Chương 1: Nền tảng kỹ thuật phần cứng và phần mềm. Mạng không dây - Wireless Network. VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân 1. Lịch sử phát triển.
Kết nối không dây được xem là một công nghệ rất phát triển, mở ra một thời đại mới của công nghệ truyền thông. Sự ra đời của mạng không là thế kỷ 19 và cha đẻ là Guglielmo Marconi, người nổi danh trong thế giới công nghệ không dây. Năm 1894, khi Marconi bắt đầu việc thử nghiệm với sóng không dây (Radio) - hay còn gọi là sóng điện từ, mục đích của ông là tạo sóng và nhận biết sóng điện từ qua một khoảng cách dài [1]. Năm 1896, Marconi đã thành công và đạt được bằng sáng chế, ông đã thành lập công ty trách nhiệm hữu hạn về tín hiệu và điện báo không dây, nhà máy sản xuất máy thu thanh (Radio) đầu tiên trên thế giới.
Năm 1901, các tín hiệu đã được nhận từ bên kia Đại Tây Dương và vào năm 1905 tín hiệu không dây đầu tiên đã được gửi bằng cách sử dụng mã moóc (Morse) [1]. Công nghệ không dây được phát triển như là một công cụ hữu ích. Tín hiệu không dây để truyền dữ liệu qua một thiết bị đã được mã hoá phức tạp. Sự mã hoá này làm cho các truy cập không được phép tới mạng hầu hết là không thể thực hiện được.
Loại công nghệ này đã được giới thiệu lần đầu tiên trong chiến tranh thế giới lần thứ 2 khi mà quân đội Mỹ bắt đầu việc gửi các sơ đồ trận đánh qua các tuyến quân địch và khi các tàu hải quân đào tạo các hạm đội của họ từ bờ biển này tới bờ biển kia. Nhiều trường học và công ty đã nghĩ rằng nó có thể phát triển mạng tin học của họ bằng cách phát triển mạng cục bộ (LAN) sử dụng mạng LAN không dây. Mạng LAN không dây đầu tiên đưa ra năm 1971 khi các môn khoa học mạng về các truyền thông không dây tại trường đại học Hawaii với Phan Nguyên Bình K9T3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ 11 mục đích nghiên cứu được gọi là ALOHNET [1]. Hình học Topo hình sao của hệ thống bao gồm bảy máy tính được triển khai qua 4 đảo để kết nối với máy tính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng đường dây điện thoại.
Và vì vậy, công nghệ không dây, như chúng ta biết, bắt đầu cuộc hành trình của nó tới mọi nhà, mọi lớp học và các công ty trên toàn thế giới. VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân Đến những năm 1990, đã xuất hiện các hệ thống điện thoại di động. Các hệ thống này sử dụng công nghệ không dây để tiến hành thực hiện kết nối giữa các người sử dụng với nhau thông qua các trạm tiếp sóng. Mỗi hệ thống điện thoại di động sử dụng các phương thức truy nhập mạng và sử dụng kênh truyền thông khác nhau.
Ở Mỹ hệ thống điện thoại di động được sử dụng là CDMA và TDMA[2]. CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi. Những người sử dụng nói trên được phân biệt lẫn nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến được dùng lại ở mỗi điện thoại trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (PN).
Được giới thiệu từ năm 1991, hệ thống GSM nhanh chóng trở nên phổ biến ở Châu Âu và Châu Á[3]. GSM là công nghệ mạng kỹ thuật số có sử dụng mã hóa để bảo đảm an toàn thông tin. Trước đây, nếu so sánh về mặt thiết bị, các điện thoại sử dụng GSM thường là nhỏ gọn hơn so với các điện thoại sử dụng công nghệ CDMA, điểm khác biệt nữa là các thuê bao được hệ thống GSM xác thực thông qua một thẻ SIM, thẻ này có chức năng cung cấp thông tin về thuê bao đồng thời cho phép người sử dụng có thể lưu trữ các thông tin về sổ địa chỉ trên thẻ này. Mô hình thiết bị GSM được mô tả trong hình sau: Phan Nguyên Bình K9T3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ 12 *Giải mã kênh.
: Giải mã âm thanh *Hủy khối. *Triệt tiêu nhiễu Bộ giải mã Bộ giải điều biến Bộ giải điều tần *Mã hóa kênh. : Bộ mã hóa Bộ điều biến Điều tần VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân Mã hóa *Chèn khối. âm thanh *Sinh nhiễu Bộ vi xử lý, đồng hồ, âm báo, hệ thống bus, bàn phím,.
SIM = Subscriber Identify Module Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM Năm 1998, một số hãng IBM, Intel, Nokia,. giới thiệu công nghệ không dây bluetooth để thay thế cho công nghệ sử dụng cáp nối truyền thống. Các thiết bị di động như điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân, máy tính xách tay và kể cả máy tính để bàn cũng có thể kết nối không dây sử dụng công nghệ bluetooth. Bluetooth hỗ trợ kết nối trực tiếp dễ dàng và nhanh chóng giữa các máy điện thoại, tạo ra một mạng đặc biệt (Ad hoc) để trao đổi thông tin[5].
