Đề tài Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802

LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đời sống ngày càng cao, con người cần có nhiều phương tiện để thỏa mãn những nhu cầu về công việc và sinh hoạt. Việc kết nối và truyền tải giữa các thiết bị công nghệ ngày càng được yêu cầu cao về công nghệ cũng như tốc độ truyền tải. Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đó, Viện IEEE đã phát triển tiêu chuẩn 802 dành cho các mạng LAN và mạng MAN. Trải qua thời gian phát triển, các kỹ sư của viện IEEE đã phát triển rất nhiều các chuẩn khác nhau thuộc họ chuẩn IEEE 802. Các chuẩn được dùng rộng rãi nhất là dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây, các mạng LAN dùng bridge và bridge ảo. Tài liệu này tập chung tìm hiểu tổng quan về họ chuẩn IEEE 802. Tài liệu được chia làm 3 chương gồm: Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802. Chương II: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802. Chương III: Kết luận và phương hướng tiếp cận tiếp theo. Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và tạo điều kiện của cô … trong quá trình chúng em hoàn thành đồ án này. MỤC LỤC Lời nói đầu 1Mục lục 2Danh mục hình vẽ 3Thuật ngữ viết tắt 41. Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 6 Tổng quan về tổ chức IEEE 6 Các tiêu chuẩn IEEE 6 Giới thiệu 6 Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802 7 Quan hệ giữa các chuẩn IEEE và mô hình OSI 8 Chương 2: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802 9 Sơ lược về một số bộ tiêu chuẩn trong họ IEEE 802 9 Chuẩn hóa mạng LAN/MAN hữu tuyến 10 IEEE 802.1 - các giao thức LAN tầng cao 10 IEEE 802.2 – điều khiển liên kết logic (LLC) 10 IEEE 802.3 – tiêu chuẩn cho công nghệ Ethernet 11 IEEE 802.4, .5, .6, .9, .12, .14 11 IEEE 802.17 13 Chuẩn hóa mạng LAN/MAN không dây 14 IEEE 802.11 – công nghệ WiFi 14 IEEE 802.15 – Công nghệ Bluetooth, ZigBee 14 IEEE 802.16 14 IEEE 802.20 15 IEEE 802.21 15 IEEE 802.22 15 Chuẩn hóa các thành phần khác 16 IEEE 802.10 16 IEEE 802.19 16 Các bộ tiêu chuẩn quan trọng 17 IEEE 802.3 và chuẩn hóa mạng Ethernet 17 IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng mạng LAN không dây (WLAN) 19 Giới thiệu bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 19 Một số chuẩn trong bộ chuẩn IEEE 802.11 20 Một số chuẩn mạng không dây khác: 27 IEEE 802.15 – Mạng WPAN 27 IEEE 802.16 – Công nghệ WiMAX (Mạng WMAN) 29 Kết luận và phương hướng tiếp cận tiếp theo 33 Tài liệu tham khảo 34 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802 8 Bảng 1.2: Các thí vụ về cách tiếp cận đối với mô hình OSI 9 Bảng 2.1: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n dự thảo 23 Bảng 2.2: Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11 25 Bảng 2.3: So sánh ZigBee – Wifi – Bluetooth 28 HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình phân tầng của mạng LAN 8 Hình 1.2: Quan hệ giữa một số chuẩn IEEE và mô hình OSI 9 Hình 2.1: Vòng RPR 13 Hình 2.2: Một số loại mạng Ethernet với đường truyền vật lý 18 Hình 2.3: Ví dụ về một mạng Ethernet 18 Hình 2.4: Công nghệ MIMO 22 Hình 2.5: Các chuỗi dữ liệu của 802.11n 22 Hình 2.6: Sự tập hợp cải thiện hiệu quả trong chế độ Mixed 26 Hình 2.7: Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee 28 Hình 2.8: Wimax Relay 30 Hình 2.9: minh họa 1 số ứng dụng last-mile của WiMAX  31 Hình 2.10: minh họa ứng dụng của WiMAX Mobile 32 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 0-9 100VG-AnyLAN 100VG (Voice Grade) AnyLan Một loại công nghệ mạng 3G Third-Generation Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3 4G Fourth-Generation Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 4 A ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao bất đối xứng AMC Adaptive Modulation and Coding ANSI American National Standards Institute Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ AP Access Point Điểm truy nhập ARCNET Attached Rersource Computer Network Một loại mạng cục bộ Token-passing ATM Asynchronous Transfer Mode Giao thức truyền thông ATM B BAN Body Area Network Technologies Một loại công nghệ truyền thông BS Base Station Trạm phát BSS Basic Service Set Tập dịch vụ cơ sở C CCK Complementary Code Keying Kỹ thuật điều chế khóa mã bù CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance Đa truy nhập cảm nhận sóng mạng nhắm tránh xung đội D DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification Là một đặc tả DQDB Distributed-queue dual-bus Cáp quang hình trạng dạng bus kép DS distributed system Hệ thống phân tán DSSS Directed Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp E EV-DO Evolution-Data Optimized Công nghệ phát triển tối ưu hóa dữ liệu F FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện Dữ liệu Phân bố theo Cáp sợi quang G GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp GSM  Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu H HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Kỹ thuật sửa lỗi bằng dò – lặ I IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers  Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISL Inter-Switch Link Các giao thức Cisco Inter-Switch Link ISO  International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế L LAN Local Area Network Mạng máy tính cục bộ LLC Logical Link Control Điều khiển logic M MAC Media Access Control Điều khiển truy cập môi trường truyền MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị MAN MBWA Mobile Broadband Wireless Access Mạng di động băng rộng MIH Media Independent Handover MIMO Multi Input Multi Output Kỹ thuật phân chia đa đường MPLS Multi Protocol Label Switching Một loại công nghệ truyền thông O OSI Open Systems Interconnection Reference Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPDS Queued-Packet, Distributed-Switch Giải thuật sắp xếp hàng phân tán R RIFS Reduced Inter-Frame Spacing Giảm không gian giảm các frame PRP Resilient Packet Ring Tiêu chuẩn thiết kế để vận chuyển tối ưu dữ liệu. S SDH/SONET Synchronous Digital Hierarchy/ Synchronous Optical Networking Một chuẩn mạng truyền thông SOFDMA Một kỹ thuật trải phổ cải tiến từ OFDMA SS Sucriber Station Người sử dụng TAG Technical AdviSory Group Một tổ chức T TV Television Truyền hình U UMTS Universal Mobile Telecommunications System Là mạng di động thế hệ thứ 3 V VLAN Virtual Local Area Network Mạng Lan ảo W Wi-Fi Wireless Fidelity Hệ thống mạng không dây WiMAX  Worldwide Interoperability for Microwave Access Là một công nghệ viễn thông cho phép kết nối Internet băng rộng ở khoảng cách lớn WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây WMAN Wireless Metropolitan Area Network Mạng không dây định vị đô thị hay đơn giản là mạng MAN không dây WMM Wi-Fi Multimedia Wi-Fi đa phương tiện WPAN Wireless Personnal Area Network Mạng không dây cá nhân WRAN Wireless Regional Area Network Mạng không dây vùng địa lý Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802: Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về tổ chức IEEE và các họ chuẩn IEEE 802 cũng như các thông tin liên quan đến họ chuẩn này. Mục đích thấy được: Sơ lược về tổ chức IEEE và họ tiêu chuẩn IEEE 802. Các bộ tiêu chuẩn đã và đang được chuẩn hóa. Phạm vi: Không đi sâu vào chi tiết về tổ chức IEEE và các tiêu chuẩn cụ thể, mà chỉ nêu lên khái niệm sơ lược, cách tiếp cận cũng như hiện trạng của các tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802. Tổng quan về tổ chức IEEE (tổ chức phát triển các họ chuẩn IEEE 802): IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa là "Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử") (phát âm trong tiếng Anh như i triple e), là tổ chức chuyên môn kỹ thuật lớn nhất trên thế giới với mục tiêu thúc đẩy sự sáng tạo và chuyên ngành công nghệ vì lợi ích con người, được thành lập vào năm 1884 bởi một số các chuyên gia điện như Thomas Edison, Alexander Graham Bell…ở New York, Mỹ. Tổ chức này chính thức hoạt động đầu năm 1963. IEEE là tổ chức hàng đầu trong các lĩnh vực từ các hệ thống không gian vũ trụ, máy tính và viễn thông đến kỹ thuật hóa sinh, năng lượng