Chương 1 Tổng quan về tối ưu mạng Xã hội càng phát triển nhu cầu truyền thông của con người ngày càng cao, mọi người muốn mình có thể được kết nối với thế giới vào bất cứ lúc nào, từ bất cứ nơi đâu. Đó chính là lý do mạng không dây ra đời và liên tục được tập trung nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm qua. Do những lợi ích về tính linh hoạt và tiện lợi khi sử dụng nên các chuẩn không dây ngày càng được ứng dụng phổ biến, mỗi chuẩn kỹ thuật đều có những ưu và nhược điểm về phạm vi phủ sóng, tốc độ truyền dữ liệu, yêu cầu về thời gian thực,. Tuỳ từng yêu cầu cụ thể mà chúng ta sử dụng các kỹ thuật khác nhau.
Hiện nay, hệ thống mạng không dây đã được triển khai rộng rãi nhất trên toàn thế giới. Thành công của các mạng không dây do tính hiệu quả, giá thành rẻ, dễ dàng lắp đặt, triển khai mà vẫn đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu khá cao. Ra đời trong bối cảnh nhu cầu liên lạc giao tiếp xã hội ngày càng cao, các ứng dụng truyền thông đa phương tiện đang khẳng định vai trò và ý nghĩa quan trọng của mình một cách mạnh mẽ. Các ứng dụng truyền thông đa phương tiện xuất hiện ở nhiều nơi, nhiều lúc và trong nhiều lĩnh vực, từ đời sống thường nhật, giao tiếp liên lạc, giải trí và giáo dục: VoIP, Movie Streaming, Video Conference,.
Do đó sự kết hợp giữa tính linh hoạt và tiện lợi của mạng không dây và nhu cầu sử dụng lớn của các ứng dụng đa phương tiện trở thành một xu hướng tất yếu, đầy tiềm năng. Với những tiến bộ của công nghệ hình ảnh, âm thanh cùng với mong muốn của người dùng thì các ứng dụng đa phương tiện luôn luôn có nhu cầu sử dụng đường truyền cả về tốc độ và chất lượng vượt trước khả năng đáp ứng của phương tiện. Đây chính là vấn đề mà bài toán tối ưu mạng cần phải giải quyết.1 Mạng không dây 1.1 Khái niệm Mạng không dây (Wireless Network ) là một khái niệm rất rộng, nó tương tự như mạng có dây mà chúng ta đã biết nhưng có một điểm khác nhau quan trọng là mạng không dây dùng sóng để làm phương tiện truyền dẫn chủ yếu. Nếu sự phân loại của mạng có dây dựa vào quy mô hoạt động cũng như phạm vi ứng 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dụng như: mạng LAN (Local Area Network ), WAN (Wide Area Networks),.thì đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy mô và phạm vi phủ sóng tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến đó là mạng WPAN (Wireless Personal Area Network ) theo chuẩn IEEE 802.15 dành cho mạng cá nhân, WLAN (Wireless Local Area Network) IEEE 802.11 dành cho mạng cục bộ, WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) IEEE 802.16 dành cho mạng đô thị và mạng WWAN (Wireless Wide Area Networks) IEEE 802.20 cho mạng diện rộng.
Sau đây tác giả sẽ giới thiệu tóm tắt một số đặc điểm chính của các mạng không dây [9, 17].1 Mạng cá nhân không dây Công nghệ Bluetooth chỉ được truyền thông trong mạng WPAN. Mặc dù nó đã được phát triển từ giữa những năm 1990, nhưng mãi đến năm 2002 nó mới trở nên thông dụng ở các thiết bị từ máy tính xách tay đến các thiết bị hỗ trợ cá nhân không dây. Công nghệ Bluetooth hiện đang có xu hướng sử dụng thay thế cáp ngoại vi cho một số các thiết bị, hơn là công cụ nhằm cho phép một số lượng lớn các thiết bị trong nhà hoặc văn phòng cho phép giao tiếp trực tiếp với nhau không cần dây cáp. Viện công nghệ Điện và Điện tử IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã đưa ra chuẩn 802.15 và được sử dụng trong mạng WPAN với các tốc độ truyền dữ liệu khác nhau : 802.1 với tốc độ truyền dữ liệu trung bình, trong khi 802.3 có tốc độ truyền dữ liệu cao và 802.4 có tốc độ truyền thấp.1 đặc tả công nghệ Bluetooth đã được thiết kế để cho phép kết nối không dây băng thông hẹp, cho phép các thiết bị máy tính xách tay, chuột, bàn phím, máy in, tai nghe, điện thoại di động,.
truyền thông với nhau [34].2 Mạng cục bộ không dây WLAN là một mạng cục bộ kết nối hai hay nhiều máy tính với nhau thông qua việc sử dụng sóng hồng ngoại hoặc sóng vô tuyến để truyền nhận dữ liệu [68]. WLAN hiện nay đã được ứng dụng rộng rãi trong các tòa nhà, trường học, bệnh viện, công ty và công cộng,.Có hai công nghệ chính được sử dụng để truyền thông trong WLAN là truyền thông bằng tia hồng ngoại hoặc truyền thông bằng sóng vô tuyến, thông thường thì sóng radio được dùng phổ biến hơn vì nó truyền xa hơn, lâu hơn, rộng hơn, và có băng thông cao hơn. LAN cũng có hai dạng kiến trúc là WLAN có cơ sở hạ tầng (sử dụng các Access Point hoặc trạm cơ sở Base Station) để kết nối phần mạng không dây với phần mạng có dây truyền thống và mạng không có cơ sở hạ tầng (mạng Ad-hoc) [72]. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mạng WLAN có ưu điểm khi truy cập mạng không cần phải có dây cáp mà chỉ cần một điểm truy cập mạng (Access Point kết nối với Internet) nên việc tạo ra một mạng không dây là nhanh chóng và đơn giản đối với người sử dụng.
