Đồ án Nghiên cứu công nghệ mạng không dây

bằng cách giảm số xung đột. Việc sử dụng RTS/CTS không nên làm một cách cẩu thả, nó phải được cấu hình sau khi đã tìm hiểu cẩn thận về xung đột mạng, băng thông mạng, độ trễ, … Cấu hình RTS/CTS Có 3 thiết lập về RTS/CTS trên các AP: On Off On with Threshold. Khi RTS/CTS được bật lên, mọi gói truyền qua mạng không dây sẽ được thông báo quảng bá cho các node gữa node truyền và node nhận trước khi thực hiện truyền thực sự, tạo ra một lượng lớn overhead và làm giảm băng thông đáng kể. Thông thường, TS/CTS chỉ được sử dụng trong việc chẩn đoán lỗi mạng và chỉ khi các gói rất lớn truyền qua một mạng bị nghẽn (rất hiếm). Tuy nhiên, tính năng “On with Threshold” cho phép administrator điều khiển gói nào (có kích thước xác định được gọi là ngưỡng (Threshold) ) là được thông báo quảng bá bởi client truyền. Vì nghẽn thường xảy ra với các gói có kích thước lớn hơn là các gói nhỏ, bạn có thể thiết lập ngưỡng RTS/CTS để kích hoạt chỉ khi một node nào đó truyền gói có kích thước vượt qúa kích thước xác định. Thiết lập này cho phép bạn tùy biến cấu hình RTS/CTS cho thích hợp với luồng lưu thông dữ liệu của mạng và tối ưu băng thông trên WLAN đồng thời ngăn chặn các vấn đề như Hidden Node. 2.1.7.7 Modulation Modulation là chức năng của lớp vậy lý, là quá trình trong đó bộ thu/phát sóng vô tuyến chuẩn bị các tín hiệu số cho card mạng để truyền thông qua sóng vô tuyến. Modulation là quá trình thêm dữ liệu vào sóng mang bằng cách thay đổi biên độ, tần số hay pha của sóng mang theo một cách có điều khiển. Việc biết nhiều loại modulation được sử dụng trong WLAN là một điều hữu ích khi bạn đang cố gắng xây dựng một mạng tương thích với nhau theo từng bộ phận nhỏ. Ở tốc độ truyền cao hơn (như khi hệ thống sử dụng DRS) chỉ định sử dụng các kỹ thuật modulation khác để đạt được tốc độ truyền cao. Ví dụ, các thiết bị WLAN tương thích 802.11a và 802.11g chỉ định sử dụng Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) cho phép tốc độ lên đến 54Mbps, là một sự cải thiện đáng kể so với 11Mbps trong chuẩn 802.11b. 2.2 Các chuẩn thông dụng của WLAN Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng không dây, các chuẩn ( và đồng thời là các thiết bị ) mạng không dây lần lượt ra đời và ngày càng được nâng cấp, cải tiến. Những chuẩn đã ra đời sớm nhất như IEEE 802.11 đã trở nên phổ biến. Sau đó là HiperLAN, HomeRF, OpenAir và gần đây là Bluetooth. Mỗi chuẩn đều mang một số đặc tính, ưu điểm riêng của nó. 2.2.1 Các chuẩn IEEE 802.11 2.2.1.1 Nguồn gốc ra đời của IEEE 802.11 Viện kỹ thuật điện- điện tử Mỹ IEEE là tổ chức nghiên cứu, phát triển và cho ra đời nhiều chuẩn khác nhau liên quan đến mạng LAN: 802.3 cho Ethernet, 802.5 Token Ring, 802.3z 100BASE - T. IEEE được chia thành các nhóm phát triển khác nhau: 802.1, 802.2, Mỗi nhóm đảm nhận nghiên cứu về một lĩnh vực riêng. Cuối những năm 1980, khi mà mạng không dây bắt đầu được phát triển, nhóm 802.4 của IEEE nhận thấy phương thức truy cập token của chuẩn LAN không có hiệu quả khi áp dụng cho mạng không dây. Nhóm này đã đề nghị xây dựng một chuẩn khác để áp dụng cho mạng không dây. Kết quả là IEEE đã