điện, điện tử tiêu dùng… với 39 hội chuyên ngành. IEEE đang ngày càng lớn mạnh, hiện nay đã có 380.000 hội viên là các nhà khoa học, các nhà giáo dục, các chuyên gia đầu ngành, các kỹ sư trong nhiều ngành nghề từ hơn 150 nước, hoạt động trong 325 chi hội ở 10 vùng lãnh thổ trên toàn thế giới. Với 1300 tiêu chuẩn đã ban hành và hơn 400 tiêu chuẩn đang được soạn thảo. IEEE còn là cơ quan phát triển các tiêu chuẩn quốc tế hàng đầu trong các lĩnh vực Viễn thông, Công nghệ thông tin, Thiết bị sản xuất năng lượng và dịch vụ,… Tổ chức IEEE đã thành lập một ủy ban chuẩn hóa riêng cho mạng LAN/MAN được gọi là IEEE 802. Ủy ban này đã tiến hành chuẩn hóa các thành phần cũng như từng chi tiết trong cấu trúc mạng LAN/MAN và các quá trình kết nối giữa chúng. Các tiêu chuẩn do ủy ban này chuẩn hóa được chia thành các nhóm nhỏ, tương ứng với từng lĩnh vực của các chuẩn đó. Ủy ban chuẩn hóa mạng LAN/MAN IEEE 802 có một nguyên tắc cơ bản là duy trì và khuyến khích sử dụng các chuẩn hóa IEEE/ANSI và các chuẩn tương ứng IEC/ISO JTC trong lớp 1 và lớp 2 của mô hình tham chiếu OSI. Ủy ban này gặp nhau ít nhất 3 lần một năm từ khi được thành lập năm 1980. Theo yêu cầu của một số nước thành viên, tập các chuẩn IEEE 802 được quốc tế hóa trong chuẩn JTC1. Tập các chuẩn này được biết đến với ký hiệu là 802.xxx và các chuẩn tương ứng của JTC1 được kí hiệu là 8802-nm. IEEE 802 quan niệm khái niệm “local” (trong LAN) nghĩa là các khu trường học, cơ quan,… còn khái niệm “metropolitan” (trong MAN) nghĩa là trong một thành phố, đô thị. Trong họ chuẩn IEEE 802, IEEE đã đưa ra các chuẩn về công nghệ Ethernet đầu tiên, các công nghệ về mạng LAN không dây (Wireless LAN, WPAN, WiMAX),… Các tiêu chuẩn IEEE Giới thiệu IEEE 802 là các họ chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và mạng MAN. Cụ thể hơn, các chuẩn IEEE 802 được giới hạn cho các mạng mang gói tin có kích thước đa dạng. (Khác với các mạng này, dữ liệu trong các mạng cell-based được truyền theo các đơn vị nhỏ có cùng kích thước được gọi là cell. Các mạng Isochronous, nơi dữ liệu được truyền theo một dòng liên tục các octet, hoặc các nhóm octet, tại các khoảng thời gian đều đặn, cũng nằm ngoài phạm vi của chuẩn này). Các dịch vụ và giao thức đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng thấp (tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý của mô hình 7 tầng OSI). Thực tế, IEEE 802 chia tầng liên kết dữ liệu OSI thành hai tầng con LLC (điều khiển logic liên kết) và MAC (điều khiển truy cập môi trường truyền). Cụ thể, ta có thể liệt kê như sau: Tầng liên kết dữ liệu Tầng con LLC Tầng con MAC Tầng vật lý Họ chuẩn IEEE 802 được bảo trì bởi LMSC (Ban Tiêu Chuẩn LAN/MAN IEEE 802) được thành lập năm 1980. LMSC đã phát triển rất nhiều tiêu chuẩn cho mạng LAN/MAN trong đó phổ biến nhất là các tiêu chuẩn dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây. Mỗi lĩnh vực có một Working Group độc lập tập trung nghiên cứu. Họ chuẩn IEEE 802 hiện có 3 tiêu chuẩn được chuẩn hóa: Tiêu chuẩn 802-2001 IEEE cho các mạng LAN và MAN: tổng quan và kiến trúc chung, tiêu chuẩn này là một phần của họ tiêu chuẩn 802 LAN/MAN và nêu tổng quan về họ giao thức này. Đồng thời định nghĩa sự tuân thủ với họ tiêu chuẩn IEEE 802Ò, mô tả mối quan hệ của các tiêu chuẩn IEEE 802Ò với mô hình tham chiếu OSI và mối quan hệ của những tiêu chuẩn này với các giao thức lớp cao hơn. Tiêu chuẩn này cũng đưa ra một kiến trúc chuẩn về địa chỉ LAN MAC và sự nhận dạng các giao thức chung, riêng và chuẩn. Tiêu chuẩn IEEE 802a-2003 cho mạng LAN và MAN nói về các loại Ethernet cho các loại giao thức khác nhau và triển khai đặc thù của từng nhà cung cấp thiết bị. Tiêu chuẩn IEEE 802b-2004 cho mạng LAN và MAN nói về quá trình đăng ký và nhận dạng các mục tiêu. P802/D29 (C/LM) nói về tổng quan và kiến trúc của mạng LAN và MAN. Trong dự án này nhằm điểm lại các chuẩn có liên quan đã xuất bản trước đó cũng như thảo luận về các chuẩn này. Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802 IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng cục bộ với dự án IEEE 802 bất đầu được triển khai và kết quả là hàng loạt chuẩn họ IEEE 802 ra đời, tạo nền tảng quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt mạng cục bộ trong thời gian qua. Vị trí của họ chuẩn này càng cao hơn khi ISO đã xem xét và tiếp nhận chúng thành chuẩn quốc tế mang tên ISO 8802.x. Đến nay họ IEEE 802 bao gồm các bộ tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn Lĩnh vực nghiên cứu Trạng thái hoạt động IEEE 802.1 Các giao thức LAN tầng cao IEEE 802.2 Điều khiển liên kết logic Đã ngừng phát triển IEEE 802.3 Ethernet IEEE 802.4 Token Bus Đã giải tán IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.6 Metropolitan Area Network Đã giải tán IEEE 802.7  Broadband LAN using Coaxial Cable Đã giải tán IEEE 802.8 Fiber Optic TAG Đã giải tán IEEE 802.9  Integrated Services LAN Đã giải tán IEEE 802.10  Interoperable LAN Security Đã giải tán IEEE 802.11 Wireless LAN (Wi-Fi certification) IEEE 802.12 Công nghệ 100 Mbits/s plus IEEE 802.13 Không sử dụng IEEE 802.14 Modem cáp Đã giải tán IEEE 802.15 IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.4 Wireless PAN Bluetooth certification ZigBee certification IEEE 802.16 IEEE 802.16e Broadband Wireless Access (WiMAX certification) (Mobile) Broadband Wireless Access IEEE 802.17  Resilient packet ring IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG IEEE 802.19 Coexistence TAG IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802.21 Media Independent Handoff IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network Bảng 1.1: Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802 Quan hệ giữa các chuẩn IEEE và mô hình OSI Ngoài mô hình OSI dùng cho việc chuẩn hóa các mạng nói chung, việc chuẩn hóa mạng LAN/MAN cũng đã được thực hiện trong một khoảng thời gian dài. Do đặc trưng riêng, việc chuẩn hóa mạng LAN/MAN chỉ được thực hiện trên hai tầng thấp nhấp, tương ứng với tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI. Hình 1.1: Mô hình phân tầng của mạng LAN Trong LAN, tầng liên kết dữ liệu được chia làm hai tầng con: LLC và MAC. LLC đảm bảo tính độc lập của việc quản lý các liên kết dữ liệu với đường truyền vật lý và phương pháp truy cập đường truyền MAC. Tầng con LLC trùng với nhiều môi trường truyền vật lý khác nhau (chẳng hạn Ethernet, token ring, WLAN). Trong khi đó, MAC quản lý truy cập đường truyền, hoạt động với vai trò một giao diện giữa tầng con LLC và tầng vật lý của mạng. Hình 1.2 sau sẽ mô tả sẽ so sánh vị trí tương đối của một số chuẩn IEEE 802.x trên khi so sánh với mô hình OSI: Hình 1.2: Quan hệ giữa một số chuẩn IEEE và mô hình OSI Hình 1.4 sẽ mô tả các thí dụ khác nhau về cách tiếp cận của tổ chức IEEE đối với mô hình OSI Bảng 1.2: Các thí vụ về cách tiếp cận đối với mô hình OSI Chương 2: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802 Trong chương này sẽ trình bày chung về các bộ tiêu chuẩn trong họ chuẩn IEEE 802 và nhấn mạnh một số chuẩn quan trọng, được áp dụng rộng rãi trong cuộc sống. Mục đích thấy được: Sơ lược về các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802. Đặc điểm, tính chất của các bộ tiêu chuẩn quan trọng. Phạm vi: Không đi sâu vào chi tiết các chuẩn thông thường, không quan trọng. Trong khi đó, đào sâu vào các chuẩn quan trọng, có ứng dụng rộng rãi. Sơ lược về một số bộ tiêu chuẩn trong họ IEEE 802 Chuẩn hóa mạng LAN/MAN hữu tuyến Bao gồm các bộ chuẩn IEEE 802.1, .2, .3, .4, .5, .6, .9, .12, .14, .17. Những bộ chuẩn này chủ yếu chuẩn hóa về mạng LAN/MAN hữu tuyến, về công nghệ Ethernet cũng như các phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các cho các công nghệ mạng LAN/MAN hữu tuyến gồm: Token Bus, Token Ring, DQDB, các dịch vụ tích hợp, ưu tiên theo yêu cầu. Cụ thể như sau: IEEE 802.1 - các giao thức LAN tầng cao IEEE 802.1 là chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nối giữa các mạng và việc quản trị mạng đối với các mạng cục bộ. Tiêu chuẩn IEEE 802.1 được phát triển cho các lĩnh vực sau: kiến trúc mạng LAN/WAN, kết nối giữa các mạng LAN, mạng MAN