Nó cho phép người dùng có thể dễ dàng truy xuất tài nguyên từ bất cứ nơi đâu trong vùng phủ sóng mạng (một tòa nhà hay các văn phòng trong công ty,. Đặc biệt hiện nay các thiết bị di động nhỏ và dễ dàng di chuyển như PDA, máy tính xách tay có hỗ trợ bộ thu phát vô tuyến ngày càng được sử dụng nhiều thì đây là một điều vô cùng thuận lợi. Khả năng linh động của mạng không dây được thể hiện rõ nhất ở việc người dùng có thể truy cập mạng ở bất cứ nơi đâu. Không giống như mạng có dây truyền thống, để thiết lập mạng chúng ta cần có những tính toán cụ thể cho từng mô hình rất phức tạp thì với mạng không dây, chỉ cần các thiết bị tuân theo một chuẩn nhất định và một điểm truy cập, hệ thống mạng đã có thể hoạt động bình thường.
Với mạng không dây, khi có thêm các nút mới gia nhập mạng, điều đó rất là dễ dàng và tiện lợi; chỉ cần bật bộ thu phát không dây trên thiết bị đó và kết nối. Nếu có thiên tai, hay một sự cố nào đó, việc một mạng có dây bị phá hủy, không thể hoạt động là điều hoàn toàn bình thường, gần như không thể tránh được. Trong những điều kiện như vậy, mạng không dây vẫn có thể hoạt động bình thường hoặc được thiết lập lại một cách nhanh chóng. Nhược điểm của WLAN là vấn đề an toàn và bảo mật dữ liệu trong mạng không dây.
Do truyền thông trong mạng không dây là truyền thông trong một môi trường truyền lan phủ sóng cho nên việc truy cập tài nguyên mạng trái phép là điều khó tránh khỏi. So với mạng có dây thì tính bảo mật của mạng không dây là kém hơn. Do đó, vấn đề bảo mật cho mạng không dây là vấn đề vô cùng quan trọng và được đặc biệt quan tâm. Vì các thiết bị sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông nên việc bị nhiễu, hiện tượng biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang (fading), tín hiệu bị suy giảm do tác động của các thiết bị khác như lò vi sóng ảnh hưởng của môi trường thời tiết là không tránh khỏi.
Các hiện tượng đó làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng. Chất lượng dịch vụ của mạng không dây kém hơn so với mạng có dây vì mạng không dây có tốc độ chậm hơn (chỉ đạt từ 1-10Mbit/s), độ trễ cao hơn, tỉ lệ lỗi cũng nhiều hơn (tỉ lệ lỗi là 10-4 so với 10-10 của mạng sử dụng cáp quang). Tuy vậy, theo một số chuẩn mới, ở một số môi trường truyền đặc biệt, việc truyền thông trong mạng không dây cũng có thể đạt được tốc độ cao hơn đáng kể, ví dụ như trong chuẩn 802.11n việc truyền thông có thể đạt tốc độ từ 100-200Mbit/s. Vấn đề chi phí cho các thiết bị của mạng WLAN có giá thành cao hơn khá nhiều so với các thiết bị mạng có dây, điều này là một trở ngại cho sự phát triển của mạng không dây.
Tiếp đó là vấn đề độc quyền trong các sản phẩm. Nhiều thiết bị và sản phẩm chỉ có thể hoạt động được nếu sử dụng phần cứng hoặc phần mềm của công ty sản xuất nào đó, và phải hoạt động theo quy định của quốc gia mà nó đang được sử dụng. Các tần số phát cũng được các quốc gia quy định nhằm tránh việc xung đột sóng vô tuyến của các mạng khác nhau. Do đó, việc sản xuất các sản phẩm cho mạng WLAN cần phải chú ý đến quy định của từng quốc gia.
Cuối cùng là phạm vi phủ sóng của mạng không dây, 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com các mạng không dây chỉ hoạt động trong phạm vi nhất định. Nếu ra khỏi phạm vi phát sóng của mạng thì chúng ta không thể kết nối mạng [68]. Song song với sự phát triển của mạng không dây, mạng WLAN được chia ra thành hai mô hình chính, đó là mô hình mạng không dây có cơ sở hạ tầng và mô hình mạng không dây không có cơ sở hạ tầng Ad-hoc. Các kiến trúc mạng này được đưa ra nhằm làm cho mạng không dây dần thoát khỏi sự phụ thuộc hoàn toàn vào mạng cơ sở hạ tầng.
Một trong những mô hình mạng được đề xuất đó chính là mạng Ad-hoc thường được viết tắt là MANET. Việc các mạng không dây ít phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng là một điều rất thuận lợi nhưng lại có những vấn đề khác đặt ra như tốc độ truyền thông không cao, mô hình mạng không ổn định như mạng có dây truyền thống do các nút mạng hay di chuyển, năng lượng cung cấp cho các nút mạng thường chủ yếu là pin.3 Mạng Ad-hoc Mạng Ad-hoc [72] là mạng bao gồm các thiết bị di động (máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) các thiết bị PDA hay các điện thoại thông minh tập trung lại trong một không gian nhỏ để hình thành liên kết nối ngang hàng giữa chúng. Các thiết bị này có thể trao đổi thông tin trực tiếp với nhau, không cần phải thông qua máy chủ quản trị mạng.