giữa các mạng LAN không dây khác nhau.
11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tuy nhiên, mạng LAN không dây hiện nay có khả năng hoạt động liên mạng rất ít, do vậy các nghiên cứu đang đƣợc phát triển để hổ trợ khả năng hoạt động liên mạng. Mạng LAN không dây là một phần thiết yếu của truyền thông không dây, nó không chỉ cung cấp kết nối không dây tới các thiết bị mà còn là môi trƣờng để truyền dẫn dữ liệu tới các mạng khác. Các mạng LAN không dây dựa trên chuẩn của hai tổ chức chuẩn hóa trên thế giới: Viện tiêu chuẩn truyền thông Châu âu (ETSI) và Viện Kỹ thuật Điện - Điện tử (IEEE). Vì mạng LAN không dây trở thành nhu cầu ngày càng phát triển, nên yêu cầu về băng thông cũng đƣợc mở rộng, và cần phải phát triển mạng LAN không dây mới nhƣ HIPPERLAN/2 và IEEE 802.1 Khái niệm mạng LAN không dây.
Mạng LAN không dây là hệ thống truyền thông mềm dẻo thực hiện cho việc mở rộng, hay lựa chọn mạng LAN. Truyền thông dƣới hình thức sóng điện từ, truyền và nhận tín hiệu qua không khí, điều này đã làm giảm đáng kể sự cần thiết về kết nối. Do đó, các mạng LAN không dây kết hợp việc kết nối dữ liệu với thuê bao di động qua cấu hình đơn giản để cho phép các mạng nội bộ hoạt động. Trong nhiều năm qua, mạng LAN không dây đã phát triển mạnh về số lƣợng trên thị trƣờng, và công nghệ này trở nên có ích nhờ vào việc tăng công suất của các thiết bị cầm tay, các máy tính xách tay để truyền thông tin đến các Host trung tâm để xử lý.
Ngày nay mạng LAN không dây đã trở nên phổ biến và đƣợc coi nhƣ phƣơng tiện kết nối đa chức năng cho các doanh nghiệp. Thị trƣờng mạng LAN không dây ở Mỹ đạt tới ngƣỡng 1 tỷ đô la trên tổng thu nhập. Có 2 công nghệ điều chế chính dùng cho mạng LAN. Đó là công nghệ trải phổ và công nghệ ghép kênh theo tần số trực giao (OFDM).
Chuẩn tốc độ cao 802.11a sử dụng OFDM để loại bỏ phading đa đƣờng, các chuẩn tốc độ thấp 802.11b sử dụng công nghệ trải phổ, còn chuẩn 802.11g sử dụng cả công nghệ OFDM và công nghệ trải phổ để tƣơng thích với các phiên bản trƣớc. 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Kỹ thuật trải phổ: Kỹ thuật trãi phổ là kỹ thuật truyền dẫn có băng tần phát lớn hơn nhiều lần so với băng tần tín hiệu gốc thông qua việc sử dụng điều chế tín hiệu gốc với mã giả nhiễu có độ rộng phổ lớn hơn nhiều độ rộng phổ của tín hiệu gốc. Mã giả nhiễu độc lập với tín hiệu gốc. Tại nơi thu tín hiệu đƣợc "giải trải phổ" sử dụng mã giả nhiễu đƣợc đồng bộ với nơi phát.
Trong các hệ thống thông tin trải phổ (Spread Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu đƣợc mở rộng, thông thƣờng hàng trăm lần trƣớc khi đƣợc phát. Khi chỉ có một ngƣời sử dụng trong băng tần trải phổ, sử dụng nhƣ vậy không có hiệu quả. Tuy nhiên ở môi trƣờng nhiều ngƣời sử dụng, tất cả có thể dùng chung một băng tần trải phổ và hệ thống sử dụng băng tần có hiệu suất cao hơn mà vẫn duy trì đƣợc các ƣu điểm của trải phổ. Một hệ thống thông tin đƣợc coi là trải phổ nếu: Tín hiệu đƣợc phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát thông tin.
Trải phổ đƣợc thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu. Có 3 kiểu hệ thống trải phổ cơ bản: Trải phổ theo chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct Sequency Spreading Spectrum). Trải phổ theo nhảy tần (FHSS: Frequency Hopping Spreading Spectrum). Trải phổ theo nhảy thời gian (THSS: Time Hopping Spreading Spectrum) a, Trải phổ nhảy tần.
Chuỗi mã giả nhiễu pnt đƣợc đƣa tới bộ điều chế M-FSK để dịch tần số sóng mang của tín hiệu FSK tại tốc độ nhảy tần Rh. Tín hiệu đã truyền chiếm cùng một lúc nhiều tần số trong một chu kỳ Th ( Th = 1/Rh). Kỹ thuật FHSS chia độ rộng băng tần thành N kênh và nhảy tần giữa các kênh đó tuỳ thuộc vào chuỗi mã giả nhiễu PN. Tại các thời điểm nhảy tần, bộ cung cấp mã giả nhiễu cung 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cấp các tần số phù hợp với mã nhận dạng tần số (FW) và đƣa ra 1 trong 2 mũ n vị trí tần số fhi.
Bộ truyền và bộ nhận đƣa ra mẫu nhảy tần nhƣ nhau. fod dt Đ/c M-FSK Điều chế FH fhi pnt Mã FW PN RF Băng tần cơ sở Thông giải Hình: Trải phổ theo nhảy tần Nhảy bậc Tc Kênh fRF f fch WSS = N. fch Độ rộng băng tần ở bộ phát đƣợc xác định bởi khoảng nhảy từ tần số cao nhất đến tần số thấp nhất và bằng độ rộng băng tần cho mỗi bƣớc nhảy (fch). Đối với mỗi bƣớc nhảy đã cho băng tần chiếm nó sẽ đƣợc nhận dạng tới băng tần trong điều chế qui ƣớc M- FSK, bƣớc nhảy này nhỏ hơn nhiều so với Wss.
Tín hiệu FSSS là tín hiệu băng hẹp, năng lƣợng truyền đi đƣợc tập trung trên một 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Trị trung bình qua các bƣớc nhảy của phổ FH / M-FSK sẽ chiếm toàn bộ băng tần trải phổ. Bởi vì giải tần của một hệ thống FHSS chỉ phụ thuộc vào giải có thể điều chỉnh đƣợc, nó có thể bị nhảy qua rất nhiều băng tần trong hệ thống DSSS. Vì các bƣớc nhảy thƣờng do pha bị gián đoạn, nên việc giải điều chế không nhất quán đƣợc ở phía đầu thu.
Với tốc độ nhảy thấp sẽ có nhiều kí hiệu dữ liệu cho mỗi khoảng nhảy, và với tốc độ nhảy tần nhanh sẽ có rất nhiều bƣớc nhảy cho một kí hiệu dữ liệu. Trải phổ nhảy tần nhảy bậc giữa các kênh khác nhau trong quá trình truyền đơn. Ở Mỹ, FCC yêu cầu tối thiểu phải sử dụng 75 tần số và thời gian dừng của mỗi kênh tối đa là 45ms. Trải phổ nhảy tần trong 802.11 chỉ cung cấp tốc độ dữ liệu 1 Mbps đến 2 Mbps.
Trong trải phổ nhảy tần, thiết bị dịch chuyển xung quanh một tần số trung tâm không có thực gọi là "tần số nhảy". Việc nhảy này đƣợc thực hiện nhờ vào một dãy giả nhiễu ngẫu nhiên gọi là "mã trải phổ" để điều khiển bộ tần số dao động nội. Một bản sao của mã trải phổ này đƣợc dùng ở bộ thu để khôi phục lại thông tin cần thiết. Mặt khác, trải phổ theo nhảy tần truyền với tần số nhảy khác nhau sẽ bị bỏ qua bởi bộ lọc băng hẹp IF cũng nhƣ các tín hiệu băng rộng và nhiễu.11 hệ thống trải phổ theo nhảy tần có bƣớc nhảy điển hình là qua 79 kênh, tại tần số trung tâm là 2402,0 đến 2480,0 1 Mhz.
Nhà sản xuất có quyền lựa chọn tần số để tránh nhiễu do tần số đó đã đƣợc sử dụng. Chuẩn cho phép tới 78 bƣớc nhảy tần số (và cũng định nghĩa ra 3 tập hợp chuỗi 26 vectơ trực giao) với độ rộng phân cách tần số giữa các bƣớc nhảy là 6 Mhz. Thuật ngữ trực giao đƣợc hiểu là sẽ không xảy ra đụng độ giữa các tần số kề nhau hoặc trong một kênh giữa 2 tập hợp chuỗi. Tốc độ tối đa của dữ liệu đối với đƣờng truyền FHSS đạt đƣợc là 3Mbit/s (sử dụng điều chế 8FSK).
Hệ thống nhảy tần có thể sử dụng phƣơng thức nhảy tần nhanh hoặc nhảy tần chậm.11 quy định rằng hệ thống trải phổ theo nhảy tần phải nhảy ở mức tối thiểu đƣợc 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com quy định bởi từng quốc gia.