và các mạng lưới rộng khu vực khác, bảo mật, tổng thể mạng lưới quản lý và giao thức các lớp phía trên MAC và LLC. Trong họ tiêu chuẩn này hiện đã có nhiều chuẩn cụ thể cho từng vấn đề như: chuẩn IEEE P802.1AB/D10 là phiên bản nháp hiện chưa được thông qua nói về các trạm và quá trình khám phá điều khiển truy nhập môi trường. Chuẩn IEEE 802.1F-1993 (R2004) nói về các định nghĩa và các thủ tục chung cho thông tin quản lý IEEE 802 chuẩn IEEE 802.1D-2004 về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường (MAC). Chuẩn IEEE 802.1G, 1998 nói về kỹ thuật thông tin, viễn thông và quá trình trao đổi thông tin giữa các hệ thống. Chuẩn IEEE 802.1X-2001 nói về điều khiển truy nhập mạng dựa vào cổng. Chuẩn IEEE P802.1X/D11 là phiên bản nháp hiện vẫn chưa được thông qua cũng nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng. P802.1t/D10 (C/LM) là chuẩn về kỹ thuật thông tin, viễn thông và trao đổi thông tin giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN-các đặc tính chung - phần 3: các cầu nối điều khiển truy nhập môi trường (MAC)- các hiệu chỉnh về kỹ thuật và nội dung. P802.1w/D10 (C/LM) chuẩn này cũng như chuẩn P802.1t/D10 ở trên, tuy nhiên phần này nói về quá trình cấu hình lại nhanh. P802.1X/D11(C/LM) nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng. P802.1y (C/LM) nói về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường trong mạng LAN/MAN - bản sửa đổi thứ 3: Các hiệu chỉnh về nội dung và kỹ thuật và được thông qua vào tháng 12 năm 2005. P802.1aa (C/LM) nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng trong mạng LAN và mạng MAN IEEE 802.2 – điều khiển liên kết logic (LLC) IEEE 802.2 là chuẩn đặc tả tầng LLC (dịch vụ, giao thức) của mạng LAN. Có 3 kiểu giao thức LLC chính được định nghĩa: LLC type 1: Là giao thức kiểu không liên kết, không báo nhận. LLC type 2: Là giao thức kiểu có liên kết. LLC type 3: Là giao thức dạng không liên kết, có báo nhận. Các giao thức này được xây dựng dựa theo phương thức cân bằng của giao thức HDLC và có các khuôn dạng dữ liệu và các chức năng tương tự, đặc biệt là trong trường hợp LLC – type 2. Hiện tại, bộ tiêu chuẩn này không còn hoạt động nữa. IEEE 802.3 – tiêu chuẩn cho công nghệ Ethernet: IEEE 802.3 là tập hợp các chuẩn IEEE định nghĩa lớp vật lý và lớp con MAC dùng trong mạng Ethernet có dây. Nhóm làm việc IEEE 802.3 chính là nhóm đã chuẩn hóa giao thức CSMA/CD (Ethernet), nên IEEE 802.3 còn được dùng để chỉ chuẩn Ethernet. Bộ tiêu chuẩn này sẽ được trình bày chi tiết ở phần 2.2 chương này. IEEE 802.4, .5, .6, .9, .12, .14: Các phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các cho các công nghệ mạng MAN/LAN hữu tuyến gồm: Token Bus, Token Ring, DQDB, các dịch vụ tích hợp, ưu tiên theo yêu cầu. Những chuẩn như 802.4, 802.5, 802.6, 802.9 và 802.12 hiện đang bị lãng quên và không hoạt động còn 802.14 vừa bị giải tán. Một số thông tin về các chuẩn này: IEEE 802.4 IEEE 802.4 là chuẩn đặc tả mạng cục bộ với tình trạng bus sử dụng token để điều khiển truy cập đường truyền. IEEE 802.4 cũng bao gồm cả tầng vật lý và tầng con MAC với các đặc tả sau: Đặc tả dịch vụ MAC Giao thức MAC Đặc tả dịch vụ tầng vật lý Đặc tả đường truyền Nguyên lý phương pháp truy nhập có điều khiển: Để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu, một token được lưu chuyển trên một vòng logic thiết lập bởi các trạm đó. Token là đơn vị dữ liệu đặc biệt dùng để cấp phát quyền truyền dữ liệu. Các đối tượng có nhu cầu truyền dữ liệu sẽ “bắt tay” với nhau tạo thành một vòng logic và token sẽ được lưu truyền trong vòng logic này. Sau khi truyền xong data hoặc hết thời gian cầm token thì token được chuyển sang trạm kế tiếp trong vòng logic. Đây thực chất là phương pháp thâm nhập mạng theo kiểu phát tán tín hiệu thăm dò token qua các trạm và đường truyền bus. IEEE 802.5 IEEE 802.5 là chuẩn đặc tả mạng LAN với hình trạng vòng sử dụng thẻ bài để điều khiển truy cập đường truyền. IEEE 802.5 cũng bao gồm cả tầng vật lý và tầng con MAC với các đặc tả sau: Đặc tả dịch vụ MAC. Giao thức MAC. Đặc tả thực thể tầng vật lý. Đặc tả nối trạm. Nguyên lý: IEEE 802.5 dùng cho mạng dạng xoay vòng và trên cơ sở dùng tín hiệu thăm dò token. Mỗi trạm khi nhận được tín hiệu thăm dò token thì tiếp nhận token và bắt đầu quá trình truyền thông tin dưới dạng các frame. Phương pháp xâm nhập mạng này quy định nhiều mức ưu tiên khác nhau cho toàn mạng và cho mỗi trạm, việc quy định này vừa do người thiết kế vừa do người sử dụng tự quy định. IEEE 802.6 IEEE 802.6 là chuẩn đặc tả một mạng tốc độ cao nối kết nhiều LAN thuộc các khu vực khác nhau của một đô thị. Mạng này sử dụng cáp quang với hình trạng dạng bus kép (dual-bus), vì thế còn được gọi là DQDB. Lưu thông trên mỗi bus là một chiều và khi cả cặp bus cùng hoạt động sẽ tạo thành một cấu hình chịu lỗi. Phương pháp điều khiển truy cập dựa theo một giải thuật xếp hàng phân tán có tên là QPDS (Queued-Packet, Distributed-Switch). Đây là một cải tiến của một tiêu chuẩn cũ hơn (được tạo bởi ANSI) mà nó sử dụng cấu trúc mạng FDDI. Các tiêu chuẩn dựa trên FDDI bị thất bại do thực hiện tốn kém và thiếu tính tương thích với các chuẩn LAN hiện hành. Các tiêu chuẩn IEEE 802.6 sử dụng DQDB nên nó hổ trợ lên tới 150 Mbit/s tốc độ truyền tải. Tiêu chuẩn này không thành công, chủ yếu là do tiêu chuẩn FDDI mà nó dựa theo cũng không thành công. IEEE 802.9 IEEE 802.9 là chuẩn đặc tả một mạng tích hợp dữ liệu và tiếng nói bao gồm 1 kênh dị bộ 10 Mbps cùng với 95 kênh 64 Kbps. Giải thông tổng cộng 16 Mpbs. Chuẩn này được thiết kế cho các môi trường có lưu lượng lưu thông lớn và cấp bách. Tiêu chuẩn này thường được gọi là isoEthernet. Có một số nhà cung cấp hổ trợ cho isoEthernet, nhưng nó bị mất thị trường do việc phát triển nhanh chóng của Fast Ethernet và các nhóm làm việc phát triển bộ tiêu chuẩn này đã giải tán. IEEE 802.12 IEEE 802.12 là chuẩn đặc tả mạng cục bộ dựa trên công nghệ được đề xuất bởi AT&T, IBM và HP, gọi là 100 VG – AnyLAN. Mạng này sử dụng hình trạng mạng hình sao và một phương pháp truy cập đường truyền có điều khiển tranh chấp. Khi có nhu cầu truyền dữ liệu, trạm sẽ gởi yêu cầu đến hub và trạm chỉ có thể truyền dữ liệu khi được hub cho phép. Chuẩn này nhằm cung cấp một mạng tốc độ cao (100 Mbps và có thể lớn hơn) có thể hoạt động trong các môi trường hỗn hợp Ethernet và Token Ring, bởi thế nó chấp nhận của hai dạng khung. 100VG – AnyLAN là đối thủ cạnh tranh đáng gờm của 100BASE-T (Fast Ethernet) nhờ một số tính năng nổi trội hơn, chẳng hạn về khoảng cách đi cáp tối đa cho phép. IEEE 802.14 Vào những năm 1990, Ủy ban IEEE 802 thành lập một tiểu ban (802.14) để phát triển một tiêu chuẩn cho các hệ thống modem cáp. Trong khi tiến bộ đáng kể, nhóm này bị giải tán khi các nhà điều hành hệ thống Bắc Mỹ đã ủng hộ các đặc điểm kỹ thuật mới mẻ, non trẻ hơn là DOCSIS. IEEE 802.17 IEEE 802.17 hay là RPR (Resilient Packet Ring), giao thức lớp MAC đang được IEEE chuẩn hóa, là giải pháp cho vấn đề bùng nổ nhu cầu kết nối tốc độ cao và chi phí thấp trong khu vực thành phố. Bằng cách ghép thống kê gói IP truyền trên hạ tầng vòng sợi quang, có thể khai thác hiệu quả dạng vòng quang và tận dụng ưu điểm truyền gói như Ethernet. Khi có lỗi node hay liên kết xảy ra trên vòng sợi quang, RPR thực hiện chuyển mạch bảo vệ thông minh để đổi hướng lưu lượng đi xa khỏi nơi bị lỗi với độ tin cậy đạt tới thời gian nhỏ hơn 50 ms. RPR sử dụng vòng song hướng gồm hai sợi quang truyền ngược chiều nhau, cả hai vòng đồng thời được sử dụng để truyền gói dữ liệu và điều khiển. RPR cho phép nhà cung cấp dịch vụ giảm chi phí thiết bị phần cứng cũng như thời gian và chi phí của việc giám sát mạng. Trong RPR không có khái niệm khe thời gian, toàn bộ băng thông được ấn định cho lưu lượng. Bằng cách tính toán khả năng mạng và dự báo yêu cầu lưu lượng, RPR ghép thống kê và phân phối công bằng băng thông (fairness) cho các node trên vòng để tránh tắc nghẽn có thể mang lại lợi ích hơn nhiều so với vòng SDH/SONET dựa trên ghép kênh phân chia theo thời gian. RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp 2 của mô hình OSI, nó không nhận biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên có thể làm việc với WDM, SDH hay truyền dẫn dựa trên Ethernet (sử dụng GBIC - Gigabit Interface Converter). Ngoài ra, RPR đi từ thiết bị đa lớp đến dịch vụ mạng thông minh lớp 3 như MPLS. MPLS kết hợp thiết bị rìa mạng IP lớp 3 với thiết bị lớp 2 như ATM, Frame Relay. Sự kết hợp độ tin cậy và khả năng phục hồi của RPR với ưu điểm quản lý lưu lượng và khả năng mở rộng của MPLS VPN và MPLS TE được xem là giải pháp xây dựng MAN trên thế giới hiện nay. Một nhược điểm của các phiên bản đầu tiên RPR là nó đã không cung cấp tái sử dụng không gian để truyền frame đến từ địa chỉ MAC không có mặt trên vòng. Vấn đề này được giải quyết bởi IEEE 802.17b, trong đó xác định một không gian tầng con tùy chọn (SAS). Điều này cho phép tái sử dụng không gian để truyền frame đến từ địa chỉ MAC không có mặt trong vòng. Hiện nay RPR là vấn đề khá phức tạp và chưa được chuẩn hoá đầy đủ, nhiều nhà sản xuất có sản phẩm RPR 802.17 nhưng khả năng tương thích giữa sản phẩm của các hãng khác nhau là không chắc chắn. Hình 2.1: Vòng RPR Chuẩn hóa mạng LAN/MAN không dây Bao gồm các bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11, .15, .16, .17, .20, .21, .22. Những bộ chuẩn này chủ yếu tập trung vào các mạng LAN không dây như các mạng WLAN, WPAN, WRAN, … cũng như quy định và các chuẩn công nghệ như công nghệ WiFi (802.11), Bluetooth, ZigBee (802.15), WiMax (802.16),… Cụ thể như sau: IEEE 802.11 – công nghệ WiFi IEEE 802.11 là một tập các chuẩn bao gồm các đặc điểm kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không khí” (tiếng Anh: “over-the-air”), sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (access point), hoặc giữa hai hay nhiều thiết bị không dây với nhau(mô hình ad-hoc). Bộ chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn con như IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, …Bộ chuẩn này là một bộ chuẩn quan trọng, sẽ được đề cập chi tiết trong phần 2.2 chương này. IEEE 802.15 – Công nghệ Bluetooth, ZigBee IEEE 802.15 là bộ tiêu chuẩn thứ 15 thuộc họ IEEE 802. Bộ tiêu chuẩn này chuyên về Wireless PAN (Personal Area Network). Nhóm làm việc IEEE 802.15 bao gồm 7 nhóm làm việc con như sau: Nhóm 1: WPAN/ Bluetooth – nhóm làm việc chuyên về tiêu chuẩn Bluetooth. Nhóm 2: Nhóm 3: High Rate WPAN Nhóm 4: Low Rate WPAN Nhóm 5: Mesh Networking Nhóm 6: BAN Nhóm 7: VLC Chi tiết về bộ tiêu chuẩn này sẽ được trình bày ở phần 2.2 chương này. IEEE 802.16 IEEE 802.16 là hệ thống tiêu chuẩn truy cập không dây băng rộng (Broadband Wireless Access Standards) cung cấp đặc tả chính thức cho các mạng MAN không dây băng rộng triển khai trên toàn cầu. Hệ thống tiêu chuẩn này do nhóm làm việc IEEE 802.16 được thành lập năm 1999, nghiên cứu và đề xuất. Nhóm này là một đơn vị của hội đồng tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802. Họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 chính thức được gọi là WirelessMAN (WMAN). Đây là một bộ chuẩn quan trọng của họ chuẩn IEEE 802, sẽ được nghiên cứu chi tiết ở phần 2.2, chương này. IEEE 802.20 IEEE 802.20 hay là MBWA (Mobile Broadband Wireless Access). Chuẩn này bắt nguồn từ mạng Wi-Fi, chuyển qua các tiêu chuẩn cũ như IEEE 802.16e, IEEE 802.16m. Tiêu chuẩn này có thể hỗ trợ ngay cả khi đang di chuyển với tốc độ lên đến 250km/h. Trong khi chuyển vùng (roaming) của WiMAX nhìn chung bị giới hạn trong một phạm vi nhất định, thì chuẩn IEEE 802.20 giống như 3G có khả năng hổ trợ chuyển vùng toàn cầu. Ngoài ra, cũng giống như WiMAX, IEEE 802.20 cũng hổ trợ các kỹ thuật QoS nhằm cung cấp những dịch vụ có yêu cầu cao về độ trễ, … Trong mạng IEEE 802.20, việc đồng bộ đường lên và đường xuống đều được thực hiện hiệu quả. Dự kiến, chuẩn IEEE 802.20 tương lai sẽ kết hợp với một số tính năng của IEEE 802.16e và các mạng dữ liệu 3G, nhằm cung cấp và tạo ra một mạng truyền thông đa dạng (rich communication). IEEE 802.20 cùng với IEEE 802.16m, IEEE 802.22 được xem là những công nghệ tiền 4G. IEEE 802.21 IEEE 802.21 là một tiêu chuẩn IEEE mới còn đang trong quá trình phát triển. Tiêu chuẩn này hỗ trợ các thuật toán cho phép chuyển giao liền mạng giữa các mạng cùng loại cũng như bàn giao giữa các loại mạng khác nhau, cũng hay được gọi là MIH (Media Independent Handover). Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin cho phép bàn giao đến và đi từ các mạng GSM, GPRS, WiFi, Bluetooth, IEEE 802.11, IEEE 802.16 thông qua các cơ chế chuyển giao khác nhau. Các nhóm làm viêc IEEE 802.21 bắt đầu làm việc vào tháng 3 năm 2004. Nhiều hơn 30 công ty đã gia nhập nhóm làm việc. Các nhóm đã sản xuất một dự thảo đầu tiên cho tiêu chuẩn gồm các định nghĩa giao thức. Quá trình bỏ phiếu cũng đã được thực hiện và bản sửa đổi tiếp theo của dự thảo cũng đang được tiến hành phát triển. Trong tương lai sẽ có những tiêu chuẩn thuộc bộ IEEE 802.21 ra đời. IEEE 802.22 IEEE 802.22 là một tiêu chuẩn cho WRAN (Wireless Regional Area Network) sử dụng khoảng trắng trong phổ tần truyền hình – phổ tần mà TV analog không sử dụng được. Sự phát triển của tiêu chuẩn IEEE 802.22 WRAN là nhằm mục đích sử dụng kỹ thuật vô tuyến để cho phép sử dụng những phổ tần không sử dụng cho dịch vụ phát sóng truyền hình, trên cơ sở không can thiệp vào các phổ tần TV analog. Vùng phủ của công nghệ này có thể lên tầm 40 – 100km, do đó nó mang lại khả năng truy cập băng rộng đến những vùng địa lý khó khăn, khó tiếp cận, những khu vực có mật độ dân số thấp, xa xôi. Điều đó làm cho chuẩn IEEE 802.20 có tiềm năng cho một ứng dụng rộng toàn cầu. IEEE 802.22 WRAN được thiết kế để hoạt động trong băng tần phát sóng truyền hình trong khi đảm bảo rằng không có nhiễu có hại cho các hoạt động truyền thông hiện tại. Tiêu chuẩn này dự kiến sẽ được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu. Chuẩn hóa các thành phần khác Bao gồm các bộ chuẩn còn lại. Nhiệm vụ chủ yếu tập trung vào các vấn đề về bảo mật mạng cũng như điều phối các mạng với nhau, tránh can thiệp lẫn nhau. Cụ thể như sau: IEEE 802.10 IEEE 802.10 là một tiêu chuẩn cho các chức năng bảo mật có thể được sử dụng trong cả hai mạng LAN và MAN. IEEE 802.10 quy định cụ thể việc quản lý an ninh và quản lý chủ chốt, cũng như kiểm soát truy cập, bảo mật dữ liệu và tính toàn vẹn dữ liệu. Các tiêu chuẩn IEEE 802.10 tạm dừng hoạt động vào tháng 1 năm 2004 và nhóm phát triển tiêu chuẩn này của IEEE 802 bị giải tán. Các giao thức Cisco Inter-Switch Link (ISL) hổ trợ VLAN trên mạng LAN Ethernet và các công nghệ tương tự dựa trên chuẩn IEEE 802.10 phần lớn đã được thay thế bởi IEEE 802.1q. Bảo mật cho mạng không dây thì đang được phát triển sang cho IEEE 802.1i. IEEE 802.19 IEEE 802.19 hay còn gọi là Coexistence TAG ( Technical AdviSory Group) là một nhóm làm việc trong Ủy ban IEEE 802, nhằm giải quyết các vấn đề “chung sống” giữa các mạng không dây không có giấy phép (tức là các mạng không dây tự phát của người sử dụng). Nhiều chuẩn không dây IEEE 802 sử dụng những phổ tần không có giấy phép và do đó cần giải quyết vấn đề cùng tồn tại. Những thiết bị không dây không có giấy phép có thể hoạt động trong cùng một băng tần không có giấy phép ở cùng một vị trí. Điều này có thể dẫn đến sự can thiệp lẫn nhau giữa hai mạng không dây. (Hai mạng không dây không có giấy phép được cho là cùng tồn tại nếu chúng có thể hoạt động trong cùng một vị trí địa lý mà không gây nhiễu với nhau đáng kể). Ví dụ như các chuẩn không dây có thể cùng tồn tại: - IEEE 802.11 WLAN- IEEE 802.15 WPAN- IEEE 802.16 WMAN- IEEE 802.22 WRAN Các bộ tiêu chuẩn quan trọng Phần này chủ yếu đề cập chi tiết đến những bộ tiêu chuẩn quan trọng như IEEE 802.3, IEEE 802.11, …Mục đích thấy được tính chất và ứng dụng của các bộ tiêu chuẩn này. IEEE 802.3 và chuẩn hóa mạng Ethernet Với đòi hỏi nối mạng các máy tính với nhau, mạng LAN đã ra đời. Cùng với đó là các bộ giao thức cho phép kết nối LAN (FDDI, TokenRing,…) tuy nhiên phát triển nhất vẫn là Ethernet. Ethernet là một họ lớn và đa dạng gồm các công nghệ mạng dựa khung dữ liệu (frame-based) dành cho mạng LAN. Ethernet định nghĩa một loạt các chuẩn nối dây và phát tín hiệu cho tầng vật lý, hai phương tiện để truy nhập mạng tại phần MAC (điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn) của tầng liên kết dữ liệu (data-link), và một định dạng chung cho việc đánh địa chỉ. Ethernet và mô hình kiến trúc cơ bản đã được hình thành vào những năm 1970 và trở thành công nghệ chủ đạo để xây dựng mạng LAN vào những năm 1980. Trải qua hơn hai thập kỷ phát triển, với mục tiêu xuyên suốt là xây dựng một giao diện mềm dẻo, có độ linh hoạt và tin cậy lớn, giảm giá thành lắp đặt mạng, thuận tiện cho việc vận hành và bảo dưỡng, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của mạng chuyển mạch gói, Ethernet ngày nay đã trở nên phổ biến trong các điểm tập trung lưu lượng của mạng Internet, và tại các kết nối của các máy tính trong mạng văn phòng. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, tốc độ Ethernet đã được cải thiện từ Mbps lên Gbps. Song song với nó, cấu hình mạng máy tính sử dụng công nghệ Ethernet cũng đã phát triển từ cấu trúc bus dùng chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch hình sao. Đây là những nhân tố quan trọng để xây dựng các mạng máy tính có dung lượng cao, chất lượng cao, hiệu suất cao, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng khắt khe của yêu cầu về chất lượng (QoS). Do đó, Ủy ban IEEE 802 đã chuẩn hóa Ethernet thành IEEE 802.3. IEEE 802.3 quy định các phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các kỹ thuật mạng MAN và LAN hữu tuyến theo CSMA/CD. Theo đó, cấu trúc mạng hình sao, hình thức nối dây cáp xoắn (twisted pair) của Ethernet đã trở thành công nghệ LAN được sử dụng rộng rãi nhất từ thập kỷ 1990 đến nay. Nó đã thay thế các chuẩn LAN cạnh tranh khác như Ethernet cáp đồng trục (coaxial cable), Token Ring, FDDI và ARCNET. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, tốc độ kết nối trong Ethernet không ngừng được nâng cao. Vào năm 1995, Fast Ethernet ra đời, IEEE dùng 802.3u để quy chuẩn cho các tiêu chí có liên quan đến Fast Ethernet. Tiếp đến là 802.3z (10Gbps qua cáp quang), 802.3ab (10 Gbps qua cáp UTP), 802.3ae(10Gbps),.. Hiện có 4 tiêu chuẩn nói về mạng LAN/MAN thuộc họ này. Chuẩn IEEE 802.3-2002 nói về kỹ thuật thông tin, viễn thông và sự trao đổi thông tin giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN, xác định các yêu cầu – phần 3: phương pháp truy nhập CSMA/CD các đặc tính lớp vật lý. Chuẩn IEEE 802.3af-2003, chuẩn này cũng như chuẩn IEEE 802.3-2002 nhưng nói về công suất thiết bị đầu cuối số liệu (DTE) qua giao diện độc lập với môi trường (MDI). Chuẩn IEEE 802.3aj-2003, chuẩn này cũng như hai chuẩn trên nhưng phần này nói về quá trình bảo dưỡng trong mạng. Chuẩn 802.3ak-2004, chuẩn này nói về các tham số quản lý và lớp vật lý cho hoạt động tại tốc độ 10 Gb/s, loại 10GBase-CX4. P802.3ah (C/LM) về kỹ thuật thông tin - viễn thông và quá trình trao đổi thông tin giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN –các yêu cầu cụ thể – phần 3: phương pháp truy nhập CSMA/CD và các đặc tính lớp vật lý – các tham số điều khiển truy nhập môi trường, các tham số quản lý và lớp vật lý cho các mạng truy nhập thuê bao P1802.3/D3.2 (C/LM) nói về phương pháp kiểm tra phù hợp cho các chuẩn của IEEE về mạng LAN và MAN - các yêu cầu cụ thể - phần 3: xem lại phương pháp truy nhập CSMA/CD và các đặc tính lớp vật lý. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Wi-Fi dạng LAN không dây được chuẩn hóa bởi bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11, đã được sử dụng bên cạnh hoặc thay thế cho Ethernet trong nhiều cấu hình mạng. Một số thông tin thêm về các quy định về mạng khung dữ liệu IEEE 802.3 quy định một số loại mạng có đường truyền vật lý như sau: Hình 2.2: Một số loại mạng Ethernet với đường truyền vật lý Ví dụ về một mạng Ethernet: Hình 2.3: Ví dụ về một mạng Ethernet IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng mạng LAN không dây (WLAN) Giới thiệu bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 Mạng WLAN là mạng LAN gồm các máy tính liên lạc với nhau bằng sóng radio. Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa tầng vật lý và tầng MAC cho một mạng WLAN. Chuẩn này định nghĩa ba tầng vật lý khác nhau cho mạng WLAN 802.11, mỗi tầng hoạt động ở một dải tần khác nhau và sử dụng các tốc độ 1 Mbps và 2 Mbps. Thành tố cơ bản của kiến trúc 802.11 là tế bào (cell) với tên gọi trong 802.11 là BSS (Basic Service Set). Mỗi BSS thường gồm một vài máy trạm không dây và một trạm cơ sở trung tâm được gọi là AP (access point). Các máy trạm (có thể di động hoặc cố định) và trạm trung tâm liên lạc với nhau bằng giao thức MAC IEEE 802.11 không dây. Có thể kết nối nhiều trạm AP với nhau bằng mạng hữu tuyến Ethernet hoặc một kênh không dây khác để tạo một hệ thống phân tán (DS – distributed system). Đối với các giao thức ở tầng cao hơn, hệ thống phân tán này như là một mạng 802 đơn. Các máy trạm dùng chuẩn IEEE 802.11 có thể nhóm lại với nhau để tạo thành một mạng ad hoc - mạng không có điều khiển trung tâm và không có kết nối với "thế giới bên ngoài". Trong trường hợp này, mạng được hình thành tức thời khi một số thiết bị di động tình cờ thấy mình đang ở gần nhau trong khi đang có nhu cầu liên lạc mà không tìm thấy một cơ sở hạ tầng mạng sẵn có tại chỗ (chẳng hạn một BBS 802.11 với một trạm AP). Một ví dụ về mạng ad hoc được hình thành là khi một vài người mang máy tính xách tay gặp nhau tại một bến tầu và muốn trao đổi dữ liệu mà không có một trạm AP ở gần đó. Tương tự trong như mạng Ethernet hữu tuyến 802.3, các máy trạm trong mạng WLAN 802.11 phải phối hợp với nhau khi dùng chung môi trường truyền dẫn (tần số radio). Giao thức MAC có nhiệm vụ điều khiển sự phối hợp này. MAC IEEE 802.11 là giao thức CSMA/CA. Một số chuẩn trong bộ chuẩn IEEE 802.11 IEEE 802.11 Năm 1997, IEEE đưa ra chuẩn WLAN đầu tiên – được gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này. Lúc này, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp (Direct-Sequence Spread Spectrum-DSSS) nhưng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps – tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng. Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩn không dây này không còn được sản xuất nữa. IEEE 802.11b Từ tháng 6 năm 1999, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802.11 ban đầu và tạo ra các đặc tả kỹ thuật cho 802.11b. Chuẩn 802.11b hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, ngang với tốc độ Ethernet thời bấy giờ. Đây là chuẩn WLAN đầu tiên được chấp nhận trên thị trường, sử dụng tần số 2,4 GHz. Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù (Complementary Code Keying - CCK) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống như chuẩn 802.11 nguyên bản. Với lợi thế về tần số (băng tần nghiệp dư ISM 2,4GHz), các hãng sản xuất sử dụng tần số này để giảm chi phí sản xuất.Nhưng khi đấy, tình trạng "lộn xộn" lại xảy ra, 802.11b có thể bị nhiễu do lò vi sóng, điện thoại “mẹ bồng con” và các dụng cụ khác cùng sử dụng tần số 2,4GHz. Tuy nhiên, bằng cách lắp đặt 802.11b ở khoảng cách hợp lý sẽ dễ dàng tránh được nhiễu. Ưu điểm của 802.11b là giá thấp, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất. Nhược điểm của 802.11b là tốc độ thấp; có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng. IEEE 802.11a Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng dựa vào 802.11 đầu tiên - 802.11a. Chuẩn 802.11a sử dụng tần số 5GHz, tốc độ 54Mbps tránh được can nhiễu từ các thiết bị dân dụng. Đồng thời, chuẩn 802.11a cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802.11b - kỹ thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM). Đây được coi là kỹ thuật trội hơn so với trải phổ trực tiếp (DSSS). Do chi phí cao hơn, 802.11a thường chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp, ngược lại, 802.11b thích hợp hơn cho nhu cầu gia đình. Tuy nhiên, do tần số cao hơn tần số của chuẩn 802.11b nên tín hiệu của 802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tường và các vật cản khác. Do 802.11a và 802.11b sử dụng tần số khác nhau, hai công nghệ này không tương thích với nhau. Một vài hãng sản xuất bắt đầu cho ra đời sản phẩm "lai" 802.11a/b, nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là cung cấp 2 chuẩn sóng Wi-Fi cùng lúc (máy trạm dùng chuẩn nào thì kết nối theo chuẩnfđó). Ưu điểm của 802.11a là tốc độ nhanh; tránh xuyên nhiễu bởi các thiết bị khác. Nhược điểm của 802.11a là giá thành cao; tầm phủ sóng ngắn hơn và dễ bị che khuất. IEEE 802.11g Năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơn được gọi là 802.11g nổi lên trên thị trường; chuẩn này cố gắng kết hợp tốt nhất 802.11a và 802.11b. 