Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây. Trong vài trường hợp, các nút không dây hoàn toàn có thể hình thành một mạng WLAN độc lập (không có bất kỳ kết nối nào tới LAN có dây). Tất cả điều đó được đòi hỏi là cho mỗi nút có thể gửi và nhận dữ liệu từ các nút khác. Điều này có thể được làm bởi sử dụng các cấu trúc tương tự như các cấu trúc có dây đã được đề cập như cấu trúc Bus, Star, Ring.
Bus: cấu trúc này được dùng khi các nút không dây có thể nghe mọi thông tin được nói bởi các nút khác trong mạng Các nút trao đổi trực tiếp Hình 1.11: Mô hình WLAN dạng Bus Ring: có thể sử dụng ở những nơi mà các nút có thể gửi dữ liệu tới nút bên cạnh, nút bên cạnh có thể là nhận dữ liệu hoặc chuyển tiếp dữ liệu tới nút khác. Các nút trao đổi với nút bên Hình 1.12: Mô hình WLAN dạng Ring 12 Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây. Star: được thực hiện ở những nơi mà mỗi nút không dây có thể trao đổi trực tiếp với Hub trung tâm và từ Hub trung tâm chuyển thông tin tới nút bên cạnh. Các nút trao đổi với nút trung tâm Hình 1.13: Mô hình WLAN dạng star Sự lựa chọn của các cấu trúc mạng trên là tuỳ thuộc vào loại kỹ thuật không dây được sử dụng.
Với LAN radio sử dụng kỹ thuật trải phổ, cấu trúc Bus sẽ là tốt nhất vì sóng điện từ sẽ trải ra trên mỗi vùng và cho phép các nút nghe được từ mọi nút khác. Kỹ thuật dùng tín hiệu hồng ngoại có tính định hướng cao, thích hợp cho cấu trúc Star. Tuy nhiên, một bộ thu phát hồng ngoại có thể được hướng vào một điểm phản xạ thông thường (như điểm giữa của trần nhà trong một văn phòng) và tất cả các bộ thu phát phát tới và phản xạ tại cùng một điểm, ta cũng có thể sử dụng cấu trúc Bus. Từ các cấu trúc trên, ta có thể hình thành các mạng không dây hoàn chỉnh hoặc tích hợp với mạng hữu tuyến để hình thành mạng LAN dùng riêng cho một tổ chức hay một cá nhân nhất định.
13 Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây.5 Một số vấn đề kỹ thuật của mạng không dây.1 Khoảng cách truyền dẫn: Khoảng cách truyền dẫn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó tần số của sóng là yếu tố chính. Tuỳ theo từng dải tần mà khoảng cách truyền dẫn là khác nhau. - Dải sóng ngắn (3-30Mhz) hay dải HF: ở dải này, sóng bị phản xạ bởi tầng điện ly và bề mặt trái đất do đó chúng có thể đi được hàng nghìn dặm, vượt qua tốt các vật cản như các toà nhà, núi nên được dùng trong phát thanh quảng bá. - Dải sóng viba (tần số >3Ghz): bao gồm dải tần siêu cao (SHF) và dải tần cực cao (EHF) được dùng trong thông tin truyền thẳng (Line of sight), chúng không bị bẻ cong quanh bề mặt trái đất nên để đạt được các cự ly xa thì cần có các bộ lặp.
Sóng viba đi tốt qua vài vật cản nhưng bị chặn lại bởi các vật rắn hay cấu trúc kim loại. - Dải sóng ánh sáng (1011 Hz – 1016 Hz): hoạt động như dải viba nhưng bị hạn chế khoảng cách truyền dẫn. Khả năng xuyên qua các vật sẽ ít hơn do vậy chúng được dùng trong hệ thống thông tin vùng hẹp. Khoảng cách truyền dẫn còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như công suất máy phát, độ nhạy máy thu, loại anten được sử dụng, chất lượng đường truyền, chiều cao Anten, phương pháp điều chế, lượng nhiễu có mặt, điều kiện tầng khí quyển.
Với mạng WLAN, chúng ta quan tâm đến việc giữ ngắn khoảng cách truyền dẫn như dùng tần số cao, công suất thấp và Anten được thiết kế để giới hạn khoảng cách. 14 Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây.2 Kỹ thuật song công: kỹ thuật song công là kỹ thuật giúp mạng WLAN hoạt động theo 2 chiều: chiều xuống downstream và chiều lên – upstream. Trong các hệ thống WLAN hiện nay tồn tại 2 kỹ thuật song công: • Chia theo tần số ( Frequency Division Duplexing FDD): Kỹ thuật này chia di tần số sử dụng ra làm 2 kênh riêng biệt, một kênh cho chiều xuống và một kênh cho chiều lên. • Chia theo thời gian ( Time Division Duplexing - TDD ): Kỹ thuật này mới hơn, cho phép lưu lượng thông theo 2 chiều trong cùng một kênh, nhưng tại các khe thời gian khác nhau.
Việc lựa chọn kỹ thuật nào, FDD hay TDD, phụ thuộc vào mục đích sử dụng chính của hệ thống: ứng dụng đối xứng ( thoại - voice ) hoặc không đối xứng ( dữ liệu - data). Kỹ thuật FDD sử dụng băng thông không hiệu quả đối với các ứng dụng dữ liệu. Trong hệ thống sử dụng kỹ thuật FDD, băng thông cho mỗi chiều được phân chia cố định. Nếu lưu lượng chỉ lưu thông theo chiều xuống (downstream ), ví dụ như xem các trang Web, thì băng thông của chiều lên (upstream ) được sử dụng rất ít.
Điều này không xảy ra khi hệ thống được sử dụng cho các ứng dụng thoại: hai người nói chuyện thường nói nhiều như nghe, do đó băng thông của hai chiều lên, xuống được sử dụng xấp xỉ như nhau. Đối với các ứng dụng truyền dữ liệu tốc độ cao hoặc ứng dụng hình thì chỉ có băng thông chiều xuống được sử dụng, còn chiều lên gần như không được sử dụng. Đối với kỹ thuật TDD, số lượng khe thời gian cho mỗi chiều thay đổi thường xuyên. Khi lưu lượng chiều lên nhiều, số lượng khe thời gian dành cho chiều lên sẽ được tăng lên, và ngược lại.
Với sự giám sát số lượng khe thời gian cho mỗi 15 Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây. chiều, hệ thống sử dụng kỹ thuật TDD hỗ trợ cho sự bùng nổ thông lượng truyền dẫn đối với cả 2 chiều. Nếu một trang Web lớn đang được tải xuống thì các khe thời gian của chiểu lên sẽ được cấp phát cho chiều xuống. Nhược điểm chủ yếu của kỹ thuật TDD là việc thay đổi chiều của lưu lượng tốn thời gian, việc cấp phát khe thời gian là vấn đề phức tạp cho hệ thống phần mềm.
Hơn nữa, kỹ thuật TDD yêu cầu sự chính xác về thởi gian. Tất cả các máy trạm trong khu vực của một hệ thống sử dụng kỹ thuật TDD cần có một điểm thời gian tham khảo để xác định chính xác các khe thời gian. Điều này giới hạn phạm vi địa lý bao phủ đối với các hệ thống điểm-tới-đa điểm.6 Bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 a/b/g:: Bộ tiêu chuẩn 802.11 cho mạng LAN không dây do viện kỹ sư điện và điện tử Mỹ (IEEE) phát triển với các chuẩn 802.11 đâu tiên vào năm 1993. Bộ tiêu chuẩn này quy định các tiêu chuẩn về tín hiệu và giao thức nhằm đảm bảo tính tương thích cho các thiết bị mạng không dây.
Nhờ bộ tiêu chuẩn này mà sự phát triển của WLAN có bước nhảy vọt trong những năm gần đây. Sau khi phát triển tiêu chuẩn 802.11 lần đầu tiên, IEEE tiếp tục cho ra đời các chuẩn 802.11g là những chuẩn đang được sử dụng trong thời điểm hiện nay. Bảng dưới tổng hợp một số thông tin cơ bản liên quan đến các chuẩn này.11 là họ các chuẩn WLAN thời kỳ đầu, tốc độ truyền truyền dữ liệu từ 1- 2Mbps.11a là chuẩn cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao 54Mbps, hoạt động ở băng tần 5GHz. Do hoạt động ở băng tần cao cho phép giảm bớt một số vấn 16 Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây.
đề về nhiễu so với khi hoạt động ở băng tần 2,4GHz. Tuy nhiên tại một số quốc gia, băng tần 5GHz bị cấm để tránh xung đột với các hệ thống công cộng cộng. Các thiết bị AP hoạt động chế độ Turbo mode có thể lên tới 108Mbps.11b là chuẩn cho phép truyền dữ liệu tốc độ 11Mbps, hoạt động ở băng tần 2,4Ghz. Với băng tần này, chuẩn 802.11b được phát triển rất rộng rãi trên thế giới.11g: chuẩn này được phát triển từ chuẩn 802.11b, tương thích được với 802.
Nó hoạt động ở băng tần 2,4GHz, cho phép truyền dữ liệu tối đa là 54Mbps. Chuẩn này đang được sử dụng rộng rãi tương tự như chuẩn 802.11g truyền WLAN IEEE phê chuẩn 1997 1999 1999 2003 Công nghệ trải phổ DSSS/FHSS OFDM DSSS DSSS/OFDM Tốc độ tối đa 2 Mbps 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps Tần số 2.1: So sánh giữa các chuẩn IEEE 802.11b, hiện nay là lựa chọn phổ biến nhất cho việc kết nối mạng không dây. Các mạng “b” hoạt động ở phổ tần vô tuyến 2,4Ghz. Phổ này bị chia sẻ bởi các thiết bị không được cấp phép như điện thoại không dây, lò vi sóng, đây là những nguồn nhiễu tiềm năng.
Các thiết bị “b” có phạm vi hiệu lực trong nhà từ 100 đến 150 feet (từ 30,48m – 45,72m) và hoạt động ở tốc độ dữ liệu lý thuyết tối đa là 11Mbps, nhưng trên thực tế chúng chỉ đạt thông lượng tối đa từ 4 đến 6 Mbps.11b không đủ nhanh để truyền những hình ảnh có độ nét cao. Lợi thế chính của 802.11b là chi phí phần cứng thấp. 17 Chương 1- Tìm hiểu công nghệ mạng không dây.11a hoạt động ở phổ vô tuyến 5Ghz. Tốc độ lý thuyết tối đa của nó là 54Mbps, nhưng thực tế chỉ đạt được từ 21 – 22 Mbps.
Phạm vi hoạt động của nó trong nhà ngắn hơn phạm vi của chuẩn “b” chỉ từ 25 – 75 feet (từ 7,62m đến 22,86m). Nhưng chuẩn “a” hoạt động tốt trong khu vực đông đúc, với số lượng kênh không gối lên nhau trong dải 5 Ghz tăng. Một lợi ích mà chuẩn 802.11a mang lại là băng thông hoạt động tương đối lớn cho phép truyền hình ảnh và những tập tin lớn trở nên dễ dàng. Gần đây chuẩn 802.11g được phê duyệt, hoạt động trong dải tần số 2,4 G hz như những chuẩn “b” nhưng với tốc độ dữ liệu bằng tốc độ của chuẩn “a” 54Mbps.
Giống các sản phẩm theo chuẩn “b”, các thiết bị theo chuẩn “g” có một phạm vi hoạt động trong nhà từ 100-150 feet. Tốc độ cao của chuẩn “g” cũng giúp cho việc truyền hình ảnh và âm thanh trở nên dễ dàng.11g được thiết kế để tương thích ngược với chuẩn 802.11b và cùng chia sẻ phổ 2,4 Ghz. Việc này làm cho các sản phẩm của 2 chuẩn này có thể phối hợp hoạt động được với nhau. Dẫn đến các nhà sản xuất cho ra đời các sản phẩm kết hợp của “a” và “g”.
Khi khoảng cách đến Access Point càng xa thì các sản phẩm chuẩn 802.11 chạy với tốc độ giảm xuống để duy trì kết nối.11g có đặc điểm truyền sóng giống như 802.11b vì nó cũng truyền trên băng tần 2,4 Ghz.