quyết định thành lập nhóm 802.11 có nhiệm vụ định nghĩa tiêu chuẩn lớp vật lý (PHY - Physical ) và lớp MAC (Medium Access Control) cho WirelessLAN. Hình 2.7: IEEE 802.11 và OSI Chuẩn đầu tiên mà IEEE cho ra đời là IEEE 802.11 vào năm 1997.Tốc độ đạt được là 2Mbps sử dụng phương pháp trải phổ trong băng tần ISM không quản lý ( băng tần dành cho công nghiệp, khoa học và y học). Tiếp sau đó là các chuẩn IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g. Và mới đây nhất là sự ra đời của chuẩn IEEE 802.11i và IEEE 802.11n đang chờ được phê duyệt. 2.2.1.2 IEEE 802.11b Kiến trúc , đặc trưng, và các dịch vụ cung cấp cơ bản của 802.11b giống với chuẩn ban đầu 802.11. Nó chỉ khác so với chuẩn ban đầu ở tầng vật lý. 802.11b cung cấp khả năng trao đổi dữ liệu cao hơn và kết nối hiệu quả hơn. Kỹ thuật mã hoá cho chuẩn 802.11 cung cấp tốc độ từ 1-2Mbps, thấp hơn tốc độ của chuẩn 802.3. Kỹ thuật duy nhất có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn là DSSS, được lựa chọn như là một chuẩn vật lý hỗ trợ tốc độ 1-2 Mbps và hai tốc độ mới là 5.5 và 11Mbps. Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent và Harris đề xuất cho IEEE một chuẩn được gọi là Complementary Code Keying. CCK sử dụng một tập 64 word các mã 8bit, do đó 6 bit có thể được đại diện bởi bất kỳ code word nào. Vì là một tập hợp những code word này có các đặc tính toán học duy nhất cho phép chúng được bên nhận nhận ra một cách chính xác với các kỹ thuật khác, ngay cả khi có sự hiện diện của nhiễu. Với tốc độ 5.5 Mbps sử dụng CCK để mã hoá 4 bit mỗi sóng mang, và với tốc độ 11 Mbps mã hoá 8 bit mỗi sóng mang. Cả hai tốc độ đều sử dụng QPSK làm kỹ thuật điều chế và tín hiệu ở 1.375 MSps. Vì FCC điều chỉnh năng lượng đầu ra thành 1 watt Effective Isotropic Radiated Power(EIRP). Do đó với những thiết bị 802.11, khi di chuyển ra khỏi sóng radio, radio có thể thích nghi và sử dụng kỹ thuật mã hoá ít phức tạp hơn để gửi dữ liệu và kết quả là tốc độ chậm hơn. Một trong những nhược điểm của IEEE 802.11b là băng tần dễ bị nghẽn và hệ thống dễ bị nhiễu bởi các hệ thống mạng khác, lò vi ba, các loại điện thoại hoạt động ở tần số 2.4 GHz và các mạng Bluetooth. Đồng thời IEEE 802.11b cũng có những hạn chế như: thiếu khả năng kết nối giữa các thiết bị truyền giọng nói, không cung cấp dịch vụ QoS cho các phương tiện truyền thông. Mặc dù vẫn còn một vài hạn chế và nhược điểm nhưng chuẩn 802.11b (thường gọi là Wifi) là chuẩn thông dụng bởi sự phù hợp của nó trong các môi trường sử dụng mạng không dây. Data rate Code and code Length Modulation Symbol rate Bits/symbol 1 Mbps 11 (Barker sequence) BPSK 1 MSps 1 2 Mbps 11 (Barker sequence) QPSK 1 MSps 2 5.5 Mbps 8 (CCK) QPSK 1.375 MSps 4 11 Mbps 8 (CCK) QPSK 1.375 MSps 8 Bảng 2.1: Các lựa chọn chuẩn 802.11b 802.11b+: TI đã phát triển một kỹ thuật điều chế gọi là PBCC mà nó có thể cung cấp các tốc độ tín hiệu ở 22Mbps và 33Mbps. TI sản xuất các chipset dựa trên 802.11b còn hỗ trợ PBCC 22Mbps.Các sản phẩm kết hợp các chipset này được biết như là các thiết bị 802.11b+. Chúng hoàn toàn tương thích với 802.11b, và khi trao giao tiếp với nhau có thể đạt được tốc độ tín hiệu 22Mbps. Một sự tăng cường mà TI có thể được sử dụng giữa các thiết bị 802.11b+ là chế độ 4x, nó sử dụng kích thước gói tin tối đa lớn hơn (4000 byte) để giảm chồng lấp và tăng thông lượng. 2.2.1.3 IEEE 802.11a Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật mã hoá dựa trên DSSS, một kỹ thuật được phát triển bởi quân đội. Không giống 802.11b, 802.11a được thiết kế để hoạt động ở băng tần 5 GHz UNII. Không giống như băng tần ISM (khoảng 83 MHz trong phổ 2.4 GHz), 802.11a sử dụng gấp 4 lần băng tần ISM vì UNII sử dụng phổ không nhiễu 300MHz, 802.11a sử dụng kỹ thuật FDM. Hình 2.8: Dải tần 5Ghz Ích lợi đầu tiên của 802.11a so với 802.11b là chuẩn hoạt động ở phổ 5.4 GHz, cho phép nó có hiệu suất tốt hơn vì có tần số cao hơn. Nhưng vì chuyển từ phổ 2.4GHz lên 5GHz nên khoảng cách truyền sẽ ngắn hơn và yêu cầu nhiều năng lượng hơn.Đó là lý do tại sao chuẩn 802.11a tăng EIRP đến tối đa của 50 mW. Phổ 5.4 GHz được chia thành 3 vùng hoạt động và mỗi vùng có giới hạn cho năng lượng tối đa. Ích lợi thứ hai dựa trên kỹ thụât mã hoá sử dụng bởi 802.11a. 802.11a sử dụng một phương thức mã hoá được gọi là coded orthogonal FDM(COFDM hay OFDM). Mỗi kênh phụ trong sự thực thi COFDM có độ rộng khoảng 300 kHz. COFDM hoạt động bằng cách chia nhỏ kênh truyền dữ liệu tốc độ cao thành nhiều kênh truyền phụ có tốc độ thấp hơn, và sau đó sẽ được truyền song song. Mỗi kênh truyền tốc độ cao có độ rộng là 20MHz và được chia nhỏ thành 52 kênh phụ, mỗi cái có độ rộng khỏang 300 kHz. Hình 2.9: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) COFDM sử dụng 48 kênh phụ cho việc truyền dữ liệu, và 4 kênh còn lại được sử dụng cho sửa lỗi. COFDM có tốc độ truyền cao hơn và có khả năng phục hồi lỗi tốt hơn, nhờ vào kỹ thuật mã hoá và sửa lỗi của nó. Mỗi kênh phụ có độ rộng khoảng 300 kHz. Để mã hoá 125 kbps thì BPSK được sử dụng cho tốc độ khoảng 6000 kbps. Sử dụng QPSK thì có khả năng mã hoá l6n tới 250 kbps mỗi kênh, cho tốc độ khoảng 12Mbps. Bằng cách sử dụng QAM 16 mức mã hoá 4bit/Hertz, và đạt được tốc độ 24 Mbps. Tốc độ 54 Mbps đạt được bằng cách sử dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bit cho mỗi vòng, và tổng cộng lên đến 1.125 Mbps cho mỗi kênh 300 kHz. Với 48 kênh cho tốc độ 54 Mbps, tuy nhiên, tốc độ tối đa theo lý thuyết của COFDM là 108 Mbps. Tất cả các băng tần dùng cho Wireless LAN là không cần đăng ký, vì thế nó dễ dàng dẫn đến sự xung đột và nhiễu. Để tránh sự xung đột này, cả 802.11a và 802.11b đều có sự điều chỉnh để giảm các mức của tốc độ truyền dữ liệu. Trong khi 802.11b có các tốc độ truyền dữ liệu là 5.5, 2 và 1 Mbps thì 802.11a có bảy mức (48, 36, 24, 18, 12, 9, và 6 ). 2.2.1.4 IEEE 802.11g Mặc dù chuẩn 802.11a có tốc độ nhanh (54 Mbps), hoạt động tại băng tần cao (5 GHz ) nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là không tương thích với chuẩn 802.11b. Vì thế sẽ không thể thay thế hệ thống đang dùng 802.11b mà không phải tốn kém quá nhiều. IEEE đã cho ra đời chuẩn 802.11g nhằm cải tiến 802.11b về tốc độ truyền cũng như băng thông. 802.11g có hai đặc tính chính sau đây: • Sử dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), để có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ lên tới 54Mbps. Trước đây, FCC (Federal Communication Commission- USA) có cấm sử dụng OFDM tại 2,4GHz. Nhưng hiện nay FCC đã cho phép sử dụng OFDM tại cả hai băng tần 2.4GHz và 5GHz. • Tương thích với các hệ thống 802.11b tồn tại trước. Do đó, 802.11g cũng có hỗ trợ CCK và thiết bị 802.11g cũng có thể giao tiếp với thiết bị 802.11b có sẵn Một thuận lợi rõ ràng của 802.11g là tương thích với 802.11b (được sử dụng rất rộng rãi ) và có được tốc độ truyền cao như 802.11a . Tuy nhiên số kênh tối đa mà 802.11g được sử dụng vẫn là 3 như 802.11b. Bên cạnh đó, do hoạt động ở tần số 2,4 GHz như 802.11b, hệ thống sử dụng 802.11g cũng dễ bị nhiễu như 802.11b. 802.11g+: được cải tiến từ chuẩn 802.11g, hoàn toàn tương thích với 802.11g và 802.11b, được phát triển bởi TI. Khi các thiết bị 802.11g+ hoạt động với nhau thì thông lượng đạt được có thể lên đến 100Mbps. Tầm hoạt động trung bình của các chuẩn có thể đạt đến 90 mét, tùy theo tiêu chuẩn, tốc độ và điều kiện môi trường làm việc. Chuẩn WiFi Tần số (GHz) Tốc độ (Mbps) Khoảng cách (m) IEEE 802.11a 5 54 12m @54Mb/s 90m @6Mb/s IEEE 802.11b 2.4 11 30m @11Mb/s 90m @1Mb/s IEEE 802.11g 2.4 54 15m @54Mb/s 45m @11Mb/s Bảng 2.2: Bảng tóm tắt thông số các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng 2.2.1.5 IEEE 802.11i Nó là chuẩn bổ sung cho các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g về vấn đề bảo mật. Nó mô tả cách mã hóa dữ liệu truyền giữa các hệ thống sử dụng các chuẩn này. 802.11i định nghĩa một phương thức mã hoá mạnh mẽ gồm Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) và Advanced Encryption Standard (AES). 2.2.1.6 IEEE 802.11n Một chuẩn Wi-Fi mới đang được Liên minh WWiSE đưa ra xin phê chuẩn (dự kiến vào năm 2008), với mục tiêu đưa kết nối không dây băng thông rộng lên một tầm cao mới. Công nghệ này hứa hẹn sẽ đẩy mạnh đáng kể tốc độ của các mạng cục bộ không dây (WLAN). Liên minh WWiSE (WorldWide Spectrum Efficiency), bao gồm các công ty: Airgo Networks, Bermai, Broadcom, Conexant Systems, STMicroelectronics và Texas Instruments, cho biết công nghệ Wi-Fi mới đang được nhóm thảo luận 802.11n của Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) xem xét. Đây là bộ phận giám sát một chuẩn Wi-Fi thế hệ kế tiếp có khả năng duy trì tốc độ trao đổi dữ liệu không dây vượt mức 100Mbps. Nhiều anten hơn Chuẩn Wi-Fi đề xuất trên dựa vào công nghệ MIMO-OFDM (multiple input, multiple output-orthogonal frequency division multiplexing), cung cấp tốc độ cao hơn bằng cách sử dụng hai anten ở mỗi đầu của tín hiệu (một để truyền, một để nhận), thay vì một anten ở mỗi đầu như hiện nay. Đề xuất của WWiSE, vốn là một trong hai lựa chọn cạnh tranh cho chuẩn 802.11n, được thiết kế để có thể triển khai trên toàn cầu và tương thích ngược với các chuẩn Wi-Fi hiện tại như 802.11b, .11a và .11g. Nó cũng đưa ra một lựa chọn miễn phí bản quyền từ các công ty của WWiSE nhằm nỗ lực thúc đẩy phổ biến Wi- Fi. Thành phần cốt yếu Công nghệ MIMO sẽ là thành phần cốt yếu của chuẩn 802.11n, cung cấp phạm vi phủ sóng WLAN ổn định hơn với tỷ lệ truyền dữ liệu siêu nhanh. Nó sẽ cho phép người dùng thực hiện nhiều công việc hơn với Wi-Fi, đặc biệt trong các ứng dụng đa phương tiện. Với các khách hàng doanh nghiệp, chuẩn không dây mới này cuối cùng sẽ vượt qua tốc độ của mạng nội bộ truyền thống. Người dùng mong đợi rằng sau khi tiên phong, công nghệ này sẽ được xem như một chuẩn. Các sản phẩm Pre-n trong chuẩn Wi-Fi đang được đưa ra để đáp ứng nhu cầu của các nhà sản xuất thiết bị mạng WLAN thế hệ kế tiếp. Airgo đã đưa ra một chipset hỗ trợ công nghệ đa đường truyền MIMO. Bước nhảy vọt của WLAN Bằng cách sử dụng cùng định dạng kênh 20MHz mà hàng triệu thiết bị Wi-Fi hiện đang sử dụng, chuẩn mới của WWiSE cung cấp khả năng tương thích với nền tảng đã cài đặt trước, đồng thời nâng cao hiệu suất của các mạng WLAN trong dải tần số RF được phân bổ. WWiSE cho biết công nghệ mới có thể đạt tỷ lệ truyền dữ liệu tối đa lên tới 135Mbps trong cấu hình bắt buộc tối thiểu 2 nối 2 (two-by-two), và tỷ lệ này có thể lên tới 540Mbps qua một cấu trúc MIMO 4 nối 4 (four-by-four) và độ rộng kênh truyền 40MHz. Để so sánh, có thể thấy hầu hết các mạng Wi-Fi 802.11b chỉ hứa hẹn tốc độ tối đa 11Mbps và truyền tải thường được khoảng 4-5Mbps, còn các hệ thống 801.11g có tốc độ tối đa trên lý thuyết là 54Mbps và thường truyền tải được tốc độ 24Mbps. Đây là một bước nhảy lớn về hiệu suất của các mạng LAN không dây. Nó phần nào đã giải quyết những thử thách đang tồn tại trong việc cải tiến dải băng tần, khả năng tương thích và độ ổn định của các mạng này. Hình 2.10: Hai anten ở mỗi đầu thiết bị giúp chuẩn 802.11n tăng tốc độ không dây lên gấp bốn lần Những lựa chọn khác Tuy nhiên, cũng đang có những phát kiến cạnh tranh đang được thực hiện trên chuẩn đề xuất 802.11n đưa lên nhóm giám sát của IEEE. Chúng ta có thể thấy một số chuyển đổi qua lại giữa hai chuẩn này trước khi một chuẩn cuối cùng được đưa ra, dự kiến trong vòng sáu tháng hoặc một năm tới. Trong khi đó, một số sản phẩm 801.11n cho người tiêu dùng có thể đã được triển khai bởi những công ty mong muốn đi trước trong cuộc đua Wi-Fi. Các hệ thống Wi-Fi đã chứng tỏ sự phổ biến trong các doanh nghiệp và người tiêu dùng, cùng với việc giá thiết bị WLAN đang giảm xuống, đây là lúc để đưa ra thế hệ thiết bị mạng mới. Trong tuyên bố về bản quyền sáng chế của mình, các công ty thành viên WWiSE sẽ không tính phí bản quyền đối với nhà phát triển công nghệ 802.11n, một nỗ lực nhằm giảm chi phí cho các nhà phát triển, nhà sản xuất và người tiêu dùng. 2.2.1.7 Các chuẩn khác của IEEE 802.11 • IEEE 802.11h: Hướng tới việc cải tiến công suất phát và lựa chọn kênh của chuẩn IEEE 802.11a, nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn của thị trường châu Âu. • IEEE 802.11j: Sự hợp nhất trong việc đưa ra phiên bản tiêu chuẩn chung của hai tổ chức tiêu chuẩn IEEE và ETSI trên nền IEEE 802.11a và HiperLAN/2. • IEEE 802.11k: Cung cấp khả năng đo lường mạng và sóng vô tuyến thích hợp cho các lớp cao hơn. 2.2.2 HiperLAN Sự phát triển của thông tin vô tuyến băng rộng đã đặt ra những yêu cầu mới về mạng LAN vô tuyến. Đó là nhu cầu cần hỗ trợ về QoS, bảo mật, quyền sử dụng, ETSI (Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu ) đã nghiên cứu xây dựng bộ tiêu chuẩn cho các loại LAN hiệu suất cao, tiêu chuẩn này xoay quanh mô tả các giao tiếp ở mức thấp và mở ra khả năng phát triển ở mức cao hơn. Hình 2.11: Mô hình OSI và HiperLAN 2.2.2.1 Lịch sử phát triển của HiperLAN Khoảng vào giữa năm 1991, ETSI thành lập nhóm RES10. Nhóm này bắt đầu công việc nghiên cứu vào đầu năm 1992. Nhóm RES10 đã xây dựng tiêu chuẩn HIPERLAN cụ thể là thông tin liên lạc số không dây tốc độ cao ở băng tần 5,1-5,3 GHz và băng tần 17,2 - 17,3 GHz. Có 4 loại HIPERLAN đã được đưa ra: HIPERLAN/1, HIPERLAN/2, HIPERCESS và HIPERLINK.vào năm 1996. HIPERLAN 1 HIPERLAN 2 HIPERLAN 3 HIPERLAN 4 Ứng dụng Wireless LAN Truy nhập WATM Truy nhập ATM cố định từ xa Kết nối point-to-point WATM Băng tần 2.4Ghz 5Ghz 5Ghz 17Ghz Tốc độ đạt được 23Mbps 54Mbps 54Mbps 155Mbps Bảng 2.3: Các tiêu chuẩn của ETSI HIPERLAN 2.2.2.2 HiperLAN2 Trong các chuẩn của HiperLAN, HiperLAN2 là chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất bởi những đặc tính kỹ thuật của nó. Những đặc tính kỹ thuật của HiperLAN2: • Truyền dữ liệu với tốc độ cao • Kết nối có định hướng • Hỗ trợ QoS • Cấp phát tần số tự động • Hỗ trợ bảo mật • Mạng và ứng dụng độc lập • Tiết kiệm năng lượng Tốc độ truyền dữ liệu của HiperLAN2 có thể đạt tới 54 Mbps. Sở dĩ có thể đạt được tốc độ đó vì HiperLAN2 sử dụng phương pháp gọi là OFDM. OFDM có hiệu quả trong cả các môi trường mà sóng radio bị phản xạ từ nhiều điểm. HiperLAN Access Point có khả năng hỗ trợ việc cấp phát tần số tự động trong vùng phủ sóng của nó. Điều này được thực hiện dựa vào chức năng DFS Kiến trúc HiperLAN2 thích hợp với nhiều loại mạng khác nhau. Tất cả các ứng dụng chạy được trên một mạng thông thường thì có thể chạy được trên hệ thống mạng HiperLAN2. 2.2.3 Các chuẩn khác 2.2.3.1 HomeRF HomeRF là chuẩn hoạt động tại phạm vi băng tần 2.4 GHz, cung cấp băng thông 1.6 MHz với thông lượng sử dụng là 659 Kb/s. Khoảng cách phục vụ tối đa của HomeRF là 45m. HomeRF cũng sử dụng cơ chế trải phổ FHSS tại tầng vật lý. HomeRF cũng tổ chức các thiết bị đầu cuối thành mạng ad-hoc (các máy trao đổi trực tiếp với nhau) hoặc liên hệ qua một điểm kết nối trung gian như Bluetooth. Điểm khác biệt giữa Bluetooth và HomeRF hướng tới một mục tiêu duy nhất là thị trường phục vụ các mạng gia đình. Tổ chức tiêu chuẩn giao thức truy cập vô tuyến SWAP của HomeRF thành lập ra nhằm nâng cao hiệu quả khả năng các ứng dụng đa phương tiện của HomeRF. SWAP kết hợp các đặc tính ưu việt của 802.11 là giao thức tránh xung đột CSMA/CA với đặc tính QoS của giao thức DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) để cung cấp một kỹ thuật mạng hoàn chỉnh cho các hộ gia đình. Phiên bản SWAP 1.0 cung cấp khả năng hỗ trợ 4 máy trong một mạng ad - hoc, và cung cấp cơ chế bảo mật là mã hóa 40 bit tại lớp MAC. SWAP 2.0 mở rộng băng thông lên tới 10Mbps, cung cấp khả năng roaming trong truy cập công cộng. Nó cũng hỗ trợ 8 máy trong một mạng ad- hoc. Đặc tính QoS cũng được nâng cấp bởi việc thêm vào 8 luồng ưu tiên hỗ trợ cho các ứng dụng đa phương tiện như video. SWAP 2.0 cũng có cơ chế bảo mật như SWAP 1.0 nhưng có mã hóa 128 bit. 2.2.3.2 OpenAir OpenAir là sản phẩm độc quyền của Proxim. Proxim là một trong những công ty sản xuất thiết bị vô tuyến lớn nhất thế giới. Proxim đang cố gắng để OpenAir cạnh tranh với 802.11 thông qua WLIF. Proxim nắm giữ hết các thông tin chi tiết về OpenAir, tất cả các sản phẩm OpenAir đều dựa trên các module của chính Proxim. OpenAir là một giao thức trước 802.11, sử dụng kỹ thuật nhảy tần (2FSK và 4 FSK), có tốc độ 1,6Mbps. OpenAir MAC dựa trên CSMA/CA và RTS/CTS như 802.11. Tuy nhiên OpenAir không thực hiện việc mã hóa tại lớp MAC, nhưng lại có ID mạng dựa trên mật khẩu. OpenAir cũng không cung cấp chức năng tiết kiệm công suất. 2.2.4 Bảng tóm tắt các chuẩn Chuẩn Tốc độ truyền dữ iệu Các cơ chế Bảo mật Ghi chú IEEE 802.11 Tối đa 2Mbps tại băng tần 2.4Ghz PHSS hay DSSS WEP hay WPA Được cải tiến và mở rộng ở 802.11b IEEE 802.11a (WIFI) Tối đa 54Mbps tại băng tần 5Ghz OFDM WEP & WPA Sản phẩm sử dụng chuẩn này được chứng nhận “WiFi certified” IEEE 802.11b (WIFI) Tối đa 11Mbps tại băng tần 2.4Ghz DSSS với CCK WEP & WPA Sản phẩm sử dụng chuẩn này được chứng nhận “WiFi certified” IEEE802.11g (WIFI) Tối đa 54Mbps tại băng tần 2.4Ghz OFDM cho tốc độ >20Mbps, DSSS với CCK cho tốc độ < 20Mbps WEP & WPA Sản phẩm sử dụng chuẩn này được chứng nhận “WiFi certified” OpenAir Tối đa 1.6Mbps tại băng tần 2.4Ghz FHSS Gần giống 802.11, không có cơ chế bảo mật Home RF Tối đa 10Mbps tại băng tần 2.4Ghz FHSS Địa chỉ IP độc lập cho mỗi mạng, dùng 56bit cho mã hoá dữ liệu HiperLAN/1 (Europe) Tối đa 20Mbps tại băng tần 5Ghz CSMA/CA Định danh và mã hoá cho mỗi secsion Chỉ sử dụng ở châu âu HiperLAN/2 (Europe) Tối đa 54Mbps tại băng tần 5Ghz OFDM Bảo mật cao Chỉ sử dụng ở châu âu, ứng dụng cho mạng ATM Bảng 2.4: Bảng tóm tắt các chuẩn 2.3 Ứng dụng của hệ thống WLAN Lúc đầu WLAN chỉ được sử dụng bởi các tổ chức, công ty lớn nhưng ngày nay, thì WLAN đã có giá cả chấp nhận được mà ta có thể sử dụng. Sau đây là một số ứng dụng chung và phù hợp của WLAN. 2.3.1 Vai trò truy cập: WLAN ngày nay hầu như được triển khai ở lớp access, nghĩa là chúng được sử dụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường. Wireless là một phương pháp đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng. Các WLAN là các mạng ở lớp data-link như tất cả những phương pháp truy cập khác. Vì tốc độ thấp nên WLAN ít được triển khai ở core và distribution. Các WLAN cung cấp giải pháp cho một vấn đề khá khó đó là: khả năng di động. Giải pháp sử dụng cellular có tốc độ thấp và mắc. Trong khi WLAN thì có cùng sự linh hoạt nhưng lại rẻ hơn. Các WLAN nhanh, rẻ và có thể xác định ở mọi nơi. Hình 2.12: Access Role 2.3.2 Mở rộng mạng: Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của một mạng có dây. Khi muốn mở rộng một mạng hiện tại, nếu cài đặt thêm đường cáp thì sẽ rất tốn kém. Hay trong những toà nhà lớn, khoảng cách có thể vượt quá khoảng cách của CAT5 cho mạng Ethernet. Có thể cài đặt cáp quang nhưng như thế sẽ yêu cầu nhiều thời gian và tiền bạc hơn, cũng như phải nâng cấp switch để hỗ trợ cáp quang. Các WLAN có thể được thực thi một cách dễ dàng. Vì ít phải cài đặt cáp trong mạng không dây. Hình 2.13: Mở rộng mạng 2.3.3 Kết nối các toà nhà Trong môi trường mạng campus hay trong môi trường có 2 toà nhà sát nhau, có thể có trường hợp các người dùng từ toà nhà này muốn truy cập vào tài nguyên của toà nhà khác. Trong quá khứ thì trường hợp này được giải quyết bằng cách đi một đường cáp ngầm giữa 2 toà nhà hay thuê một đương leases-line từ công ty điện thoại. Sử dụng kỹ thuật WLAN, thiết bị có thể được cài đặt một cách dễ dàng và nhanh chóng cho phép 2 hay nhiều toà nhà chung một mạng. Với các loại anten không dây phù hợp, thì bất kỳ toà nhà nào cũng có thể kết nối với nhau vào cùng một mạng trong một khoảng cách cho phép. Có 2 loại kết nối: P2P và P2MP. Các liên kết P2P là các kết nối không dây giữa 2 toà nhà. Loại kết nối này sử dụng các loại anten trực tiếp hay bán trực tiếp ở mỗi đầu liên kết. Hình 2.14: Kết nối các toà nhà Các liên kết P2MP là các kết nối không dây giửa 3 hay nhiều toà nhà, thường ở dạng hub-and-spoke hay kiểu kết nối star, trong đó một toà nhà đóng vai trò trung tâm tập trung các điểm kết nối. Toà nhà trung tâm này sẽ có core network, kết nối internet, và server farm. Các liên kết P2MP giữa các toà nhà thường sử dụng các loại anten đa hướng trong toà nhà trung tâm và anten chung hướng trên các spoke. Có hai kiểu kết nối này: 2.3.3.1 Phân phát dữ liệu dặm cuối Wireless Internet Service Provider đã cung cấp các dịch vụ phân phát dữ liệu trên last-mile cho các khách hàng của họ. "Last mile" đề cập đến hạ tầng giao tiếp có dây hay không dây tồn tại giữa telco hay công ty cáp và người dùng cuối. Hình 2.15: Dịch vụ dặm cuối Trong trường hợp nếu cả công ty cáp và telco đều gặp khó khăn trong việc mở rộng mạng của họ để cung cấp các kết nối băng thông rộng cho nhiều người dùng hơn nữa. Nếu sống trong khu vực nông thôn thì khó có thể truy cập vào kết nối băng thông rộng (như cable modem hay xDSL). Sẽ kinh tế hơn rất nhiều nếu các WISP đưa ra giải pháp truy cập không dây vào những nơi ở xa đó vì các WISP sẽ không gặp những khó khăn như của các công ty cáp hay telco vì không phải cài đặt nhiều thiết bị. Các WISP cũng gặp phải một số trở ngại. Như các nhà cung cấp xDSL gặp phải vấn đề là khoảng cách vượt quá 5.7 km từ CO đến nhà cung cấp cáp, còn vấn đề của WISP chính là các vật cản như mái nhà, cây,... 2.3.3.2 Sự di động: Chỉ là một giải pháp ở lớp access, nên WLAN không thể thay thế mạng có dây trong việc tốc độ truyền. Một môi trường không dây sử dụng các kết nối không liên tục và có tỉ lệ lỗi cao. Do đó, các ứng dụng và giao thức truyền dữ liệu được thiết kế cho mạng có dây có thể hoạt động kém trong môi trường không dây. Lợi ích mà các mạng không dây mang lại chính là tăng khả năng di động để bù lại tốc độ và QoS. Hình 2.16: Sự di động Trong từng trường hợp, các mạng wireless đã tạo nên khả năng truyền dữ liệu mà không cần yêu cầu thời gian và sức người để đưa dữ liệu, cũng như giảm được các thiết bị được kết nối với nhau như mạng có dây. Một trong những kỹ thuật mới nhất của wireless là cho phép người dùng có thể roam, nghĩa là di chuyển từ khu vực không dây này sang khu vực khác mà không bị mất kết nối, giống như điện thoại di động, người dùng có thể roam giữa các vùng di