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụng tần số 2,4GHz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn. 802.11g tương thích ngược với 802.11b, nghĩa là các AP 802.11g sẽ làm việc với card mạng Wi-Fi chuẩnp802.11b... Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802.11g. Chuẩn này cũng sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802.11a nhưng lại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802.11b. Điều thú vị là chuẩn này vẫn đạt tốc độ 54Mbps và có khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b đang phổ biến. Ưu điểm của 802.11g là tốc độ nhanh, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất. Nhược điểm của 802.11g là giá cao hơn 802.11b; có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng. IEEE 802.11h Chuẩn này được dùng ở châu Âu ,dải tần 5 Ghz. Nó cung cấp tính năng sự lựa chọn kênh động và điều khiển công suất truyền dẫn TPC, nhằm tránh can nhiễu. Ở châu Âu người ta chủ yếu sử dụng thông tin vệ tinh, nên phần lớn các quốc gia ở đây sử dụng chỉ sử dụng Wireless LAN ở trong nhà (Indoor). Chuẩn này đang ở giai đoạn chuẩn hóa. IEEE 802.11n Do tính tiện dụng và dễ triển khai, mạng WLAN ngày càng thâm nhập khắp nơi để phục vụ nhu cầu trao đổi thông tin và giải trí. Với nhu cầu ngày càng cao cấp, tốc độ 11 Mbps của chuẩn 802.11b, 54Mbps của chuẩn 802.11a/g dù rất hấp dẫn nhưng cũng chưa thỏa yêu cầu của người dùng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao hơn đó, IEEE đã hình thành nhóm làm việc phát triển chuẩn 802.11n. Phạm vi làm việc của nhóm này là định nghĩa điều chỉnh lớp vật lý và lớp MAC để chuyển giao một giá trị nhỏ nhất 100Mbps thông qua một điểm truy nhập dịch vụ MAC (SAP). 802.11n sử dụng một quan điểm phát triển đang sử dụng tại các công nghệ hiện hữu trong khi giới thiệu công nghệ mới ở đó chúng cung cấp hiệu quả làm việc sự phát triển để thấy được yêu cầu của việc phát triển những ứng dụng. Sử dụng lại những công nghệ quý báu như OFDM, mã hóa sửa lỗi từ phía trước, đan xen và ánh xạ điều biến biên độ cầu phương đã được sửa và giữa lại, giá cả giảm xuống và hoàn toàn tương thích với các công nghệ trước đó. So với các chuẩn trước, đặc tả kỹ thuật của 802.11n "thoáng" hơn nhiều: có nhiều chế độ tùy chọn, nhiều cấu hình để có thể cho ra sản phẩm có các mức tốc độ tối đa khác nhau. (Trước đây, tất cả các sản phẩm 802.11b phải có tốc độ 11Mbps; 802.11a và 802.11g phải có tốc độ 54Mbps). Điều này vạch ra ranh giới về hiệu năng trên mỗi thiết bị 802.11n: các nhà sản xuất có thể tăng hoặc điều chỉnh khả năng hỗ trợ ứng dụng, mức giá... Ứng với mỗi tùy chọn, 802.11n có thể hỗ trợ tốc độ lên đến 600Mbps, nhưng phần cứng WLAN không nhất thiết phải áp dụng tất cả các tùy chọn. Ví dụ, năm 2006, hầu hết thiết bị phần cứng WLAN 802.11n 1.0 hỗ trợ tốc độ 300Mbps. Các cải tiến công nghệ của chuẩn 802.11n: OFDM tốt hơn Yêu cầu đầu tiên là phải sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia tầng số trực giao OFDM được phát triển ở trên dựa trên 802.11a/g, sử dụng tốc độ mã lớn nhất cao hơn và nhịp độ dải thông rộng hơn. Điều đó có nghĩa là 802.11n hỗ trợ một OFDM tốt hơn. Những thay đổi đó giúp tăng tốc độ lên 65 Mbps so với 52Mbps của chuẩn 802.11a và 802.11g. Cải thiện hiệu năng của MIMO: Một trong những thành phần được biết rộng rãi nhất trong đặc tả kỹ thuật của bản dự thảo là MIMO. MIMO tận dụng hiện tượng tự nhiên của sóng trung tần được gọi là đa đường: thông tin được phát xuyên qua tường, cửa sổ và các vật chắn khác, anten thu tín hiệu nhiều lần qua các bộ định tuyến khác nhau ở các thời điểm khác nhau. Do đó, tín hiệu đa đường nguyên gốc có thể bị "bóp méo" dẫn đến khó giải mã và kéo theo hiệu năng Wi-Fi kém. MIMO khai thác hiện tượng đa đường với kỹ thuật đa phân chia theo không gian (space-division multiplexing). Thiết bị phát WLAN chia gói dữ liệu ra thành nhiều phần, mỗi phần được gọi là chuỗi dữ liệu (Spatial Stream) và phát từng chuỗi dữ liệu qua các anten riêng rẽ đến các anten thu. Hình 2.4: Công nghệ MIMO Hiện tại, 802.11n cung cấp đến 4 chuỗi dữ liệu, cho dù phần cứng không yêu cầu hỗ trợ nhiều như thế. (xem hình 2.5) Mỗi màu tương ứng với một chuỗi dữ liệu llliệuliệu                                                            Hình 2.5:Các chuỗi dữ liệu của 802.11n Gấp đôi số lượng chuỗi dữ liệu đồng nghĩa với việc tăng gấp đôi tốc độ, tuy nhiên sẽ kéo theo công suất tiêu thụ tăng, khả năng mở rộng kém hơn và giá thành sản phẩm cao hơn. Trong khi đặc tả kỹ thuật 802.11n yêu cầu phải có chế độ tiết kiệm năng lượng (MIMO power-save). Điều này có nghĩa là chỉ nên sử dụng kỹ thuật đa đường khi đạt được lợi ích về hiệu năng. Các đặc điểm nổi bật của MIMO Có 2 tính năng trong đặc tả kỹ thuật 802.11n nhằm tập trung cải thiện hiệu năng MIMO: cực tạo búp sóng (Beam-forming) và sự phân tập (Diversity). Beam-forming là kỹ thuật điều chỉnh tín hiệu trực tiếp trên anten, giúp tăng vùng phủ sóng và hiệu suất bằng cách hạn chế nhiễu. Diversity khai thác trên nhiều anten bằng cách tổng hợp các tín hiệu đầu ra hoặc chọn tín hiệu tốt nhất trong số các anten. Đây là đặc tả kỹ thuật quan trọng do 802.11n có 4 anten, vì thế sẽ gặp phải trường hợp thiết bị có số lượng anten khác với nó. Ví vụ, máy tính xách tay dùng 2 anten có thể kết nối đến access point (AP) có 3 anten. Trường hợp này, chỉ 2 chuỗi dữ liệu được dùng dù AP hỗ trợ đến 3 chuỗi dữ liệu. Với Diversity, thêm càng nhiều anten càng tốt. Thiết bị nhiều anten sẽ có phạm vi phủ sóng xa hơn. Ví dụ, tín hiệu phát ra của 2 anten có thể kết hợp lại để thu một chuỗi dữ liệu ở khoảng cách xa. Ý tưởng này có thể được mở rộng để kết hợp các tín hiệu đầu ra của 3 anten để thu về 2 chuỗi dữ liệu có tốc độ cao, vùng phủ sóng rộng... Diversity không bị giới hạn trong 802.11n và cả WLAN. Thực tế, nó đã được cài đặt cho các sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g có 2 anten. Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n (xem bảng dưới). Bảng 2.1: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n Tính năng Ý nghĩa Trạng thái OFDM tốt hơn Hỗ trợ băng thông rộng hơn và tốc độ mã hóa cao hơn để tăng tốc độ đạt tối đa 65Mbps Bắt buộc Đa phân chia theo không gian Cải tiến hiệu suất bằng cách phân chia dữ liệu thành nhiều chuỗi phát đến nhiều anten Tùy chọn đến tối đa 4 chuỗi dữ liệu Diversity Khai thác sự có mặt của nhiều anten để cải tiến tầm phủ sóng và độ tin cậy. Hình thức này được thực thi khi số lượng anten ở đầu thu cao hơn số lượng anten ở đầu phát. Tùy chọn đến tối đa 4 anten MIMO tiết kiệm năng lượng Giới hạn công suất tiêu thụ bất lợi của MIMO bằng cách chỉ sử dụng nhiều anten khi cần thiết Quy định Các kênh 40MHz Tăng tốc độ gấp đôi bằng cách tăng độ rộng băng thông từ 20MHz lên 40MHz Tùy chọn Sự kết hợp Cải tiến hiệu suất bằng cách cho phép nhiều gói dữ liệu phát tăng tốc giữa sự truyền thông trên cao Quy định Giảm Inter-frame Spacing (RIFS) Một trong những đặc điểm chung trong thiết kế 802.11n-n là cải tiến hiệu suất. Thời gian trễ trong việc phát OFDM ngắn hơn so với 802.11a, 802.11g Quy định Chế độ Greenfield Cải tiến hiệu suất bằng cách loại các thiết bị 802.11a/b/g ra khỏi mạng 802.11n-n Tùy chọn hiện thời Cải tiến lưu lượng và tốc độ truyền dữ liệu Một tùy chọn khác trong 802.11n dự thảo là nhân đôi tốc độ bằng cách tăng băng thông kênh truyền WLAN từ 20MHz lên 40MHz. Điều này làm giảm số lượng kênh gây bất lợi cho các thiết bị khác. Tần số2,4GHz có đủ không gian cho 3 kênh 20MHz không chồng lấn nhau (non-overlapping), còn kênh 40MHz không có nhiều không gian cho các thiết bị khác tham gia vào mạng hay truyền dữ liệu trên cùng khu vực với chúng. Do đó, việc chọn kênh 40MHz sẽ cải thiện hiệu năng cho toàn WLAN. Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11 (xem bảng 2.2). Bảng 2.2: Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11n Các chuẩn 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n Năm phê chuẩn Tháng 7/1999 Tháng 7/1999 Tháng 6/2003 Tháng 6/2007 Tốc độ tối đa 54Mbps 11Mbps 54Mbps 300Mbps Khoảng cách tối đa 100m 100m 100m 150m Kỹ thuật điều chế OFDM DSSS hay CCK DSSS hay CCK hay OFDM DSSS hay CCK hay OFDM Dải tần số trung tần (RF) 5GHz 2,4GHZ 2,4GHZ 2,4GHz hay 5GHz Chuỗi dữ liệu 1 1 1 1, 2, 3 hay 4 Độ rộng băng thông 20MHz 20MHz 20MHz 20MHz hay 40MHz Số kênh không chồng lấn nhau 3 3 23 3 (2,4GHz)23 (5GHz) Nguồn can nhiễu Bluetooth, lò vi sóng, thiết bị quan sát bé từ xa... Bluetooth, lò vi sóng, thiết bị quan sát bé từ xa... Điện thoại mẹ bồng con Tương tự 802.11b/g (2,4GHz)Tương tự 802.11a (5GHz) Hoạt động hiệu quả cùng WLAN hiện hành Đặc tính kỹ thuật của 802.11n dự thảo có khả năng tương thích với chuẩn trước đó. Access Point 802.11n sẽ tương thích ngược với các thiết bị chuẩn 802.11a tần số 5GHz cũng như chuẩn 802.11b và 802.11g tần số 2,4GHz. 802.11n sẽ hỗ trợ tốt hơn với chế độ "mixed" của 802.11g. Thực tế, hiệu suất mạng phụ thuộc vào tỉ lệ băng thông được sử dụng để phát dữ liệu chứ không phải gói tin đầu tiên (Overhead) hay các giao thức được sử dụng để quản lý việc truyền thông mạng. Một trong các tính năng quan trọng nhất trong đặc tả kỹ thuật 802.11n để cải tiến hiệu năng ở chế độ hợp nhất (mixed mode) là sự tập hợp. Thay vì gửi từng frame dữ liệu, máy trạm phát một gói gồm nhiều frame chung với nhau. Do đó, việc tập hợp dữ liệu sẽ hiệu quả hơn (xem hình 2.6).                                      Hình 2.6: Sự tập hợp cải thiện hiệu quả trong chế độ Mixed Điều này dễ dàng cho các thiết bị 802.11n cùng tồn tại với 802.11g và 802.11a vì tất cả đều dùng phương thức điều chế OFDM. Vì thế, có nhiều tính năng trong đặc tả kỹ thuật của thiết bị như tăng hiệu năng cho các mạng chỉ sử dụng OFDM. Chẳng hạn như tính năng giảm khoảng không giữa frame (Reduced Inter-Frame Spacing, hay RIFS), chi tiết này có thời gian trì hoãn giữa 2 lần phát ngắn. Để đạt hiệu năng tốt, đặc tả kỹ thuật của 802.11n cung cấp một chế độ gọi là "cánh đồng xanh" (Greenfield) - chỉ các thiết bị 802.11n hoạt động trong mạng. Hiện thực phần cứng của chuẩn IEEE 802.11n Các hãng sản xuất chip Wi-Fi lớn như Atheros, Broadcom đã xuất xưởng các chip hỗ trợ chuẩn 802.11n và đã đạt được chứng nhận của Wi-Fi Alliance, chẳng hạn chip BCM943224HMS, BCM94313HMGB của Broadcom, chip AR5B195 của Atheros. Các chip này hỗ trợ đầy đủ 4 chuẩn 802.11a/b/g/n với rất nhiều tính năng tùy chọn (Short Guard Interval, Greenfield Preamble, A-MPDU, STBC, 40MHz trên tần số 2,4GHz hay 5GHz...), chế độ bảo mật WPA2 cao cấp, tính năng WMM (Wi-Fi Multimedia) hỗ trợ giải trí đa phương tiện và các tính năng tiện ích khác như cài đặt mã hóa Wi-Fi nhanh theo dạng PIN (Personal Identification Number) hay PBC (Push button configuration)...  Ưu, nhược điểm của 802.11n: Ưu điểm của 802.11n là tốc độ nhanh nhất, vùng phủ sóng tốt nhất; trở kháng lớn hơn để chống nhiễu từ các tác động của môi trường. Nhược điểm của 802.11n giá cao hơn 802.11g; sử dụng nhiều luồng tín hiệu có thể gây nhiễu với các thiết bị 802.11b/g kế cận. Tuy nhiên, với ưu điểm nhiều hơn khuyết điểm như vậy, tương lai chuẩn IEEE 802.11n sẽ phổ biến trên toàn cầu và thay thế các chuẩn IEEE 802.11 khác. Một số chuẩn mạng không dây khác: IEEE 802.15 – Mạng WPAN Mạng WPAN (Wireless Personal Area Network) – hay còn gọi là mạng cá nhân không dây được sử dụng để phục vụ truyền thông tin trong những khoảng cách tương đối ngắn. Không giống như mạng WLAN, mạng WPAN có thể liên lạc hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều về cơ sở hạ tầng. Tính năng này cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ tiền, nhỏ gọn mà vẫn đem lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp. Trong thời gian khoảng giữa những năm thập kỉ 80 thế kỷ XX, chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ cho nhóm chuẩn WPAN. Nhóm chuẩn này tập trung giải quyết các vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng không gian nhỏ (bán kính 30m). Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lượng nhỏ, tiêu tốn ít năng lượng, vận hành trong vùng không gian nhỏ, kích thước bé. Chính vì thế mà nó tận dụng được tốt nhất ưu điểm của kỹ thuật sử dụng lại kênh tần số, đó là giải quyết được các vấn đề hạn chế về băng tần như hiện nay. IEEE 802.15 có thể phân ra làm 3 loại mạng WPAN, chúng được phân biệt thông qua tốc độ truyền, mức độ tiêu hao năng lượng và chất lượng dịch vụ (QoS). WPAN tốc độ cao (chuẩn IEEE 802.15.3) phù hợp với các ứng dụng đa phương tiện yêu cầu chất lượng dịch vụ cao. WPAN tốc độ trung bình (chuẩn IEEE 802.15.1 / Bluetooth) được ứng dụng trong các mạng điện thoại đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA và có chất lượng dịch vụ QoS phù hợp cho thông tin thoại. WPAN tốc độ thấp (chuẩn IEEE 802.15.4 / LR-WPAN) dùng trong các sản phẩm công nghiệp dùng có thời hạn, các ứng dụng y học chỉ đòi hỏi mức tiêu hao năng lượng thấp, không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS. Chính tốc độ truyền dữ liệu thấp cho phép LR-WPAN tiêu hao ít năng lượng. Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee/IEEE802.15.4 chính là một ví dụ điển hình. Chúng ta sẽ nói rõ thêm về công nghệ ZigBee, một xu hướng của mạng không dây trong điều khiển tự động. Đặc điểm của công nghệ ZigBee là tốc độ truyền tin thấp, tiêu hao ít năng lượng, chi phí thấp và là giao thức mạng không dây hướng tới các ứng dụng điều khiển từ xa và tự động hóa. Tổ chức IEEE 802.15.4 bắt đầu làm việc với chuẩn tốc độ thấp được một thời gian ngắn thì tiểu ban về ZigBee và tổ chức IEEE quyết định sát nhập và lấy tên ZigBee đặt cho công nghệ mới này. Mục tiêu của công nghệ ZigBee là nhắm tới việc truyền tin với mức tiêu hao năng lượng nhỏ và công suất thấp cho những thiết bị có thời gian sống từ vài tháng đến vài năm mà không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin như Bluetooth. Một điều nổi bật là ZigBee có thể dùng được trong các mạng mắt lưới (mesh network) rộng hơn là sử dụng công nghệ Bluetooth. Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thể dễ dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc vào môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu với mỗi ứng dụng. Tốc độ dữ liệu là 250kbps ở dải tần 2.4Ghz (toàn cầu), 40kbps ở dải tần 915Mhz (Mỹ + Nhật) và 20kbps ở dải tần 868Mhz (ở châu Âu). Các nhóm nghiên cứu ZigBee và tổ chức IEEE đã làm việc với nhau để chỉ rõ toàn bộ các khối giao thức của công nghệ này. IEEE 802.15.4 tập trung nghiên cứu và 2 tầng thấp của giao thức (tầng vật lý và liên kết dữ liệu). ZigBee còn thiết lập cơ sở cho những tầng cao hơn trong giao thức (từ tầng mạng đến tầng ứng dụng) về bảo mật, dữ liệu, chuẩn phát triển để đảm bảo chắc chắn rằng các khách hàng dù mua sản phẩm từ các hãng sản xuất khác nhau nhưng vẫn theo một chuẩn riêng để làm việc với nhau được mà không tương tác lẫn nhau. Hiện nay thì IEEE 802.15.4 tập trung vào các chi tiết kỹ thuật của tầng vật lý và tầng con MAC ứng với mỗi loại mạng khác nhau (mạng hình sao, mạng hình cây, mạng mắt lưới). Các phương pháp định tuyến được thiết kế sao cho năng lượng được bảo toàn và độ trễ trong truyền tin là ở mức thấp nhất có thể bằng cách dùng cac khe thời gian đảm bảo (GTSs_guaranteed time slots). Tính năng nổi bật chỉ có ở công nghệ ZigBee là giảm thiểu được sự hỏng hóc dẫn đến gián đoạn kết nối tại một nút mạng trong mạng mesh. Nhiệm vụ đặc trưng của tầng vật lý gồm có phát hiên chất lượng của đường truyền (LQI) và năng lượng truyền (ED), đánh giá kênh truyền (CCA), giúp nâng cao khả năng chung sống với các loại mạng không dây khác. Với các tính năng nổi bật như trên, hứa hẹn trong tương lai sẽ xuất hiện công nghệ ZigBee mới với chuẩn IEEE 802.15.4 được phổ biến rộng rãi. Bảng 2.3 : So sánh ZigBee – Wifi - Bluetooth Hình 2.7: Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee IEEE 802.16 – Công nghệ WiMAX (Mạng WMAN) Công nghệ WiFi IEEE 802.11 trong vài năm gần đây đã gặt hái được những thành công rực rỡ với minh chứng là nó được triển khai rộng rãi khắp nơi. Hầu như tất cả các máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, PDA đều được tích hợp WiFi. Tốc độ dữ liệu của WiFi có thể đạt được 54Mpbs. Tuy nhiên vùng phủ sóng của WiFi chỉ hạn chế ở tằm vài chục đến vài trăm mét. Để đáp ứng nhu cầu phủ sóng xa hơn, WiMAX (IEEE 802.16). Chuẩn WiMAX đầu tiên ra đời vào tháng 10 năm 2001. Khác với WiFi chỉ sử dụng một băng tần, WiMAX có thể hoạt động trong băng tần từ 2-66 Ghz. Các ứng dụng khác nhau sẽ dùng những băng tần khác nhau để tránh sự giao thoa. Cụ thể, các ứng dụng di động (802.16e) dùng băng tần từ 2-11 GHz. Ở nhiều nước châu Âu, băng tần 3.5 GHz được dành riêng cho WiMAX di động. Các ứng dụngicốiđịnhi(802.16d)1thì1dùng1băng1tần1từ110-661GHz. Các chuẩn khác nhau của WiMAX  Chuẩn cơ bản 802.16 basic: Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC chung. Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - Base Station) và người sử dụng (SS - Sucriber Station). Trong một vùng phủ sóng, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dự liệu (traffic). Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau. Nối kết giữa BS và SS sẽ gồm một kênh uplink và downlink. Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khi kênh downlink có đặc điểm broadcast. Trong trường hợp không có vật cản giữa SS và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao. Ngược lại, thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu.  Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX  - 802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2 – 11 Ghz. Đây là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được nới rộng.  - 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần từ 5 – 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (class of service). Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a.  - 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần từ 10-66GHz với mục đích cải tiển interoperability.  - 802.16d : Có một số cải tiển nhỏ so với chuẩn 802.16a. Chuẩn này được chuẩn hóa 2004. Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này. - 802.16e : Đã được chuẩn hóa. Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn nhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h).- 802.16j: Bây giờ IEEE đang bắt tay vào chuẩn hóa 802.16j để phục vụ cho việc Relay (Wimax Mesh network). Để minh họa wimax relay, các bạn có thể xem hình dưới đây Hình 2.8: Wimax Relay Lợi ích của việc dùng những relay BS đã được liệt kê trong hình vẽ. Có thể kể đến các lợi ích sau: - Thay vì liên lạc trực tiếp với BS, user có thể liên lạc thông qua nhiều Relay BS với đường truyền tốt hơn và tốc độ cao hơn, hiệu quả truyền cao hơn, v.v.. - Relay BS có thể dùng để tăng vùng phủ sóng của mạng WiMAX (relay BS rẻ hơn lắp đặt BS wimax) - User sẽ không cần tiêu tốn một năng lượng lớn để liên lạc với BS (tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ở thiết bị di động).- 802.16m: Đang được nghiên cứu và chuẩn hóa. Chuẩn này hướng tới tăng tốc độ truyền của WiMAX lên 1Gbps bằng cách dùng MIMO và các dãy angten. - Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f, 802.16h...Đặc điểm nối bật của WiMAX di động WiMAX di động cũng có những đặc điểm giống EV-DO hoặc HSxPA nhằm tăng tốc độ truyền thông (data rate). Những đặc điểm đó bao gồm: Mã hóa và điều chế thích nghi (Adaptive Modulation and Coding - AMC), kỹ thuật sữa lỗi bằng dò – lặp (Hybrid Automatic Repeat Request - HARQ), Phân bố nhanh (Fast Scheduling) và chuyển giao mạng (handover) nhanh và hiệu quả.  Không giống như công nghệ 3G dựa trên CDMA được xây dựng nhằm vào dịch vụ thoại, WiMAX được thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền dự liệu dung lượng lớn (trong đó có cả dịch vụ thoại VoIP). WiMAX sự dụng kỹ thuật trải phổ SOFDMA và hạ tầng mạng xây dựng trên nền IP.  WiMax cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn so với WiFi, tốc độ uplink và downlink cao hơn, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn, và quan trọng là vùng phủ sóng rộng hơn, và không bị ảnh hưởng bởi địa hình. WiMAX có thể thay đổi một cách tự động phương thức điều chế để có thể tăng vùng phủ bằng cách giảm tốc độ truyền và ngược lại. Để tăng vùng phủ, chuẩn WiMAX hoặc sử dụng mạng Mesh hoặc sử dụng antenna thông minh hoặc MIMO. Dự liệu truyền trong mạng WiMAX được phân chia thành 5 lớp dịch vụ với những ưu tiên khác nhau nhằm cung ứng QoS. Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm vượt trội của WiMAX so với WIFI. Ứng dụng của WiMAX  Nói tới WiMAX , người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại. Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn. Đặc biệt WiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém. Ở những nước đang phát triển như Việt Nam, nơi mà Internet băng thông rộng chưa phổ biến, WiMAX là một giải pháp kinh tế. Ngoài ra WiMAX còn giúp việc triển khai WiFi thêm nhanh chóng do các hotspot WiFi sẽ không cần đường leased-line mà sẽ nối trực tiếp với WiMAX BS. Khả năng roaming giữa các dịch vụ Wi-Fi và WiMAX sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.  Hình 2.9: minh họa 1 số ứng dụng last-mile của WiMAX  Để có thể dùng dịch vụ Internet băng thông rộng của WiMAX (fixed WiMAX), nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần lắp đặt một ang-ten BS ở giữa khu dân cư. Mỗi người dùng sẽ được cung cấp một ang-ten thu (CPE), lắp trên mái nhà/cửa sổ. CPE có thể được nối trực tiếp với máy vi tính hoặc thông qua một Access Point WiFi. Việc triển khai khá đơn giản, mà giá thành lại thấp hơn nhiều so với công nghệ hiện hành.  Bên cạnh dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động. Trong tương lai, các thiết bị mobile mà hiện nay được tích hợp WiFi sẽ được tích hợp WiMAX. Khi đó, người dùng có thể kết nối mạng mọi lúc mọi nơi thông qua WiMAX, và đặc biệt là vẫn có thể dùng các dịch vụ giống như những dịch vụ của mạng cellular 3G. Hơn nữa, tốc độ truyền của WiMAX cao hơn hẳn 3G mà giá hứa hẹn sẽ rẻ. Đối với các nhà cung cấp mạng, giá thành của một WiMAX BS rẻ hơn rất nhiều so với giá của một BS UMTS. Do đó, có thể nhà cung ứng mạng 3G sẽ dùng WiMAX thay thế 3G1ở1những1khu1vực1thưa1dân1cư.   Hình 2.10: minh họa ứng dụng của WiMAX Mobile Kết luận và phương hướng tiếp cận tiếp theo Từ những kết quả tìm hiểu ở trên ta có thể nhận thấy bộ tiêu chuẩn IEEE 802.2 có một vị trí đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của công nghệ thông và truyền thông hiện tại và trong tương lai. Từ việc phát triển các công nghệ mạng LAN hữu tuyến như Ethernet đến các mạng LAN không dây như WLAN, WMAN, WPAN, WRAN đã cho thấy những đóng góp của IEEE 802 trong việc phát triển công nghệ hiện tại. Những năm gần đây, IEEE 802 tiếp tục phát triển những bộ tiêu chuẩn công nghệ mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Một số chuẩn công nghệ đã được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Một số chuấn mới mà IEEE 802 đang tiếp tục phát triển hứa hẹn sẽ tiếp tục thay thế các công nghệ cũ và không ngừng phát triển thêm.  Trong phạm vu bài tìm hiểu này chỉ xem xét đến đặc tính và công nghệ của các chuẩn IEEE 802.x ở mức khái quát. Hướng phát triển tiếp theo của nội dung nghiên cứu là tìm hiểu chi tiết về các tham số đặc tính một chuẩn duy nhất. Ưu tiên lựa chọn trong các chuẩn IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.16, IEEE 802.22. Tài liệu tham khảo Wikipedia – Bách khoa toàn thư tiếng Việt: Wikipedia – Bách khoa toàn thư tiếng Anh: Tạp chí Bưu chính Viễn thông: Thế giới vi tính PC World Việt Nam Google Việt Nam IEEE IEEE 802 Báo cáo Phân lớp Mac trong IEEE 802.11n của lớp D04VT1 – Học viện Bưu Chính Viễn Thông Báo cáo “Sự chuẩn hóa về dịch vụ Ethernet của các tổ chức tiêu chuẩn và các diễn đàn công nghiệp trên thế giới” – Th.s Vũ Hoàng Sơn Các tài liệu về các chuẩn IEEE 802 trong trên web của ủy ban IEEE 802: