Mở đầu Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một thành phần không thể thiếu đối với nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ dùng để chia sẻ tài nguyên trong đơn vị cho đến hệ thống mạng toàn cầu như Internet. Các hệ thống mạng hữu tuyến và vô tuyến đang ngày càng phát triển và phát huy vai trò của mình. Mặc dù mạng không dây đã xuất hiện từ nhiều thập niên nhưng cho đến những năm gần đây, với sự bùng nổ các thiết bị di động thì nhu cầu nghiên cứu và phát triển các hệ thống mạng không dây ngày càng trở nên cấp thiết. Nhiều công nghệ, phần cứng, các giao thức, chuẩn lần lượt ra đời và đang được tiếp tục nghiên cứu và phát triển.
Mạng không dây có tính linh hoạt cao, hỗ trợ các thiết bị di động nên không bị ràng buộc cố định về phân bố địa lý như trong mạng hữu tuyến. Ngoài ra, ta còn có thể dễ dàng bổ sung hay thay thế các thiết bị tham gia mạng mà không cần phải cấu hình lại toàn bộ topology của mạng. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của mạng không dây là khả năng bị nhiễu và mất gói tin so với mạng hữu tuyến. Bên cạnh đó, tốc độ truyền cũng là vấn đề rất đáng quan tâm.
Hiện nay, những hạn chế trên đang dần được khắc phục. Những nghiên cứu về mạng không dây hiện đang thu hút các viện nghiên cứu cũng như các doanh nghiệp trên thế giới. Với sự đầu tư đó, hiệu quả và chất lượng của hệ thống mạng không dây sẽ ngày càng được nâng cao, hứa hẹn những bước phát triển trong tương lai.2 Phân loại mạng không dây Đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy mô và phạm vi triển khai tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến: WPAN IEEE 802.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây Trong các hệ thống mạng hữu tuyến, dữ liệu được truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác thông qua các dây cáp hoặc thiết bị trung gian. Còn đối với mạng không dây, các thiết bị truyền và nhận thông tin thông qua sóng điện từ, sóng radio hoặc tín hiệu hồng ngoại.
Trong WLAN và WMAN thì sóng radio được sử dụng rộng rãi hơn. Tín hiệu được truyền trong không khí trong một khu vực gọi là vùng phủ sóng. Thiết bị nhận chỉ cần nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị phát thì sẽ nhận được tín hiệu.4 Vài nét về một số mạng không dây 1.1 WPAN Kể từ khi Bluetooth được triển khai, đã có rất nhiều lời bàn luận về các mạng vùng cá nhân không dây. Hầu hết các mối quan tâm đối với mạng PAN đều liên quan đến việc sử dụng nó trong các điện thoại di động thông minh, chẳng hạn như để đồng bộ hoá với phần mềm máy tính hoặc để sử dụng các tai nghe không dây.
Nó cũng bắt đầu được sử dụng cho các thiết bị như các tai nghe có gắn micro không dây, với việc truyền âm thanh số cung cấp âm thanh rõ nét. Việc triển khai công nghệ Bluetooth hiện nay có xu hướng sử dụng nó như một sự thay thế cáp ngoại vi cho một số lượng hạn chế các thiết bị, hơn là một công cụ nhằm cho phép một số lượng lớn các thiết bị trong nhà hoặc văn phòng có thể giao tiếp trực tiếp. Những viễn cảnh dài hạn thì lớn hơn nhiều. Nhiều thiết bị gia đình có thể hưởng lợi từ kết nối không dây.
Chúng ta nói đến các bàn điều khiển trò chơi vốn có 4 thể trò chuyện vô tuyến với các router, các hộp truyền tín hiệu số vốn có thể truyền tín hiệu TV số tới máy tính hoặc tới nhiều màn hình trong nhà, các máy chủ đường truyền vốn có thể phát quảng bá vô tuyến âm nhạc tới các bộ tai nghe tuỳ ý nằm trong phạm vi truyền, các máy ảnh vốn có thể giao tiếp trực tiếp với các máy in và các đầu chơi MP3 cầm tay vốn có thể gửi tệp âm nhạc tới hệ thống âm thanh tại nhà. Đây là các loại ứng dụng liên thông mà những người tiêu dùng hàng điện tử mơ. Nhưng Bluetooth không đủ nhanh cho các ứng dụng video, và chắc chắn là không bao giờ. Bluetooth hiện nay chỉ có khả năng truyền với tốc độ 1 đến 2 Mbit/s trong một phạm vi khoảng 10m với một công suất ở đầu ra khoảng 100mW.
Như vậy là quá tốt cho âm thanh và cho máy in và các thiết bị nhập nhưng TV số đòi hỏi một tốc độ tối thiểu 7Mbit/s. Nếu muốn truyền tín hiệu TV độ phân giải cao, phải cần một hệ thống có khả năng xử lý 20-24Mbit/s. Công nghệ xuất sắc hiện nay cho các mạng vùng cá nhân là UWB, còn được biết đến với cái tên 802. Đây được coi là công nghệ PAN mà tất cả các công nghệ PAN khác phải chịu khuất phục.
Lý do chúng được quan tâm đến vậy là vì UWB có rất nhiều tiềm năng. UWB truyền những đoạn dữ liệu cực ngắn ít hơn một nanô giây-qua một dải phổ rộng. Trong những khoảng cách rất ngắn, công nghệ UWB có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 1Gbit/s với một nguồn công suất thấp (khoảng 1mW). Với dải phổ rộng của nó, UWB ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi suy luận méo hơn các công nghệ không dây, và bởi vì công suất truyền thấp như vậy, nó gây ra rất ít nhiễu trong các thiết bị khác.
Phạm vi dự tính của nó chỉ khoảng 10m và vì các vấn đề về chuẩn của nó, người ta dự tính rằng công nghệ UWB sẽ có một vị trí trong cả phiên bản không dây của USB và trong sự lặp lại tiếp theo của công nghệ không dây. Dự báo của Intel và những người ủng hộ UWB khác là UWB sẽ hoạt động như một loại lớp vận chuyển đa năng cho các ứng dụng không dây phạm vi ngắn. Trong dự báo này, một phiên bản tương lai của Bluetooth sử dụng UWB như lớp kiểm soát truy nhập đường truyền và vận chuyển của nó, cũng giống như sử dụng USB không dây. Các giao thức cấp cao hơn đảm trách việc triển khai cụ thể ứng dụng.
UWB được xem là một thành phần cốt lõi của thế giới được kết nối không dây, được điều khiển bởi các chuẩn mở vốn cho phép tất cả các thiết bị giao tiếp với nhau. ở phạm vi ngắn 5 Công nghệ UWB có thể được sử dụng trong WPAN với những vai trò: • Thay cáp IEEE1394 nối giữa thiết bị điện tử đa phương tiện dân dụng như máy quay phim, máy chụp hình số, thiết bị phát MP3. • Thiết lập tuyến bus chung không dây tốc độ cao nối giữa PC với thiết bị ngoại vi, gồm máy in, máy quét và thiết bị lưu trữ gắn ngoài. • Thay cáp và Bluetooth trong các thiết bị thế hệ mới, như điện thoại di động 3G, kết nối IP/UPnP cho thế hệ thiết bị di động/điện tử dân dụng/máy tính dùng IP.
• Tạo kết nối không dây tốc độ cao cho thiết bị điện tử dân dụng, máy tính và điện thoại di động. Hình 1 : Mạng WPAN 1.2 WLAN Wireless LAN (Wireless Local Area Network) sử dụng sóng điện từ (thường là sóng radio hay tia hồng ngoại) để liên lạc giữa các thiết bị trong phạm vi trung bình. So với Bluetooth, Wireless LAN có khả năng kết nối phạm vi rộng hơn với nhiều vùng phủ sóng khác nhau, do đó các thiết bị di động có thể tự do di chuyển giữa các vùng với nhau. Phạm vi hoạt động từ 100m đến 500m với tốc độ truyền dữ liệu trong khoảng 1Mbps-54Mbps (100Mbps) 6 1.3 WMAN (công nghệ WiMax) WiMax là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access có nghĩ là khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba.
Công nghệ WiMax, hay còn gọi là chuẩn 802.16 là công nghệ không dây băng thông rộng đang phát triển rất nhanh với khả năng triển khai trên phạm vi rộng và được coi là có tiềm năng to lớn để trở thành giải pháp “dặm cuối” lý tưởng nhằm mang lại khả năng kết nối Internet tốc độ cao tới các gia đình và công sở. Trong khi công nghệ quen thuộc Wi-Fi (802.11a, b và g) mang lại khả năng kết nối tới các khu vực nhỏ như trong văn phòng hay các điểm truy cập công cộng hotspot, công nghệ WiMax có khả năng phủ sóng rộng hơn, bao phủ cả một khu vực thành thị hay một khu vực nông thôn nhất định. Công nghệ này có thể cung cấp với tốc độ truyền dữ liệu đến 75 Mbps tại mỗi trạm phát sóng với tầm phủ sóng từ 2 đến 10 km. Với băng thông như vậy, công nghệ này có đủ khả năng để hỗ trợ cùng lúc (thông qua một trạm phát sóng đơn lẻ) khả năng kết nối của hơn 60 doanh nghiệp với tốc độ kết nối của đường T1/E1 và hàng trăm gia đình với tốc độ kết nối DSL.
Mô hình ứng dụng WiMAX Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng: - Mô hình ứng dụng cố định - Mô hình ứng dụng di động. a) Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE. Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tương tự như chảo thông tin vệ tinh.
7 Hình 2 : Mô hình ứng dụng cố định của WIMAX Tiêu chuẩn IEEE 802.16 công bố năm 2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất nhiên tín hiệu thu không khỏe bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (theo quy định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz. Độ rộng băng tầng là 3,5MHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang).
WiMAX cố định có thể phục vụ cho các loại người dùng (user) như: các xí nghiệp, các khu dân cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của mạng thông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS. Về cách phân bố theo địa lý, các user thì có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu vùng xa khó đưa mạng cáp hữu tuyến đến đó. Sơ đồ kết cấu mạng WiMAX được đưa ra trên hình 2. Trong mô hình này bộ phận vô tuyến gồm các trạm gốc WiMAX BS (làm việc với anten đặt trên tháp cao) và 8 các trạm phụ SS (SubStation).