Một số chuẩn của mạng không dây. WLAN chuẩn mạng không dây WiFi - 802.11 và đặc điểm kỹ thuật của nó như sau: Chuẩn Tốc độ Giải tần Chú thích IEEE 1 Mbps Chuẩn đầu tiên năm 1997. Đặc điểm gồm cả lựa 802.4 GHz chọn giải tần (Frequency Hopping) và mã hoã 2 Mbps tuần tự trực tiếp (Direct-Sequence Modulation) Chuẩn thứ hai 1999, nhưng sản phẩm theo Lên tới 802.11a 5 GHz chuẩn này không được đưa ra cho đến cuối năm 54 Mbps 2000. Phan Nguyên Bình K9T3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ 13 5.5 Mbps Chuẩn thứ 3.
Là chuẩn thiết bị phổ biến nhất 802.4 GHz 11 Mbps hiện nay. Lên tới Đã được chuẩn hoá và đang được sử dụng đồng 802.4 GHz 54 Mbps thời với 802.11b Bảng 1: Một số chuẩn 802.11 VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân Trong bảng trên, chuẩn IEEE 802.11g đang được sử dụng phổ biến trong các mạng không dây, các điểm truy nhập không dây thường hỗ trợ cả hai chuẩn này. Khi hai máy tính nối với nhau, có thể thiết lập mô hình mạng theo cách cả hai máy tính cùng nối với điểm truy nhập để điểm truy nhập quản lý các kết nối giữa hai máy này hoặc hai máy có thể nối trực tiếp với nhau. Hai mô hình kết nối ở trên sẽ được mô tả ở trong các chương tiếp theo.
Chuẩn Bluetooth – IEEE 802.15 – mô tả cách thức kết nối không dây trong phạm vi hẹp giữa các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth. Chuẩn Bluetooth hoạt động với tần số sóng 2.45GHz và hỗ trợ trao đổi dữ liệu lên tới 720kbps. Tại sao lại chọn mạng không dây. Khả năng di động.
Điểm nổi bật để lựa chọn hệ thống không dây chính là khả năng lưu động (Mobile) trong phạm vi cho phép để kết nối với hệ thống mạng thông qua một kênh không dây. Ví dụ, với hệ thống mạng không dây, người sử dụng có thể làm việc tốt ở mọi nơi trong vùng phủ sóng: một lập trình viên có thể làm việc từ trong thư viện, phòng trà, công viên,. trong phạm vi phủ sóng của các trạm cơ sở. Dễ dàng và nhanh chóng phát triển.
Giống như tất cả các mạng máy tính, mạng không dây chuyển đổi dữ liệu thông qua môi trường truyền dẫn. Môi trường truyền Phan Nguyên Bình K9T3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ 14 chính là dạng sóng điện từ. Để thích hợp cho việc sử dụng mạng không dây, môi trường truyền phải bao phủ được một vùng rộng để các máy trạm có thể làm việc tốt khi di chuyển trong vùng được bao phủ. Hai công nghệ được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay là tia hồng ngoại và sóng không dây.
Hầu hết các máy tính hiện nay đều VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân có cổng hồng ngoại, cho phép kết nối nhanh chóng tới máy in hay thiết bị ngoại vi khác. Tuy nhiên, ánh sáng hồng ngoại có giới hạn, nó dễ bị chặn bởi các bức tường, các vách ngăn làm việc hoặc các kiến trúc văn phòng. Trong khi sóng không dây có thể xuyên qua các vật liệu đó, nên nó được sử dụng rộng rãi hơn. Lợi điểm mạng không dây là tính mềm dẻo, cho phép triển khai nhanh chóng.
Để kết nối các người sử dụng, mạng không dây cần thiết lập một hoặc một số trạm phát sóng, cung cấp môi trường kết nối cho các thiết bị đầu cuối. Về mặt kiến trúc hạ tầng của mạng không dây, thì chất lượng kết nối đối với một người dùng hay đối với với nhiều người dùng là tương tự như nhau. Một khi kiến trúc hạ tầng đã được xây dựng xong thì việc thêm người sử dụng hầu như chỉ là việc khai báo để xác thực quyền truy nhập. Chính vì tính mềm dẻo này mà mạng không dây được triển khai phổ biến ở các nơi công cộng như nhà ga, bến tàu, sân bay, các quán cafe,.
Chi phí thấp. Trong một vài trường hợp, chi phí sẽ giảm đáng kể khi sử dụng mạng không dây. Ví dụ: Thiết bị 802.11 có thể dễ dàng tạo cầu kết nối giữa 2 toà nhà. Việc cài đặt mạng không dây có chi phí thấp hơn hẳn đối với việc thuê một cáp truyền dẫn hay lắp đặt cáp nối giữa hai toà nhà này.
Phan Nguyên Bình K9T3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ 15 1. Các thành phần mạng không dây. Mạng không dây bao gồm 4 thành phần vật lý: VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân Access Hệ thống phân phối point Trạm không dây Hình 2: Các thành phần của mạng không dây Điểm truy nhập (Access Point). Là thiết bị cầu nối, thi hành chức năng kết nối thiết bị không dây với hệ thống hạ tầng mạng hữu tuyến.
Hệ thống phân phối (Distribute System). Khi nhiều điểm truy cập được kết nối với nhau để tạo ra một miền bao phủ rộng, chúng phải kết nối với nhau để có thể theo dõi được sự di chuyển của trạm di động. Hệ thống phân phối là một mạng Backbone các thành phần logic của mạng không dây để chuyển tiếp các gói tin đến trạm đích. Thông thường, mạng Ethernet được sử dụng để làm môi trường truyền trong công nghệ mạng Backbone này.
Môi trường không dây (Wireless Medium). Để chuyển các gói tin từ trạm tới trạm, mạng không dây cần sử dụng một môi trường, môi trường đó là sóng không dây (Radio Frequency - RF).