Đồ án Tìm hiểu về Wireless Lan

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Sự tiến bộ của nền khoa học công nghệ thông tin đã góp phần làm cho đời sống xã hội ngày càng phong phú. Nó mang lại siêu lợi nhuận cho nền kinh tế của mỗi quốc gia và toàn cầu, đồng thời mang lại nền văn minh cho nhân loại chưa từng có từ trước đến nay. Việt Nam là một nước đang trên đà phát triển và hội nhập, những ảnh hưởng tích cực và hệ quả ưu việt do công nghệ thông tin mang lại cho nền kinh tế và đời sống xã hội khoảng vài chục năm gần đây đã chứng minh điều này. Hệ thống mạng không dây WLAN là một phát triển vượt bậc của ngành công nghệ thông tin. Hiện nay nó là sự lựa chọn tối ưu nhất bởi cùng một lúc có thể kết nối máy in, Internet và các thiết bị máy tính khác mà không cần dây cáp truyền dẫn. Nhờ đó mà ta giảm thiểu được số lượng dây chạy trong phòng, từ phòng này sang phòng khác. Số lượng dây không đáng kể nên không làm thay đổi cảnh quan, thẩm mĩ nơi ở và nơi làm việc, hội họp. Ngoài ra mạng LAN không dây còn rất nhiều tiện lợi khác đó là sự mềm dẻo, dễ thay thế bảo trì, dễ dàng mở rộng… và nhất là nó thích ứng và có thể chống lại các hiện tượng khắc nghiệt của thời tiết như động đất và những tác động không mong muốn khác… WIRELESS LAN là công nghệ đang được lựa chọn để ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực kinh doanh. Nó giúp các công ty có khả năng truy cập theo thời gian thực vào các dịch vụ, mang lại phản ứng nhanh nhạy đối với thay đổi của thị trường. Nâng cao năng xuất lao động. Nếu như thông tin được ví như mạch máu của môi trường kinh doanh ngày nay thì mạng không dây sẽ là trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh đó. Trước ứng dụng to lớn đó của mạng không dây, việc nghiên cứu và tìm hiểu là một vấn đề khá thú vị và đang được sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu trong các trung tâm tin học, các viện công nghệ thông tin và các trường đại học. Trong đồ án này đã trình bày như sau: Chương I là những kiến thức cơ bản về mạng WLAN, Chương II đã hướng dẫn triển khai một mạng WLAN như thế nào, Chương III chính là trình bày về kiến trúc hệ thống và kiến trúc giao thức của mạng WLAN. CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WIRELESS LAN) 1.1. Khái niệm mạng WLAN Mạng WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK–WLAN ) là một hệ thống truyền thông số liệu linh hoạt được thực hiện trên sự mở rộng của LAN hữu tuyến. Mạng WLAN gồm các thiết bị được nối lại với nhau có khả năng giao tiếp thông qua sóng RADIO hay tia hồng ngoại trên cơ sở sử dụng các giao thức chuẩn riêng của mạng không dây thay vì các đường truyền dẫn bằng dây. Mạng WLAN đang thực sự thay thế cho mạng máy tính có dây, cung cấp khả năng xử lý linh động hơn và tự do hơn cho các hoạt động kinh doanh. Người dùng có thể truy cập vào mạng INTRANET của nội bộ công ty hoặc mạng INTERNET từ bất cứ địa điểm nào trong khuôn viên của công ty mà không bị ràng buộc bởi các kết nối vật lý. 1.2. Sự giống nhau và khác nhau giữa LAN và WLAN 1.2.1. Sự giống nhau giữa LAN và WLAN Thời kỳ ban đầu WLAN được thiết kế sao cho giống với mạng cục bộ LAN IEEE 802. WLAN phải hỗ trợ được tất cả các giao thức và các công cụ quản lý mạng LAN đã chạy tốt trên mạng LAN truyền thống. Để thực hiện nhiệm vụ giống với mạng LAN, WLAN được thiết kế cho cùng loại giao diện như IEEE 802.3. WLAN hoạt động dưới phân lớp điều khiển liên kết logic IEEE 802.1 (LLC), cung cấp tất cả các dịch vụ đòi hỏi để hỗ trợ phân lớp LLC. Trong trường hợp này WLAN phân biệt với IEEE 802.3 bởi các giao thức chạy trên 802.2. Sử dụng loại giao diện 802.2 đảm bảo các giao thức trên LLC không cần phải biết mạng truyền dữ liệu thực. 1.2.2. Sự khác nhau giữa LAN và WLAN Những đặc tính cơ bản của mạng vô tuyến khiến nó trở lên khác biệt với các mạng LAN truyền thống: Địa chỉ đích không đồng nghĩa với vị trí đích: Trong các mạng LAN truyền thống một địa chỉ tương đương với một địa chỉ vật lý. Trong WLAN đơn vị được đánh địa chỉ là một trạm (STA). STA là một đích nhận bản tin nhưng nó không có vị trí cố định. Môi trường ảnh hưởng tới việc thiết kế: Các lớp vật lý sử dụng trong WLAN về cơ bản là khác với môi trường truyền hữu tuyến. Do vậy lớp vật lý WLAN: Sử dụng môi trường truyền dẫn không độc lập cũng như không có đường biên rõ rệt với các trạm khác để tránh nhận các khung dữ liệu của nhau. Không được bảo vệ khỏi các tín hiệu phía ngoài. Kết nối qua môi trường kém tin cậy hơn so với môi trường dùng cáp. Có cấu trúc TOPO mạng động. Thiếu các kết nối đầy đủ, do đó thường phải chấp nhận sự không hợp lệ là khả năng mà tất cả các trạm STA có thể nghe các trạm STA khác (ví dụ một trạm STA có thể được gọi là ẩn so với một trạm STA khác). Có tính chất truyền lan không đối xứng và biến đổi theo thời gian. Do có những giới hạn về phạm vi của lớp vật lý vô tuyến, WLAN có su hướng phục vụ những khoảng cách địa lý hẹp có thể phục vụ trong các khối của một toà nhà lớn. Ảnh hưởng của việc giám sát các trạm di động: Một trong những yêu cầu của mạng WLAN là giám sát các trạm di động cũng như các trạm dễ mang (máy tính xách tay). Trạm dễ mang là trạm có thể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác nhưng chỉ hoạt động trong khi cố định ở một vị trí. Còn trạm di động là trạm hoạt động trong khi đang ở trạng thái di chuyển. WLAN sẽ không thực sự đầy đủ nếu chỉ giám sát các trạm máy tínhxách tay. Những ảnh hưởng của quá trình truyền sóng làm mờ đi sự khác biệt giữa trạm di động và trạm dễ mang. Các trạm di động thường được cấp nguồn bằng ắc qui. Do vậy quản lý nguồn là một yếu tố cần phải xem xét. Không thể coi là thiết bị nhận của trạm luôn ở chế độ bật nguồn. Tương tác với các lớp IEEE 802 khác: WLAN phải làm việc với các lớp cao hơn (Lớp điều khiển liên kết logic LLC) giống như là LAN truyền thống. Điều này đòi hỏi WLAN phải xử lý khả năng di động của các trạm trong phân lớp MAC. Để đáp ứng độ tin cậy mà lớp LLC đòi hỏi, WLAN cần phải phối hợp với các chức năng hoàn toàn mới trong các phân lớp MAC. 1.3. Phân loại mạng WLAN Hiện nay tồn tại hai kiểu mạng không dây là: Mạng Ad-hoc (hay còn gọi là mạng Peer to Peer hoặc mạng phi thể thức): Mạng này gồm các mạng máy tính được lắp card mạng không dây liên kết với nhau. Các máy tính trong mạng này có thể chia sẻ taì nguyên nhưng không thể truy cập tài nguyên của mạng có dây nếu không cấu hình một máy tính hoạt động như cầu nối tới mạng có dây. Các mạng không dây đặc biệt (ad hoc), tuy nhiên, không cần bất kỳ cơ sở hạ tầng nào để làm việc. Hình 1.1. Mô hình mạng Ahoc Không dùng đến các thiết bị định tuyến (Wireless Router), hay thu phát không dây (Wireless Access Point ). Mỗi nút mạng có thể truyền thông với nút mạng khác, không cần thiết điểm truy cập điều khiển truy cập môi trường truyền thông. Trong các mạng đặc biệt (ad hoc), sự phức tạp của mỗi nút mạng là cao hơn bởi vì mọi nút phải thực thi các cơ chế truy cập môi trường truyền thông, các cơ chế điều khiển ẩn hoặc bộc lộ các vấn đề thiết bị đầu cuối và có lẽ là các cơ chế ưu tiên để cung cấp một dịch vụ đảm bảo chất lượng. Mạng không dây kiểu này tỏ ra mềm dẻo hơn hết, ví dụ: cần thiết cho các hội nghị đột xuất, các sự thay thế nhanh của cơ sở hạ tầng hoặc các kịch bản truyền thông đi xa từ bất kỳ cơ sở hạ tầng nào. Mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure) hay còn gọi là mạng đấu dây một phần: Mạng này cung cấp kết nối tới mạng có dây và cho phép các máy tính kết nối không dây truy cập tới tài nguyên của mạng có dây. Có hai kiểu truy cập điểm: @ Thông qua sử dụng phần cứng chuyên dụng truy cập điểm (HAP): Như Welan của Lucent, Base Station của Apple hoặc AviatorPro của WebGear. Phần cứng truy cập điểm thường được hỗ trợ toàn diện hơn đối với các thiết bị không dây. @ Thông qua sử dụng phần mềm truy cập điểm: Phần mềm truy cập điểm chạy trên máy tính với card giao diện mạng không dây thường được sử dụng trong mạng Ad hoc hay Peer to Peer cùng với phần mềm hỗ trợ mạng. Hình 1.2. Mô hình mạng cơ sở hạ tầng Nhiều mạng WLAN của ngày nay cần một mạng cơ sở hạ tầng. Các mạng cơ sở hạ tầng không những cung cấp truy cập tới các mạng khác mà còn bao gồm các chức năng chuyển tiếp, kiểm soát truy cập môi trường truyền thông v.v.v. Bên trong các mạng không dây cơ sở hạ tầng này, sự truyền thông điển hình chỉ diễn ra giữa các nút mạng không dây và điểm truy cập nhưng không trực tiếp giữa các nút mạng không dây. Điển hình, việc thiết kế của các mạng cơ sở hạ tầng đơn giản hơn bởi vì hầu hết các chức năng mạng nằm bên trong điểm truy cập, trong khi các nút khách không dây có thể giữ nguyên hoàn toàn đơn giản. Cấu trúc này gợi nhớ lại chuyển đổi Ethernet hoặc những mạng hình sao khác, nơi một phần tử trung tâm (ví dụ: một chuyển mạch) điều khiển luồng mạng. Kiểu mạng này có thể sử dụng các lược đồ truy cập khác nhau có hoặc không có xung đột. Các xung đột có thể xảy ra nếu truy cập môi trường truyền thông của các nút mạng không dây và điểm truy cập không được kết hợp. Tuy nhiên, nếu chỉ có điểm truy cập điều khiển truy cập môi trường truyền thông, không có xung đột là có thể thực hiện được. Sự sắp đặt này có thể là hữu ích để đảm bảo chất lượng dịch vụ như độ rộng băng thông nhỏ nhất cho các nút nào đó. Tiếp theo, điểm truy cập có thể thăm dò các nút mạng không dây đơn để đảm bảo tốc độ dữ liệu. Các mạng cơ sở hạ tầng mất đi một vài tính mềm dẻo các mà các mạng không dây có thể cung cấp, ví dụ: chúng không có khả năng sử dụng cho sự giảm nhẹ thảm hoạ trong các trường hợp ở nơi mà không cơ sở hạ tầng nào được bỏ đi. Rõ ràng, hai biến thể cơ bản của WLAN, mạng cơ sở hạ tầng và mạng đặc biệt, không luôn luôn đi vào khuôn mẫu thuần tuý của chúng. Có nhiều mạng mà dựa vào các điểm truy cập và cơ sở hạ tầng cho các dịch vụ cơ bản (ví dụ: sự xác thực quyền truy cập, điều khiển truy cập môi trường truyền thông để lấy dữ liệu kết hợp với chất lượng dịch vụ, sự quản lý các chức năng), nhưng cũng cho phép truyền thông trực tiếp giữa các nút mạng không dây. Tuy nhiên, các mạng đặc biệt có thể chỉ lựa chọn các nút mạng với khả năng chuyển tiếp dữ liệu. Hầu hết các nút mạng phải kết nối như là một nút mạng đặc biệt, với mục đích đầu tiên là truyển dữ liệu nếu các máy nhận(receiver) ở ngoài phạm vi của chúng. 1.4. Ưu điểm của mạng WLAN Tính linh động và nâng cấp cao: Mạng không dây có khả năng di động và sự tự do, cho phép kết nối bất cứ đâu mà không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối (bên trong vùng phủ sóng Radio các nút mạng các thể truyền thông không giới hạn xa hơn). Ví dụ đối với 1 công ty nối mạng WLAN có thể cho phép người dùng truy cập theo thời gian thực từ bất cứ vị trí nào trong khuôn viên và trong pham vi công ty, mà không phải tìm kiếm các vị trí kết nối mạng qua Ethernet do vậy sẽ tăng năng xuất lao động, hay việc lựa chọn mạng WLAN là tối ưu đối với văn phòng mới, các hội nghị hay những nơi tụ họp như: sân bay, nhà ga, trung tâm giao dịch, quán cà phê, quán ăn, ... Và thể hiện sự mềm dẻo đặc biệt là sóng Radio có thể đi xuyên qua những bức tường mỏng, đồ đạc trong nhà, cây cối,… Các thiết bị có thể giao tiếp với nhau mà không hề nhìn thấy nhau. Tức là không cần LOS (line of sight: nhìn nhau trên một đường thẳng). Dễ lắp đặt, triển khai và mở rộng (khi thêm máy không ảnh hưởng đến hệ thống), ít sử dụng các kết nối có dây do đó loại bỏ được sự rườm rà của việc đi cáp, đặc biệt thuận tiện với những điểm khó đi dây, tiết kiệm được thời gian lắp đặt dây cáp và không làm thay đổi thẩm mỹ kiến trúc toà nhà. Đồng nghĩa với việc ít phát sinh nhiều vấn đề cho người dùng và quản trị hệ thống. Do đó làm giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng hệ thống nhờ khả năng dễ thay thế khi xảy ra sự cố. Chỉ có mạng đặc biệt không dây (Wireless Adhoc Networks) mới cho phép truyền thông không có dự kiến trước. Trong khi đó bất kỳ mạng có dây nào cũng cần có kế hoạch đi dây. Chỉ cần các thiết bị tuân theo 1 chuẩn như nhau thì chúng có thể giao tiếp được với nhau. Với thiết bị có dây thì phức tạp hơn nhiều như việc thêm dây dẫn, các đơn vị liên quan làm việc như chuyển mạch Switch phải được cung cấp. Khả năng tuỳ biến: giá thành lắp đặt theo tuổi đời sản phẩm, môi trường đòi hỏi khả năng di chuyển và sửa đổi thường xuyên. Phụ thuộc vào quy mô lắp đặt sản phẩm được chọn, dịch vụ và hỗ trợ. Xác định rõ các chi tiết liên quan, chi phí lắp đặt thực tế WLAN. Cơ sở hạ tầng của một hệ thống mạng không dây hoàn toàn có thể thay đổi, chuyển đổi, dễ dàng tuỳ thuộc vào các yêu cầu của từng cá nhân, doanh nghiệp đơn vị sử dụng. Tính quy mô: Dễ cấu hình và tái sắp xếp để phù hợp với quy mô các văn phòng và số lượng người dùng. Cho phép thiết kế các mạng nhỏ không phụ thuộc vào các thiết bị ví dụ như thiết bị bỏ túi như điện thoại di động hay là máy tính sách tay, PDA, IP phone, IP camera đang ở trong vali… Trong khi đó cáp truyền dẫn tín hiệu không những hạn chế người dùng mà còn hạn chế các nhà thiết kế máy trợ giúp cá nhân dùng kỹ thuật số... Ngoài ra các thiết bị ngoại vi: như mouse không dây, keybord… thì có thêm một thiết bị phát sóng. Những thiết bị này chỉ việc tiếp sóng từ những thiết bị phát sóng hầu như không cần cài đặt gì cả. Để triển khai WLAN cho một nhóm cụ thể thì thời gian từ khi tiến hành khảo sát cho tới khi hoàn tất là rất khác nhau. Các WLAN có quy mô vừa (32 đến 192 người sử dụng) có thể được triển khai từ 6 tuần đến 8 tuần bao gồm cả mua sắm thiết bị. Các WLAN có quy mô lớn hơn (trên 192 người) thì việc triển khai có thể là từ 8 đến 10 tuần. Tính mạnh mẽ: Mạng WLAN tránh được những thảm hoạ như động đất, người dùng lôi kéo. Sự phát triển mạnh mẽ và phổ biến rộng rãi của mạng không dây hiện đang là một động lực lớn thúc đẩy một làn sóng đổi mới trên Internet. Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi. Với bất cứ ứng dụng hay dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu đều có một giải pháp không dây. Những công nghệ mới chuẩn bị ra đời vốn được hy vọng là sẽ hứa hẹn một thế giới hoàn toàn không dây. Những mạng đòi hỏi một mô hình cáp truyền sẽ hoàn toàn sụp đổ. 1.5. Nhược điểm của mạng WLAN Chất lượng chưa cao: Tốc độ truyền dữ liệu của mạng không dây chậm (9.6 Mbps đến 54 Mbps). Độ rộng băng thông thấp hơn do sự hạn chế trong truyền dẫn sóng Radio, tỉ lệ lỗi cao hơn do sự giao thoa là 10-4, còn đối với cáp quang là 10-10. Khá tốn kém: Giá thành thiết lập 1 mạng không dây cao hơn rất nhiều so với mạng có dây. Ví dụ bộ thích ứng Adapter của mạng Ethernet thấp hơn so với mạng không dây... Các giải pháp sở hữu riêng (Độc quyền): Do bởi các thủ tục tiêu chuẩn hoá chậm chạp, nhiều công ty đã đặt vấn đề thảo luận với những giải pháp sở hữu riêng đề nghị tiêu chuẩn hoá chức năng cộng thêm nhiều tính năng tăng cường (điển hình tốc độ bit cao hơn dùng một công nghệ mã hoá độc quyền). Những hạn chế trong quy định: Tất cả các sản phẩm không dây phải tuân theo những quy định quốc gia. An toàn và bảo mật: Sử dụng sóng radio cho truyền tải dữ liệu có thể gây nhiễu với các thiết bị công nghệ cao khác, ví dụ: trong các bệnh viện hoặc các lò vi sóng. Những sự phòng ngừa đặc biệt ở đây phải được đưa ra. Thêm vào nữa, giao diện sóng radio làm cho việc nghe trộm trong WLAN dễ hơn nhiều trong mạng khác. 1.6. Lý do sử dụng mạng WLAN Nếu thông tin được ví như là mạch máu của môi trường kinh doanh ngày nay thì mạng không dây là trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh đó. Mạng WLAN có thể truyền dữ liệu tới cấp lãnh đạo và nhân viên trong một công ty mà không quan tâm tới vị trí ngồi làm việc. Có rất nhiều ngành công nghiệp đã phát hiện ra lợi thế của mạng WLAN không chỉ trong công việc hàng ngày mà còn tác động tới cả cán cân doanh thu. Đối với chúng ta việc chia sẻ thông tin và tìm kiếm nguồn dữ liệu vô cùng phong phú trên INTERNET thông qua card mạng và hệ thống mạng có dây là điều bình thường. Tuy nhiên đối với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cables như toà nhà cũ, không có khoảng không gian thi công cables hoặc thuê chỗ để đặt văn phòng… Thì một mạng không dây wireless lan là một giải pháp hữu dụng. Mục đích của WLAN nhằm cung cấp thêm một phương án lựa chọn cho khách hàng bên cạnh các giải pháp như xDSL, ETHERNET, GPRS, 3G… WLAN là một phần của giải pháp văn phòng di động. Cho phép người sử dụng kết nối các mạng LAN từ các khu công cộng như khách sạn, sân bay, thậm chí ngay cả trên các phương tiện vận tải. WLAN là một hệ thống truyền thông dữ liệu mở để truy cập vô tuyến đến các mạng Internet va Intetranet. Nó cũng cho phép kết nối LAN tới LAN trong một toà nhà hoặc một khu tập thể hoặc một khu trường học… Một mạng WLAN có thể được tích hợp mạng vô tuyến diện rộng. 1.7. Đối tượng sử dụng mạng WLAN Mạng WLAN đang dần trở nên phổ biến trong các môi trường, ví dụ như: Hệ thống thông tin doanh nghiệp: Các nhà quản lý mạng có thể di chuyển nhân viên lập ra các văn phòng tạm thời hoặc cài đặt máy in và nhiều thiết bị khác mà không ảnh hưởng bởi chi phí và tính phức tạp của mạng có dây. Du lịch: Khách sạn và các điểm du lịch có thể xử lý thông tin đặt phòng yêu cầu dịch vụ hoặc thông tin hành lý của khách hàng. Giáo dục: Sinh viên và giảng viên có thể liên lạc với nhau từ bất kỳ vị trí nào trong khuôn viên đại học để trao đổi hoặc tải về các bài giang có sẵn trên mạng. Mạng WLAN còn gỉam thiểu nhu cầu sử dụng phòng thực hành máy tính của sinh viên. Thông tin sản phẩm: Các nhân viên chịu trách nhiệm về xuất kho có thể cập nhật và trao đổi các thông tin của sản phẩm. Y tế: Y tá có thể trao đổi các thông tin về liệu pháp chữa bệnh và bệnh nhân. 1.8. Chuẩn IEEE 802.11 Chuẩn 802.11 của Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE,1997) đặc tả hầu hết các họ nổi tiếng của WLANs trong nhiều sản phẩm đã sẵn có (một chuẩn truyền thông cho mạng WLAN). Chuẩn này đưa ra các quy định hoạt động ở hai lớp lớp DataLink (MAC): Thực hiện cho phép chia sẻ các kênh truyền. Lớp vật lý (physical) cung cấp việc truyền dữ liệu theo những phương thức khác nhau. Khi con số các chuẩn cho biết chuẩn này thuộc về một nhóm của các chuẩn LAN 802.x, ví dụ: 802.3 Ethernet (Kỹ thuật truy cập đường truyền bằng cảm nhận sóng mang và có dò xung đột) hoặc 802.5 Token Ring (Thẻ bài vòng). Điều này có nghĩa rằng chuẩn đặc tả vật lý và tầng truy cập môi trường truyền thích ứng với các yêu cầu đặc biệt của LAN không dây, nhưng cung cấp giao diện giống nhau như các chuẩn khác tới các tầng cao hơn theo hướng duy trì trong khả năng làm được. Mục tiêu chính của chuẩn này là sự đặc tả WLAN đơn giản và tính mạnh mẽ, nó cung cấp các dịch vụ giới hạn thời gian và các dịch vụ không đồng bộ. Hơn nũa, tầng MAC có thể hoạt động với nhiều tầng vật lý, mỗi tầng của chúng phô diễn một khả năng phán đoán môi trường khác nhau và đặc tính truyền thông. Những ứng cử viên được coi là thích hợp cho các tầng vật lý là kỹ thuật truyền tia hồng ngoại và kỹ thuật phát sóng radio trải phổ rộng. Các tính năng của WLAN nên bao gồm sự hỗ trợ của việc quản lý nguồn điện để lưu giữ năng lượng pin, xử lý việc có các nút ẩn và khả năng hoạt động toàn cầu. Vì vậy, băng tần ISM có tần số 2.4GHz nó có hiệu lực trong hầu hết các nước trên toàn thế giới, nó đã được chọn để làm chuẩn. Thiết bị thuộc chuẩn 802.11a chỉ có thể làm việc với các thiết bị cùng chuẩn. Các thiết bị thuộc chuẩn 802.11b và 802.11g có thể làm việc với nhau vì hoạt động ở cùng tần số. Nếu bạn chỉ đơn giản muốn lướt Web, check email thì mua các thiết bị không dây chuẩn B. Nếu bạn muốn chơi các trò Game trực tuyến hoặc làm việc với các files đa phương tiện có dung lượng lớn thì nên dùng chuẩn G, GS hoặc GX. Dưới đây là chỉ tiêu kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11: Protocol Release Date Op. Frequency Throughput (Type) Data Rate (Max) Range (Indoor) Range (Outdoor) Legacy 1997 2.4-2.5 GHz 0.7 Mbit/s 2 Mbit/s ~Depends on walls ~75 meters 802.11a 07/1999 5.15-5.25/5.25-5.35/5.745-5.825 GHz 23 Mbit/s 54 Mbit/s ~30 meters ~100 meters 802.11b 07/1999 2.4-2.5 GHz 4 Mbit/s 11 Mbit/s ~35 meters ~110 meters 802.11g 06/2003 2.4-2.5 GHz 19 Mbit/s 54 Mbit/s ~35 meters ~110 meters H ình 1.3. Chỉ tiêu kỹ thuật của các chuẩn IEEE 802.11 CCK: 1, 2, 5.5, 11 Mbps. OFDM: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps. IEEE 802.11b: 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(Direct sequence spread spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp), 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). CCK sử dụng một tập 64 word các mã 8 bit, 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 (Quadrature Phase-shift keying) làm kỹ thuật điều chế và tín hiệu ở 1.375 Mbps. 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 bạn 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. Chuẩn này có tốc độ truyền thấp nhất nhưng lại được dùng phổ biến trong môi trường kinh doanh, sản xuất dịch vụ do chi phí mua linh kiện thấp, tốc độ truyền dẫn đủ đáp ứng các nhu cầu trao đổi thông tin trên internet như: duyệt web, chat, email, nhắn tin. IEEE 802.11a: Không giống 802.11b, 802.11a được thiết kế để hoạt động ở băng tần 5 GHz Unlicensed National Information Infrastructure (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 điều chế FDM (frequency-division multiplexing). 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 (Effective Isotropic Radiated Power) 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 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. 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 (Quadrature Amplitude Modulation là một kỹ thuật line-code) 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. Do tần số hoạt động cao nhất, băng thông lớn nên chứa được nhiều kênh thông tin hơn so với chuẩn 802.11b và 802.11g. Và cũng do tần số hoạt động cao hơn tần số hoạt động của các thiết bị viễn thông thông dụng như điện thoại mẹ bồng con, Bluetooth,…nên hệ thống mạng không dây sử dụng chuẩn 802.11a ít bị ảnh hưởng do nhiễu sóng. Nhưng đây cũng chính là nguyên nhân làm cho hệ thống dùng chuẩn này không tương thích với các hệ thống sử dụng 2 chuẩn còn lại. IEEE 802.11g: 802.11g là một mở rộng của 802.11b, nó mở rộng tốc độ lên 54 Mbps bằng cách sử dụng kỹ thuật OFDM như 802.11a trong giải tần 2.4 GHz. 802.11g hoạt động ở giải tần 2.4 GHz, đó là giải băng tần S cho công nghiệp, khoa học và y học cho tín hiệu được truyền sử dụng khoảng 30 MHz (1/3 của băng tần). Chuẩn này có tốc độ truyền dẫn cao thích hợp cho hệ thống mạng có lưu lượng trao đổi dữ liệu cao. Dữ liệu luân chuyển trong hệ thống là những tập tin đồ hoạ, âm thanh, phim ảnh có dung lượng lớn. Chi phí trang bị cho hệ thống sử dụng kết nối không dây chuẩn 802.11g cao hơn 30% so với chuẩn 802.11b. Vào năm 2000, nhóm phận sự G của IEEE 802.11 đưa ra nhiệm vụ phải phát triển một tốc độ cao hơn nữa, mở rộng lớp vật lý (PHY) tương thích với các phiên bản cũ. Xuất phát từ những thành công của chuẩn IEEE 802.11b, đã thúc đẩy cho ý tưởng này. Phần bổ sung mới này, đã định rõ IEEE 802.11g, tương thích được với lớp điều khiển truy nhập môi trường truyền thông 802.11 (MAC). Thực thi tất cả những phần bắt buộc của của chuẩn IEEE 802.11b hiện tại bảo đảm tính tương thích và thao tác giữa các phần, và gồm cả tốc độ dữ liệu lớn nhất ít nhất cũng phải bằng 20 Mbps. Gần như là chỉ một năm sau, nhóm 802.11g đã đưa ra được vài đề xuất, nhóm cho phép sự thông qua của bản phác thảo chuẩn IEEE 802.11g đầu tiên vào cuối tháng 10. Nhóm phận sự bổ sung thêm kỹ thuật tiến bộ hơn trong phiên làm việc vào đầu tháng giêng năm 2001 và hoàn thành chuẩn IEEE 802.11g vào năm 2003. Bản phác thảo chuẩn IEEE 802.11g đã đạt tốc độ mở rộng tốc độ dữ liệu trên băng tần 2.4 GHz lên đến 54 Mbps. Tốc độ bắt buộc thấp nhất của chuẩn 802.11b là 1 và 2 Mbps đối với mã Baker (code), 5.5 đến 11 Mbps đối với điều chế khoá mã bù (CCK - Complementary Code Keying), và Long Preamble (192 microseconds) được quy định bên trong chuẩn IEEE 802.11g. Trong phần thêm vào, IEEE 802.11g cho Short Preamble (96 microseconds), đó là tuỳ chọn trong IEEE 802.11b, cho phép thông lượng gia tăng nhất là cho các Short Packet. Các tuỳ chọn 5.5 đến 11 Mbps cho mã xoắn gói nhị phân (packet binary convolutional coding (PBCC)) của IEEE 802.11b được mở rộng trong chuẩn IEEE 802.11g từ 22 đến 33 Mbps. Định dạng gói cho chế độ của Short Preamble va Long Preamble tốt như là Barker, CCK, PBCC được chỉ ra ở hình 1.4 dưới đây: Hình 1.4. CCK và OFDM trong 802.11g; CCK – OFDM và PBCC Đạt được tốc độ lên tới 54 Mbps, chuẩn IEEE 802.11g kế thừa từ chuẩn IEEE 802.11a. Chuẩn đó sử dụng tần số trực giao orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) trong dải tần 5 GHz đạt được tốc độ dữ liệu 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps. IEEE 802.11g sử dụng định dạng mã hoá giống như trong giải tần 2.5 GHz đạt được tốc độ giống như vậy, chế độ OFDM cho tốc độ 6, 12, và 24 Mbps. Chế độ khuôn dạng gói của OFDM được chỉ ra trong hình 1.4b. Chế độ tuỳ chọn thêm vào, CCK- OFDM trong chuẩn IEEE 802.11g sử dụng mã hoá Barker Preamble của 802.11b cùng với trường tải OFDM. CCK- OFDM phối hợp cũng được hỗ trợ tốc độ trường tải là 6, 9, 18, 14, 36, 48 và 54 Mbps. Khuôn dạng gói của CCK- OFDM được chỉ ra trong hình 1.4c. Một trong những khía cạnh quan trọng của chuẩn IEEE 802.11g là tương thích với chuẩn IEEE 802.11b. Bằng cách duy trì tính tương thích, những nhà thiết kế bổ sung chuẩn IEEE 802.11g để nó trở nên phổ biến khắp nơi, sự thông qua chuẩn quốc tế của IEEE 802.11b trong sản xuất từ Laptops đến PDAs. Tương thích cũng ngăn ngừa sự phức tạp trên thị trường các thiết bị và cho phép giải quyết dễ dàng bởi nhà cung cấp dịch vụ và bởi những IT chuyên nghiệp. Họ lưu ý nâng cấp và hoàn thiện để việc xử lý được thực hiện nhanh hơn. Tốc độ dữ liệu đã tăng lên đáng kể do sự mở rộng của phân lớp MAC chuẩn IEEE 802.11g. Trong khi đó chế độ 11 Mbps của IEEE 802.11b đạt được thông lượng truyền đồng đẳng trong lớp MAC vào khoảng 7.1 Mbps cho 1,500 – Byte packets, chế độ OFDM 54 Mbps sẽ cho phép thông lượng vượt quá giới hạn của 24.3 Mbps. Trong khi rất nhiều các nghiên cứu chỉ để mang lại một sự thống nhất của chuẩn WLAN trong dải băng tần 5 GHz, ví dụ như IEEE 802.11a và ETSI’s HiperLAN 2, IEEE 802.11g có vẻ tỏ ra hoà hợp giữa dải băng tần 2.4 – 5 GHz. Khi lược đồ mã hoá OFDM của IEEE 802.11g và IEEE 802.11a là y hệt nhau, một thiết bị chuẩn 802.11g có nhiều quy định về mặt chức năng cho chuẩn 802.11a đã được xây dựng. Thực tế có xuất hiện nhiều cuộc tranh luận mở của nhiều nhà sản xuất kết hợp mà bao gồm cả IEEE 802.11g và IEEE 802.11a. Ví dụ là IEEE 802.11g cũng là thiết bị kết hợp được chỉ ra như là thiết bị “IEEE 802.11abg”. Dự thảo đầu tiên của chuẩn IEEE 802.11g là “b+a=g”. Vào năm 2001, FCC thông báo sự thành công mới đã mong đợi cho phép sự phát triển xa hơn của sự điều biến tín hiệu số trong giải băng tần 2.4 GHz đưa ra kỹ thuật trải phổ, trong khi đó vẫn duy trì thủ tục hợp lệ cho ký tự truyền. FCC bây giờ cho phép rõ ràng sử dụng sự điều biến trong IEEE 802.11g ở dải tần 2.4 GHz. Hình 1.5. Lược đồ điều biến 802.11g và tương ứng với tốc độ dữ liệu 1.9. Phương thức truy xuất WLAN Carrier Siene Multilple Access With Collission Avoidance (CSMA/CA): Đa truy xuất cảm biến mang tránh xung đột: Một trạm muốn truyền thông trước hết nó kiểm tra môi trường truyền, nếu môi trường truyền dỗi thì nó kiểm tra gói dữ liệu. Tại trạm sẽ nhận tín hiệu trả lời (ACK) cho trạm gửi rằng không có xung đột xảy ra. Nếu trạm gửi không nhận được tín hiệu trả lời (ACK) từ trạm nhận nó sẽ gửi lại gói dữ liệu đầu tiên cho tới khi nào nhận được gói ACK từ trạm nhận. Khung RTS-CTS (CSMA/CA) Hình 1.6. Khung RTS/CTS Máy tính ở hai toà nhà mặc dù chúng nghe được nhau nhưng có thể xảy ra trường hợp chúng gửi dữ liệu cùng lúc gây va chạm và gây lỗi. Nếu cố gắng truyền lại va chạm lại xảy ra. Khắc phục bằng cách bật tính năng RTS/CTS (Request to send/ Clear to send). Điều này sẽ được trình bày rõ ở chương sau. 1.10. Tốc độ mạng WLAN Phụ thuộc vào kiểu cấu hình thiết kế trong mạng, số lượng người dùng khoảng cách giữa các thành phần của mạng, loại hệ thống mạng WLAN được sử dụng và hiệu quả của mạng có dây…đều là các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ tổng thể của mạng WLAN. Những nhân tố trên còn tác động tới tốc độ của mạng có dây. Nhưng hầu hết các mạng LAN thương mại đều chạy trong khoảng từ 10 Megabit/giây (Mbps) (10 BaseT) tới 100 Mbps (100 BaseT). Các thành phần của mạng WLAN sử dụng chuẩn tốc độ cao 802.11g có thể đạt tốc độ tối đa 54 Mbps gấp 5 lần so với chuẩn 802.11b. Hầu hết các ứng dụng di động hiện nay đều được thiết kế cho cấu trúc WLAN 802.11, chuẩn được sử dụng rộng rãi là chuẩn 802.11 a và 802.11g. Chúng ta có thể thay đổi tốc độ vận hành của mạng bằng cách: Thay đổi tốc độ dữ liệu (Data Rate). Auto là bộ định tuyến tự động nhận tốc độ dữ liệu tốt nhất. Thay đổi tốc độ dữ liệu theo một giá trị thấp nhất như 1 Mbps để tín hiệu không dây truyền đi xa hơn. Chọn một tốc độ dữ liệu cao 54Mbps để giới hạn tầm hoạt động của mạng nhưng sẽ an toàn hơn trước bọn tội phạm kỹ thuật cao. Mức xác lập cao này khiến các máy tính khó dùng mạng của bạn nếu nó đặt ở xa điểm truy cập. 1.11. Các vấn đề liên quan khi sử dụng WLAN 1.11.1.Nút ẩn Một khó khǎn do sự dao động lớn của công suất tín hiệu trong WLAN là sự tồn tại các nút ẩn (không có vị trí) mà một số nút này nằm trong vùng các bộ thu nhưng không phát. Các nút A và C nằm trong khoảng thu của nút B. Nhưng nút A và C không nằm trong khoảng làm việc của nhau. Nếu các nút A và C cùng đồng thời phát đến nút B thì nút B sẽ chịu một xung đột và sẽ không thể nhận được bất kỳ một truyền dẫn nào. Cả hai A và C sẽ không biết về va chạm này. Cảm ứng sóng mang được đáp lại không hiệu quả trong tình huống nút ẩn này vì một nút nguồn ngǎn chặn các nút khác trong vùng lân cận của nó nhiều hơn là trong vùng của nút đích. Do đó làm giảm chất lượng của các giao thức cảm ứng sóng mang bởi vì khoảng thời gian của các va chạm không được bảo vệ kéo dài toàn bộ độ dài gói dữ liệu. Với cảm ứng sóng mang thông thường giai đoạn không được bảo vệ ngắn hơn rất nhiều, thông thường trong khoảng một vài bit đầu tiên của gói dữ liệu. Các nút ẩn sẽ không phải là vấn đề trở ngại nếu như các vùng phủ sóng vô tuyến được cách ly tốt. Bởi vì các va chạm thường ít xảy ra trong các hệ thống trải phổ hơn là trong hệ thống bǎng hẹp nên sự tồn tại các nút ẩn không thể gây ra nhiều trở ngại cho các WLAN DSSS và FHSS. Ngược lại các nút ẩn có thể có lợi cho cả hai hệ thống vì khi không sử dụng cảm ứng sóng mang truyền dẫn đa gói bằng các phiên bản dịch thời gian khác nhau của một mã giả nhiễu hoặc nhảy tần có thể được sử dụng. Các va chạm nút ẩn có thể xảy ra như thế nào trong WLAN cơ sở. Trong trường hợp này điểm truy nhập chịu một va chạm do chồng lấn truyền dẫn từ 2 nút D và E. Một vấn đề lớn ở đây là nút D và E không thể trao đổi thông tin khi điểm truy nhập không định cấu hình như là một bộ lặp để chuyển tiếp truyền dẫn các gói thông tin giữa các nút trong vùng phủ sóng. Một giao thức đa truy nhập tập trung (do điểm truy nhập điều phối) giải quyết được vấn đề nút ẩn cho các LAN cơ sở. Các nút không thể phát đi nếu điểm truy nhập không đưa ra các lệnh cho phép rõ ràng. Tuy nhiên một va chạm giao thức vẫn có thể xảy ra khi 2 điểm truy nhập lân cận phát đồng thời tới một nút trong vùng chồng lấn. Tình huống này có thể được giảm xuống nếu như các điểm truy nhập lân cận điều phối truyền dẫn thông qua mạng hữu tuyến hay hoạt động thông qua các kênh tần số không chống lấn. Theo dõi công suất Do các thay đổi lớn về suy giảm tín hiệu nên cần có khả nǎng theo dõi công suất. Khả nǎng này cho phép bộ thu vô tuyến tách thành công các tín hiệu có cường độ lớn hơn ngay cả khi có nhiều nút phát cùng một thời gian. Đó là do các bộ thu có thể dò bám theo tín hiệu mạnh nhất nếu như công suất của tín hiệu mạnh nhất tiếp theo giảm xuống 1,5 đến 3 dB. Khoảng cách là một yếu tố chính quyết định công suất tín hiệu nhận được. Giả thuyết hai nút A và C đang thử trao đổi thông tin với nút B. Cả hai nút nằm trong khoảng phủ sóng của nút B. Tuy nhiên vì nút A gần nút B hơn nên tín hiệu thu được từ nút A có thể lớn hơn rất nhiều so với công suất tín hiệu thu được từ nút C nếu như cả 2 nút cùng phát chồng lấn. Do vậy làm tǎng thêm vấn đề về cân bằng bởi vì nút xa nhất luôn luôn bị đối xử phân biệt và có khả nǎng nút C không bao giờ có thể trao đổi thông tin với nút B. Nói cách khác hiệu quả của theo dõi có thể giúp cho giảm xác suất xung đột (bao gồm cả các va chạm nút ẩn) và nhờ vậy tǎng được chất lượng mạng của WLAN. Trong các hệ thống trải phổ, quá trình theo dõi giúp cho bộ thu giải mã thành công một gói với mã giả ngẫu nhiên hoặc mẫu nhảy tần cho dù có nhiều tín hiệu chồng lấn đồng thời với cùng mã hoặc cũng mẫu nhảy tần. Nói chung theo dõi công suất không xảy ra trong các hệ thống FHSS nếu có nhiều nút phát không sử dụng chung một mã nhảy tần và các kênh tần số không được đồng bộ đồng thời. Tuy nhiên hầu hết các WLAN hoạt động với một mã nhảy tần chung và các kênh tần số được đồng bộ. Đối với hệ thống DSSS CDMA điều khiển công suất trở nên cấp thiết hơn vì truyền dẫn nhiều người dùng thường chống lấn. Tiêu chuẩn IEEE 802.11 bắt buộc sử dụng điều khiển công suất đối với cả hai truyền dẫn DSSS và FHSS với mức công suất nhỏ hơn 100 mW. Mặc dù điều khiển như vậy cho phép sử dụng nguồn hiệu quả nhưng khó có thể duy trì được trong môi trường fading và di động cao. Thay đổi công xuất phát: Việc thay đổi công xuất phát cho phép admin điều khiển công xuất mà AP sử dụng để truyền dữ liệu. Việc chuyển công xuất ra có thể là cần thiết trong một số trường hợp khi các node ở xa không xác định được AP. Nó cũng cho phép điều khiển vùng phủ sóng của AP. Khi công xuất phát ra trong một AP tăng lên, thì client có thể di chuyển xa hơn mà không mất kết nối với AP. Tính năng này cũng hữu ích trong việc bảo mật bằng cách cho phép thay đổi kích thước của cell RF làm cho các kẻ xâm nhập không thể kết nối mạng từ bên ngoài của toà nhà. Có thể sử dụng bộ khếch đại đối với AP cố định. Các nguồn nhiễu vô tuyến Đối với các WLAN hoạt động ở bǎng tần vô tuyến 2,4 GHz các lò vi sóng có thể là một nguồn nhiễu quan trọng. Các lò vi sóng công suất lên tới 750W với 150 xung trên giây và có bán kính bức xạ hoạt động khoảng 10 m. Như vậy đối với tốc độ dữ liệu 2 Mbit/s độ dài gói lớn nhất phải nhỏ hơn 20.000 bit hoặc 2.500 octet. Bức xạ phát ra quét từ 2,4 GHz đến 2,45 GHz và giữ ổn định theo chu kỳ ngắn ở tần số 2,45 GHz. Cho dù các khối bị chắn thì phần lớn nǎng lượng vẫn có thể gây nhiễu tới truyền dẫn WLAN. Các nguồn nhiễu khác trong bǎng tần 2,4 GHz gồm máy photocopy, các thiết bị chống trộm, các mô tơ thang máy và các thiết bị y tế. Các vật cản lan truyền tín hiệu Đối với các tín hiệu vô tuyến, các tín hiệu có thể truyền được bao xa phụ thuộc rất nhiều vào các vật liệu xây dựng của tường, vách ngǎn và các vật thể khác. 1.11.2. Bảo mật Tại sao bảo mật lại rất quan trọng, tại sao chúng ta lại phải quan tâm đến vấn đề bảo mật của mạng wireless LAN? Điều này bắt nguồn từ tính cố hữu của môi trường không dây. Để kết nối tới một mạng LAN hữu tuyến bạn cần phải truy cập theo đường truyền bằng dây cáp, phải kết nối một PC vào một cổng mạng. Với mạng không dây bạn chỉ cần có máy của bạn trong vùng sóng bao phủ của mạng không dây. Điều khiển cho mạng hữu tuyến là đơn giản: đường truyền bằng cáp thông thường được đi trong các tòa nhà cao tầng và các port không sử dụng có thể làm cho nó disable bằng các ứng dụng quản lý. Các mạng không dây (hay vô tuyến) sử dụng sóng vô tuyến xuyên qua vật liệu của các tòa nhà và như vậy sự bao phủ là không giới hạn ở bên trong một tòa nhà. Sóng vô tuyến có thể xuất hiện trên đường phố, từ các trạm phát từ các mạng LAN này, và như vậy ai đó có thể truy cập nhờ thiết bị thích hợp. Do đó mạng không dây của một công ty cũng có thể bị truy cập từ bên ngoài tòa nhà công ty của họ. Hình 1.7 thể hiện một người lạ có thể truy cập đến một LAN không dây từ bên ngoài như thế nào. Giải pháp ở đây là phải làm sao để có được sự bảo mật cho mạng này chống được việc truy cập theo kiểu này. Hình 1.7. Ví dụ về một người lạ truy cập vào mạng Các điểm yếu trong bảo mật 802.11: Chuẩn IEEE 802.11 đưa ra một WEP (Wired Equivalent Privacy) để bảo vệ sự truyền phát không dây. WEP được sử dụng một chuỗi số 0 đối xứng để mã hóa các người dùng trong mạng không dây. 802.11 đưa ra các khóa WEP 64 bit nhưng được cung câp thêm lên khóa WEP 128 bit. 802.11 không đưa ra các khóa được xắp xếp như thế nào. Một WEP bao gồm 2 phần: vector khởi tạo (IV) 24 bit và key mật. IV được phát trong plain text ở phần header của các gói 802.11. Tuy nhiên nó rất dễ bị “crack”. Vì vậy giải pháp tiếp theo là phải sử dụng các khóa WEP động mà có thể thay đổi một cách thường xuyên. . Chuẩn 802.11 xác nhận các máy khách sử dụng khóa WEP. Tiếp sau đó chuẩn công nghiệp đã được đưa ra thông qua xác nhận 802.1x (bạn có thể xem ở Phần xác nhận không dây) để bổ sung cho các thiếu xót của chuẩn 802.11 trước nó. Tuy nhiên gần đây, trường đại học Maryland đã minh chứng bằng tài liệu về sự cố của vấn đề bảo mật tiềm ẩn với giao thức 802.1x này. Giải pháp ngày nay là sử dụng sự xác nhận lẫn nhau để ngăn cản “ai đó ở giữa” tấn công và các khóa WEP động, các khóa này được xắp xếp một cách cẩn thận và các kênh mã hóa. Cả hai kỹ thuật này được hỗ trợ bởi giao thức (TLS: Transport Layer Security). Nổi bật hơn cả là việc khóa per-packet và kiểm tra tính toàn vẹn của message. Đây chính là chuẩn bảo mật 802.11i. Mô hình bảo mật không dây: Kiến trúc LAN không dây hỗ trợ một mô hình bảo mật mở và toàn diện dựa trên chuẩn công nghiệp như thể hiện trên hình 1.8. Mỗi một phần tử bên trong mô hình đều có thể cấu hình theo người quản lý mạng để thỏa mãn và phù hợp với những gì họ cần. Hình 1.8. Mô hình bảo mật không cho mạng không dây Device Authorisation: các Client không dây có thể bị ngăn chặn theo địa chỉ phần cứng của họ (ví dụ như địa chỉ MAC). EAS duy trì một cơ sở dữ liệu của các Client không dây. được cho phép và các AP riêng biệt khóa hay thông lưu lượng phù hợp. Encryption: WLAN cũng hổ trợ WEP, 3DES và chuẩn TLS sử dụng mã hóa để tránh người truy cập trộm. Các khóa WEP có thể đươck tạo trên một per-user, per session basic. Authentication: WLAN hỗ trợ sự ủy quyền lẫn nhau (bằng việc sử dụng 802.1x EAP-TLS) để bảo đảm chỉ có các Client không dây được ủy quyền mới được truy cập vào mạng. EAS sử dụng một RADIUS server bên trong cho sự ủy quyền bằng việc sử dụng các chứng chỉ số. Các chứng chỉ số này có thể đạt được từ quyền chứng nhận bên trong (CA) hay được nhập từ một CA bên ngoài. Điều này đã tăng tối đa sự bảo mật và giảm tối thiểu các thủ tục hành chính. Firewall: EAS hợp nhất customable packet filtering và port blocking firewall dựa trên các chuỗi Linux IP. Việc cấu hình từ trước cho phép các loại lưu lượng chung được enable hay disable. VPN: EAS bao gồm một IPSec VPN server cho phép các Client không dây thiết lập các session VPN vững chắc trên mạng. Mã hóa là biến đổi dữ liệu để chỉ có các thành phần được xác nhận mới có thể giải mã được nó. Quá trình mã hóa là kết hợp vài plaintext với một khóa để tạo thành văn bản mật (Ciphertext). Sự giải mã được bằng cách kết hợp Ciphertext với khóa để tái tạo lại plaintext gốc như hình 1.9. Quá trình xắp xếp và phân bố các khóa gọi là sự quản lý khóa. Hình 1.9. Quá trình mã hóa và giải mã Nếu cùng một khóa được sử dụng cho cả hai quá trình mã hóa và giải mã thì các khóa này được hiểu như là “symmetric” (đối xứng). Còn nếu các khóa khác nhau được sử dụng thì quá trình này được hiểu như là “asymmetrric”. Các khóa Asymmetric được sử dụng nhiều trong các PKIs (Public Key Infrastructures), nơi mà một khóa là “public” và các cái còn lại là “private”. Có hai phương pháp mã hóa: Cipher khối và Cipher chuỗi. Các Cipher khối hoạt động trên plaintext trong các nhóm bit gọi là các block, điển hình dài 64 hoặc 128 bit. Các ví dụ điển hình của Cipher khối như là: DES, triple DES (3DES), AES và Blowfish. Các Cipher chuỗi biến đổi một khóa thành một “keystream” ngẫu nhiên (điển hình là 8 bit), sau đó kết hợp với plaintext để mã hóa nó. Các Cipher chuỗi được dùng nhiều hơn so với các Cipher khối. Các ví dụ về Cipher chuỗi như là: RC4 (được sử dụng trong LANs không dây 802.11). Xác nhận không dây Sự xác nhận là việc cung cấp hay hủy cung cấp một ai đó hay cái gì đó đã được xác nhận. Sự xác nhận thông thường là một quá trình một chiều (one-way), ví dụ như một người log on bằng một máy tính và cung cấp nhận dạng của họ với username và password. Trong mạng không dây, sự xác nhận lẫn nhau nên được sử dụng ở những nơi mà mạng xác nhận Client và các Client xác nhận mạng. Điều này ngăn cản các thiết bị giả có thể giả trang như thiết bị mạng để truy cập đến các dữ liệu quan trọng trên các Client không dây. Chuẩn LAN không dây 802.11 không có sự xác nhận thông minh, vì vậy chuẩn công nghiệp đã thông qua giao thức 802.1x cho sự xác nhận của nó. 802.1x đưa ra cách thức điều khiển truy cập mạng cơ port-based, cách thức này sử dụng EAP (Extensible Authentication Protocol) và RADIUS server. 802.1x không đưa ra giao thức xác nhận một cách cụ thể nhưng chỉ rõ EAP trong việc hỗ trợ số lượng các giao thức xác nhận như là CHAP-MD5, TLS và Kerberos. EAP có thể được mở rộng vì vậy các giao thức xác nhận mới có thể được hỗ trợ như trong các phiên bản sau của nó. EAP được đưa ra để hoạt động trên giao thức Point-to-Point (PPP); để nó tương thích với các giao thức của lớp liên kết dữ liệu khác (như là Token Ring 802.5 hay Wireless LANs 802.11) EAP Over LANs (EAPOL) đã được phát triển. Mô hình xác nhận cuối cùng được thể hiện ở hình dưới đây: Hình 1.10. Mô hình xác nhận CHƯƠNG II: TRIỂN KHAI THIẾT LẬP MẠNG WIRELESS LAN 2.1. Các thiết bị cơ bản để thiết lập một mạng LAN không dây - Card PCMCI đối với Notebook không có card mạng không dây. - Card mạng không dây cho máy tính để bàn. - Accesspoint. Card mạng không dây có hai loại cơ bản : Loại lắp ngoài USB và loại lắp trong PCI. Chọn mua loại nào tuy thuộc vào cấu hình phần cứng (khe cắm, cổng tiếp của PC). Loại lắp trong giao tiếp với máy tính qua khe cắm PCI trên bo mạch chủ nên thủ tục lắp ráp và cài đặt phần mềm cũng tương tự như chúng ta lắp card âm thanh, card mạng, card điều khiển phần cứng. Loại lắp ngoài thông qua cổng USB nên việc tháo, lắp ráp rất tiện thích hợp với nhiều loại máy tính khác nhau từ máy tính để bàn đến máy tính xách tay. Đối với PC dùng cổng USB 1.0 (tốc độ truyền dữ liệu 12 Mbps) phù hợp với chuẩn 802.11b. Chức năng của card mạng không dây: Các card không dây luân phiên gửi dữ liệu cho nhau qua sóng không khí. Để truyền dữ liệu nó phải phân tích không khí và xác định xem có card không dây nào đang truyền tín hiệu hay không. Nếu không thấy nó mới có thể gửi dữ liệu. Nếu phát hiện có tín hiệu card sẽ đợi và gửi dữ liệu lại sau. Phân tích lắng nghe trước khi truyền sẽ điều tiết việc truy cập không khí và cho phép mỗi lần chỉ có một card mạng không dây gửi và nhận dữ liệu. Cụ thể là card mạng không dây giao tiếp máy tính với mạng không dây bằng cách điều chế tín hiệu dữ liệu với chuỗi trải phổ và thực hiện một giao thức truy nhập cảm ứng sóng mang. Máy tính muốn gửi dữ liệu trên mạng, card mạng không dây sẽ lắng nghe các truyền dẫn khác. Nếu không thấy các truyền dẫn khác, card mạng sẽ phát ra một khung dữ liệu. Trong khi đó các trạm khác vẫn liên tục lắng nghe dữ liệu đến chiếm khung dữ liệu phát và kiểm tra xem địa chỉ của nó có phù hợp với địa chỉ đích trong phần Header của khung phát bản tin hay không? Nếu địa chỉ đó trùng với địa chỉ của trạm thì trạm đó sẽ nhận và xử lý khung dữ liệu ngược lại trạm sẽ thải hồi khung dữ liệu này. Các card mạng LAN không dây không khác nhiều so với các card mạng LAN có dây card mạng không dây trao đổi thông tin với hệ điều hành mạng thông qua một bộ điều khiển chuyên dụng. Như vậy bất kỳ ứng dụng nào cũng có thể dùng mạng không dây để truyền dữ liệu. Tuy nhiên khác với card mạng có dây card mạng không dây là không cần bất cứ dây nối nào. Cho phép đặt lại vị trí các nút mạng mà không cần thay đổi cáp mạng hoặc thay đổi các kết nối tới Hub. Card mạng có dây có thể sử dụng khe cắm ISA (hiện nay ít sử dụng) hoặc khe cắm PCI sử dụng phổ biến trên máy tính để bàn hoặc sử dụng khe cắm PCMCIA trên Laptop card mạng không dây thường có một angten ngoài có thể gắn vào tường hoặc một vị trí nào đó trên tường. Thủ tục xây dựng một mạng ngang hàng Peer to Peer rất đơn giản, trang bị cho máy tính 1 card mạng không dây bổ xung phần mềm điều khiển của thiết bị là các máy tính trong mạng có thể trao đổi dữ liệu cho nhau. Nhưng muốn truy xuất vào mạng LAN/WAN hay truy xuất vào Internet thì phải trang bị thêm bộ tiếp sóng AccessPoint. Hình 2.1. Mô hình thiết bị Card không dây Chức năng của AccessPoint: Tiếp nhận trung chuyển tín hiệu giữa card mạng trong vùng phủ sóng và thiết bị chuyển tiếp không dây, giúp card mạng không dây giao tiếp với hệ thống mạng LAN /WAN (cũng có khi là modem) và Internet. Tuy nhiên tuỳ theo quan điểm của nhà sản xuất một số AccessPoint có thêm một vài chức năng khác như cổng Gateway, bộ dẫn đường. Đa số các sự cố trục trặc xảy ra trong hệ thống mạng không dây là do phần mềm điều khiển. Cần sử dụng phần mềm điều khiển thiết bị mới nhất do nhà sản xuất thiết bị cung cấp. Nếu hệ thống sử dụng hệ điều hành XP thì nên cài đặt bản Service Pack mới nhất do Microsoft phát hành. Các điểm truy cập không dây AP (Acsses Point) tạo ra các vùng phủ sóng, nối các nút di động tới các cơ sở hạ tầng LAN có dây. Vì các điểm truy cập cho phép mở rộng vùng phủ sóng nên các mạng không dây WLAN có thể triển khai trong cả một toà nhà hay một khu trường đại học, tạo ra một vùng truy cập không dây rộng lớn. Các điểm truy cập này không chỉ cung cấp trao đổi thông tin với các mạng có dây mà còn lọc lưu lượng và thực hiện chức năng cầu nối với các tiêu chuẩn khác. Chức năng lọc MAC hay Protocol có thể có trong 1 accesspoint, lọc thường được sử dụng để ngăn chặn các cuộc xâm nhập như là một phương thức bảo mật căn bản. Một access point có thể được cấu hình để lọc những thiết bị không nằm trong danh sách lọc MAC của access point. Việc lọc Protocol cho phép admin quyết định và điều khiển giao thức nào được sử dụng trong mạng. Chức năng lọc giúp giữ gìn dải thông trên các kênh vô tuyến nhờ loại bỏ các lưu lượng thừa. Hình2.2. Mô hình thiết bị AP Do băng thông ghép đôi không đối xứng giữa thông tin vô tuyến và hữu tuyến nên các điểm truy cập cần có bộ đệm thích hợp và các tài nguyên của bộ nhớ. Các bộ đệm được dùng chủ yếu để lưu các gói dữ liệu ở điểm truy cập khi một nút di động cố gắng di chuyển khỏi vùng phủ sóng hoặc khi một nút di động hoạt động ở chế độ công suất thấp. Các điểm truy cập trao đổi với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý các nút di động. Một điểm truy cập không cần điều khiển truy cập từ nhiều nút di động (có nghĩa là có thể hoạt động với một giao thức ngẫu nhiên phân tán như CSMA). Tuy nhiên, một giao thức đa truy cập tập trung được điều khiển bởi một điểm truy cập có nhiều thuận lợi. Các lựa chọn giao diện mạng hữu tuyến chung với điểm truy cập gồm có 10Base2, 10BaseT, modem ADSL, ISDN. Khi mua AccessPoint phải mua card mạng không dây hỗ trợ chuẩn tương ứng. 2.2. Các tính toán căn bản để thiết lập một WIRELESS LAN Các bước cơ bản để thiết lập một mạng WLAN: Bước 1: Đặt kế hoạch (khảo sát mạng): Bước này dựa vào nhu cầu của khách hàng chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát và đi đến quyết định tư vấn cho khách hàng. Khách hàng sẽ trả lời các câu hỏi dưới đây: Điều gì khiến bạn quyết định triển khai kế hoặch mạng không dây? Nếu triển khai mạng không dây thì bạn sẽ triển khai theo mô hình nào dưới đây: Mô hình Adhoc (Peer to Peer): Mô hình này thích hợp với mạng nhỏ số lượng vài máy tính, không cần điểm truy nhập Access Point, chỉ cần máy tính có card không dây là có thể chia sẻ tài nguyên. Mô hình Infrastructure: Mô hình này áp dụng cho hệ thống vừa và lớn. Yêu cầu có điểm truy cập Access Point (hoặc Gateway Access Point). Mô hình này vừa có thể là không dây hoàn toàn, vừa có thể là dùng chung với hệ thống mạng có dây. Tần số sử dụng cho các thiết bị mạng không dây như Acccess Point, desktop, laptop, PDA là dải tần nào? Bao nhiêu User có thể sử dụng một Access Point (hoặc Gateway AP) Tổng số thiết bị dùng mạng không dây như PC, laptop, PDA, Printer Server...dùng mạng không dây là bao nhiêu. Từ đó tính được số Access Point (Gateway AP) cần dùng. Bước 2: Chọn loại thiết bị mạng không dây Chọn Card mạng không dây: USB, PCI, PCI CIA...Chọn Access Point (hoặc Gateway AP): tốc độ theo chuẩn nào, có các tính năng gì, chẳng hạn như DHCP, lọc MAC, bán kính phủ sóng, tính security..., (nếu là Gateway AP thì có tính năng gì, chẳng hạn như DHCP, NAT, VPN...). Bước 3: Triển khai mạng Cài đặt và kết nối các Access Point (hoặc Gateway Access Point) vào mạng Cài đặt card mạng không dây sau đó kết nối vào hệ thống mạng  Bước 4: Triển khai an ninh mạng Áp dụng các biện pháp an ninh mạng không dây như: Dùng mã hoá WEP Key, Mã hoá Shared Key, Mã hoá WPA – PSK, Mã hoá WPA (Wireless Proteccted Access) dùng kết hợp Radius Server nhận thực và mã hoá người dùng. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng Dưới đây là sơ đồ qúa trình truyền sóng từ phía phát đến phía thu, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng. Công suất đầu ra thiết bị phát. Yếu tố này phụ thuộc vào Access point (AP), chuẩn AP, tốc độ truyền dẫn của AP. Các thông số này thường đi kèm với tài liệu thuyết minh về sản phẩm. Tổn hao tín hiệu trên cáp phía phát. Tuỳ từng loại cáp dài hay ngắn, khi sản xuất thường ghi sẵn độ suy hao của loại cáp này. Khuếch đại tín hiệu trên angten phía phát. Yếu tố này phụ thuộc vào từng loại Angten và khi sản xuất thường ghi sẵn độ khuếch đại. Tổn hao tín hiệu trên đường truyền từ phía phát tới phía thu. Thông số này có công thức để tính toán (32,4 + 20 log F ( Mhz) + 20 log R ( km ) ). - Khuếch đại tín hiệu trên Angten thu. - Tổn hao tín hiệu trên cáp phía thu. Độ nhạy của thiết bị phía thu: Độ nhạy của thiết bị phía thu do công nghệ sản xuất sản phẩm, thông số này càng nhỏ thì càng tốt.  Hình 2.3. Sơ đồ quá trình truyền sóng từ bên phát đến bên thu 2.3. Xác định vị trí và lắp đặt các thiết bị 2.3.1. Đối với ACCESS POINT Trong quá trình triển khai mạng không dây việc xác định vị trí và lắp đặt Access Point là một trong những yếu tố rất quan trọng quyết định đến tốc độ và sự ổn định của mạng nó không giống như chúng ta triển khai một mạng LAN thông thường vì công nghệ mạng không dây truyền tín hiệu dựa trên sự truyền phát tín hiệu sóng Radio. Mặt khác tín hiệu radio là tín hiệu có thể bị cản trở, phản hồi, bị chặn, hoặc bị nhiễu bởi các vật cản như tường, trần nhà. Việc này làm cho quá trình kết nối bị gián đoạn khi người sử dụng di chuyển trong phạm vi phủ sóng của mạng. Qua quá trình nghiên cứu đã rút ra được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền thông mạng, từ đó triển khai việc lắp đặt AP một cách tốt nhất. Phải xem xét trước khi thiết kế như sau: Các yêu cầu về việc thiết kế AP: Xác định các yêu cầu cần thiết cho các AP trước khi bạn quyết định mua và lắp đặt nó vào hệ thống. 802.11a, b, g: Tùy thuộc vào ngân sách cung cấp cho việc lắp đặt mạng mà bạn có thể sử dụng các AP có tốc độ khác, có thể cần AP hỗ trợ 802.11b (tối đa 11 Mbps) có giá thấp hay các AP hỗ trợ chuẩn 802.11a (tối đa 54) có giá cao hơn, 802.11g (tối đa 54 Mbps) hoặc sử dụng kết hợp các chuẩn trên. Cấu hình trước và cấu hình từ xa các cho các AP: Việc cấu hình AP trước khi lắp đặt chúng giúp  tăng tốc độ của quá trình triển khai và tiết kiệm sức lao động. Chúng ta có thể cấu hình trước các AP bằng cách sử dụng cổng giao tiếp, Telnet hoặc Web server được tích hợp trong AP. Nếu bạn không thực hiện cấu hình trước các AP thì chí ít bạn cũng phải chắc chắn rằng chúng có thể cấu hình từ xa bằng công cụ của nhà cung cấp, vì nếu khi lắp đặt xong mà bạn không để truy cập từ xa để cấu hình chúng thì điều đó thực sự là một thảm họa. Các kiểu ăng-ten: Bạn cần phải tìm hiều xem AP đó có hỗ trợ nhiều loại antena khác nhau hay không? Ví dụ, trong 1 tòa nhà nhiều tầng, một AP với  ăng-ten đẳng hướng truyền phát tín hiệu như nhau theo tất cả các phương hướng trừ phương thẳng đứng có thể làm việc tốt nhất. Chúng ta chọn loại ăng ten cố định hay có thể tháo lắp. Một ăngten có thể tháo lắp cho phép bạn sử dụng các loại ăngten khác nhau để kết nối với accesspoint sử dụng cáp khác nhau tuỳ thuộc vào nhu cầu của người dùng. Ví dụ bạn để AP ở trong nhà mà muốn truy cập mạng từ ngoài sân thì bạn sẽ nối cáp vào ăngten đầu cắm ăngten của AP và sau đó đấu cáp vào ăngten ngoài trời. Một số nhà sản xuất cho phép bạn thêm vào hay tháo bỏ card radio từ khe PCMCIA dành cho các mục đích đặc biệt. Việc có hai khe radio trong một AP cho phép một radio card có thể hoạt động như một AP, trong khi một radio khác làm việc như một bridge. Hoặc sử dụng mỗi một AP như một radio độc lập cho phép gấp đôi người sử dụng trong cùng một không gian vật lý mà không cần phải mua thêm một AP khác. Khi AP được cấu hình theo cách này thì mỗi radio card được cấu hình trên kênh không chồng lên nhau. Lý tưởng là kênh 1 và kênh 11. Nâng cấp cần ăngten từ các công ty: Rf Linx, Til Tek... Và kiểm tra tính tương thích của nó. Để biết được AP có hỗ trợ những loại antena nào thì cần xem hướng dẫn đi kèm AP. Tách kênh Nếu bạn cấu hình hoạt động AP ở một kênh cụ thể thì card mạng không dây sẽ tự động cấu hình chính nó theo kênh của AP với tín hiệu mạnh nhất. Do vậy, để giảm bớt giao thoa giữa các AP chuẩn 802.11b, chúng ta phải cấu hình cho mỗi AP có vùng phủ sóng chồng lên nhau ở một kênh riêng biệt. Trong AP đã cung cấp sẵn cho chúng ta 15 kênh. Để ngăn tín hiệu từ các AP liền kề xen vào với nhau, phải đặt số kênh của chúng cách nhau ít nhất là 5 kênh. Chúng ta có thể sử dụng 1 trong 3 kênh là 1, 6 hoặc 11. Nếu không dùng đến 3 kênh trên thì bạn phải đảm bảo sao cho khoảng cách giữa các kênh là 5 kênh. Ví dụ: 1, 6, 1, 6, 11, 6 là các số hiệu kênh.   Xác định các vật cản xung quanh Việc lựa chọn vị trí đặt AP phụ thuộc vào cấu trúc của tòa nhà, các vật cản…Việc thay đổi truyền phát tín hiệu làm biến dạng vùng thể tích phạm vi lý tưởng qua việc ngăn chặn, phản hồi và suy giảm tần số radio (giảm cường độ tín hiệu) có thể ảnh hưởng đến cách bạn triển khai AP. Các vật kim loại trong 1 tòa nhà hoặc được dùng trong xây dựng của 1 tòa nhà có thể ảnh hưởng đến tín hiệu không dây. Ví dụ: Xà nhà Cáp thang máy Thép trong bê tông Các ống thông gió, điều hòa nhiệt độ và điều hòa không khí Dây lưới đỡ thạch cao hoặc vữa trên tường Tường chứa kim loại, các khối xỉ than, bê tông Bàn kim loại, bể cá, hoặc các loại thiết bị kim loại lớn khác Xác định các nguồn giao thoa Bất cứ thiết bị nào hoạt động trên các tần số giống như các thiết bị mạng không dây của bạn (trong băng S dải tần ISM hoạt động trong dải tần số từ 2.4GHz đến 2.5Ghz, hoặc băng C hoạt động trong dải tần số từ 5.725GHz đến 5.875GHz) đều có thể bị nhiễu tín hiệu. Các nguồn giao thoa cũng làm biến dạng 1 vùng thể tích phạm vi lý tưởng của AP. Vì vậy ta cần lựa chọn vị trí đặt AP cách xa các nguồn giao thoa này. Các thiết bị hoạt động trong băng C dải tần ISM bao gồm: Các thiết bị cho phép dùng bluetooth Lò vi sóng Phone 2.4GHz Camera không dây Các thiết bị y học Động cơ thang máy Xác định số lượng AP Để xác định số AP để triển khai, hãy theo các nguyên tắc chỉ dẫn sau: Phải có đủ AP để đảm bảo những người dùng không dây có đủ cường độ tín hiệu từ bất cứ đâu trong vùng thể tích phạm vi. Các AP điển hình sử dụng ăng-ten đẳng hướng phát ra 1 vùng tín hiệu hình tròn phẳng thẳng đứng lan truyền giữa các tầng của tòa nhà. Điển hình, AP có phạm vi trong nhà trong vòng bán kính 200 foot. Phải có đủ AP để đảm bảo rằng tín hiệu chồng lên nhau giữa các AP. Xác định số lượng lớn nhất những người dùng không dây cùng lúc trên 1 vùng phạm vi. Đánh giá lưu lượng dữ liệu mà trung bình người dùng không dây thường yêu cầu. Nếu cần thì tăng thêm số AP, điều đó sẽ: Cải thiện khả năng băng thông mạng máy khách không dây. Tăng số lượng người dùng không dây được hỗ trợ trong vùng phạm vi.        Dựa trên toàn bộ lưu lượng dữ liệu của tất cả người dùng, xác định số người dùng mà bạn có thể kết nối họ tới 1 AP. Hiểu biết rõ về lưu lượng trước khi triển khai hoặc thay đổi mạng. Vài nhà cung cấp không dây cung cấp 1 công cụ mô phỏng chuẩn 802.11 mà bạn có thể sử dụng để làm mẫu sự lưu chuyển trong mạng và xem mức lưu lượng dưới nhiều điều kiện. Đảm bảo sự dư thừa trong trường hợp 1 AP bị lỗi.   Kết luận Trước khi triển khai AP, bạn hãy xem xét các yêu cầu về AP,việc tách kênh, các thay đổi truyền phát tín hiệu, các nguồn giao thoa (nguồn gây nhiễu), số lượng AP cần thiết tương ứng với phạm vi không dây, băng thông, và các yêu cầu dự trữ. Để triển khai AP, hãy ước lượng các vị trí AP dựa trên sơ đồ tòa nhà và các kiến thức về sự thay đổi truyền phát tín hiệu và các nguồn giao thoa (nguồn nhiễu). Cài đặt các AP tại các vị trí tạm và thực hiện khảo sát vị trí (lưu ý các vùng bị thiếu phạm vi). Thay đổi vị trí các AP, các thay đổi truyền phát tín hiệu hoặc các nguồn giao thoa và xác minh phạm vi bằng cách thực hiện khảo sát vị trí bổ sung. Sau khi xác định các vị trí cuối cùng của các AP. Đối với Access Point chỉ cần cắm dây nguồn, một đầu vào nguồn điện, một đầu vào AP và sau đó bật nút để khởi động AP lên là hoàn tất. 2.3.2. Đối với card mạng không dây Đặt đĩa CD đi kèm với thiết bị vào để tiến hành cài đặt driver cho card mạng không dây. Nếu trong quá trình cài đặt, bạn nhận đựơc thông báo cảnh báo của Windows là “The driver has not passed Windows logo testing”. Card mạng không dây chế tạo phù hợp với các hệ điều hành Window, Mac Os, Linux. Và một số nhà chế tạo tốt nhất như: Công ty Buffalo (www.Buffalotech.com), LinkSys, D-Link, Netgear. Chú ý: Mặc dù có một số card mạng không dây được Windows tự động nhận ra, nhưng nên cài driver đi kèm với thiết bị. Khởi động lại máy tính để bắt đầu thưởng thức kết nối không dây. 2.4. Thực nghiệm thiết lập WLAN Ở đây em đã tiến hành thiết lập 1 WLAN với mô hình như sau: Phòng A101với diện tích gần 40m2, cho 9 máy. Với cấu hình máy chủ: Pentium IV 3.0 GHz, HDD 40GB, RAM 256 MB, FDD 1.44, CASE ATX, Monitor LCD14”ACER, Keyboard CMS, Mouse CMS, card mạng WL-8310. AccessPoint WAP4000. Máy con: Pentium IV 2.6 GHz, HDD 40GB, RAM 512 MB, FDD 1.44, CASE ATX, Monitor14” POWERMAX, Keyboard CMS, Mouse CMS, Card mạng PLANET WL-8310 PCI Adapter. Sau đây là quá trình cài đặt và cấu hình Card mạng không dây, chạy trên hệ điều hành WIN 2000: PLANET WL-8310 PCI Adapter IEEE 802.11g (54Mbps): Hình 2.4. PLANET WL-8310 PCI Adapter Cấu hình tiện ích là ứng dụng rất mạnh mẽ để có thể giúp bạn cấu hình WL-8310 và giám sát trạng thái của tiến trình kết nối.Có hai cách để cấu hình: Cách 1: Cấu hình trực tiếp trong Window: Chuột phải vào My Network Place - Chọn Properties - Chuột phải vào Wireless Network Connection - Chọn Properties - Chọn Tab Wireless Networks, đánh dấu vào Use Windows to Configure my wireless network settings sau đó chọn Configure để cấu hình: Cách 2: Cấu hình thông qua tiện ích Khi cấu hình thông qua tiện ích thì ta có thể dùng chuột phải vào My Network Place chọn Wireless Network Connection (Ở đây là PLANEt WL – 8310) chọn Properties - Tại Tab Wireless Network hãy bỏ đánh dấu Use Window to configure my network setting. Thông thường khi cấu hình thông qua tiện ích, sau khi cài tiện ích Utility có sẵn trong đĩa CD Rom đi kèm với sản phẩm, ta cài đặt chương trình này sau đó chạy chúng từ shortcut trên Desktop của màn hình hoặc từ khay hệ thống ta nhấp đúp vào biểu tượng Wireless (là 4 vạch sóng). Bằng cách chúng ta kích đúp vào biểu tượng nằm trên hệ thống thanh tabbar hộp thoại sau sẽ hiện ra Hình 2.5. Hộp thoại cài đặt Ứng dụng này có thể được sử dụng để định dạng các tham biến cấu hình khi thiết bị hoạt động. Sau đây là cửa sổ cấu hình card mạng không dây: H ình 2.6. Cửa sổ cấu hình card mạng không dây Cài đặt và cấu hình AP (AccessPoint): PLANET WAP- 4000 IEEE 802.11g: Hình 2.7. WAP-4000 Cấu hình qua phần mềm Sau khi cài đặt WIRELESS LAN thành công thì xuất hiện biểu tượng sau: Hình 2.8. Biểu tượng cấu hình bằng phần mềm Biểu tượng màu xanh lá cây chứng tỏ đã kết nối được Các tín hiệu đèn của AccessPoint: ALV nhấp nháy là làm việc bình thường RF (Radio Frenquency): Giao diện sóng Radio hoạt động LAN: Giao diện LAN hoạt động PWR: Nguồn điện cho AP Cấu hình qua giao diện Web: Các AP của PLANET có nhiều chuẩn khác nhau nhưng giao diện của chúng gần giống nhau và đều có đặc điểm là cấu hình chúng thông qua giao diện Web. Hãy đổi địa chỉ IP của PC đang cấu hình AP về cùng lớp mạng với lớp mạng của AP (dạng 192.168.1.x với x từ 2 đến 254, Subnet mask 255.255.255.0). Hình 2.9. Cửa sổ truy nhập CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VÀ KIẾN TRÚC GIAO THỨC CỦA MẠNG WLAN 3.1. Kiến trúc hệ thống Kiến trúc WLAN bao gồm một vài thành phần tương tác với nhau để cung cấp WLAN hỗ trợ khả năng di động của các trạm một cách trong suốt với các lớp cao hơn. Các mạng WLAN có thể đưa ra hai kiến trúc hệ thống cơ bản khác nhau mạng cơ sở hạ tầng hoặc đặc biệt. Hình dưới đây cho thấy các thành phần của một cơ sở hạ tầng và một phần không dây như đã đặc tả cho chuẩn IEEE802.11. Một vài nút, gọi là các trạm (Stations - STAi) được kết nối tới các điểm truy cập (AP - Access Point). Các trạm là các thiết bị cuối với các cơ chế truy cập tới môi trường truyền thông không dây và liên lạc sóng radio tới điểm truy cập (AP). Các trạm và điểm truy cập (AP) chúng ở bên trong vùng phủ sóng radio giống nhau từ một tập hợp dịch vụ cơ sở (BSSi - Basic Service Set). Tập hợp dịch vụ cơ sở là một khối xây dựng cơ bản của WLAN. Có thể xem như hình oval sử dụng để minh hoạ một BSS là vùng bao phủ trong đó các trạm thành phần của BSS có thể duy trì liên lạc. Nếu một trạm di chuyển ra ngoài BSS của nó, nó sẽ không liên lạc trực tiếp được với các thành viên khác của BSS. Liên lạc giữa STA và BSS là hoàn toàn động, các STA có thể bật máy tắt máy, chạy trong một khoảng nào đó hoặc chạy ra ngoài vùng phục vụ. Để trở thành một thành viên của một BSS cơ sở một trạm sẽ được đưa vào trạng thái “liên lạc” (“associated”). Các trạng thái liên lạc này là động và liên quan tới việc sử dụng các dịch vụ hệ thống phân phối DS (Distribution system). 3.1.1. Khái niệm hệ thống phân phối Những giới hạn của lớp vật lý PHY quyết định khoảng cách liên lạc trực tiếp giữa các trạm mà nó hỗ trợ. Với một vài mạng khoảng cách này là đủ, với các mạng khác thì phải tăng phạm vi bao phủ. Thay vì tồn tại một cách độc lập, một BSS cũng có thể trở thành một thành phần của một mạng mở rộng được xây dựng bởi nhiều BSS khác nhau. Thành phần kiến trúc sử dụng để kết nối các BSS với nhau là hệ thống phân phối DS (Distribution System). WLAN phân tách một cách logic môi trường vô tuyến (WM: Wireless Medium). Với môi trường hệ thống phân phối DSM. Mỗi môi trường logic được sử dụng cho các mục đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau. WLAN không đòi hỏi các môi trường này là giống nhau hay khác nhau. Nhận biết được các môi trường khác biệt một cách logic là vấn đề chính để hiểu được sự linh hoạt của kiến trúc. Kiến trúc WLAN là hoàn toàn độc lập với các tính chất vật lý của lớp vật lý triển khai. Một DS cho phép hỗ trợ các thiết bị di động bằng cách cung cấp các dịch vụ logic cần thiết giám sát điạ chỉ để chuyển đổi đích và tích hợp nhiều BSS. Một điểm truy nhập là một STA cung cấp khả năng truy nhập tới DS bằng cách cung cấp các dịch vụ bổ xung để nó hoạt động như là một STA. Dữ liệu di chuyển giữa một BSS và một DS qua một AP. Chú ý rằng tất cả các AP cũng là các STA, do vậy chúng là các thực thể có thể đánh địa chỉ. Các địa chỉ được AP sử dụng để trao đổi thông tin trên môi trường vô tuyếnVM và trên môi trường hệ thống phân phối DSM không nhất thiết phải giống nhau. Một ví dụ đã cho thấy hai BSSs - BSS1 and BSS2 chúng được kết nối qua một hệ thống phân phối. Một hệ thống phân phối kết nối một vài BSSs qua điểm truy cập (AP) tạo thành một mạng đơn giản và theo cách đó mở rộng vùng phủ không dây. Mạng này bây giờ được gọi là một tập hợp dịch vụ mở rộng (Extended Service Set - ESS). Hơn nữa, hệ thống phân phối kết nối các mạng không dây qua các điểm truy cập (APs) với một cổng, nó tạo thành một đơn vị hoạt động liên mạng tới các LAN khác. Cụ thể hơn về nhóm dịch vụ mở rộng ESS: Một DS và BSS cho phép WLAN tạo ra một mạng vô tuyến không bị bó buộc về kích thước và linh hoạt hơn. WLAN gọi loại mạng này là mạng nhóm dịch vụ mở rộng ESS. Điều quan trọng là mạng ESS đối với lớp LLC không khác gì mạng IBSS (Independent Basic Service Set). Các trạm trong cùng một ESS có thể liên lạc với nhau và các trạm di động có thể di chuyển từ một BSS tới một BSS khác trong cùng một ESS một cách trong suốt với lớp LLC. WLAN không bó buộc các vị trí vật lý tương đối của các BSS. Có thể có các trường hợp sau: Các BSS có thể chồng một phần lên nhau. Điều này được sử dụng phổ biến để sắp xếp vùng bao phủ liền kề trong một diện tích vật lý. Các BSS có thể tách rời về mặt vật lý. Về mặt logic không có giới hạn về khoảng cách giữa các BSS. Các BSS có thể đặt cùng một vị trí về mặt vật lý. Điều này nhằm cung cấp dự phòng Một hoặc nhiều IBSS hoặc các mạng ESS có thể hiện diện về mặt vật lý trong cùng một không gian đóng vai trò một hoặc nhiều mạng ESS. Điều này có thể phát sinh do một vài lý do. Hai trong số các lý do phổ biến nhất là khi mạng Adhoc hoạt động trong vị trí đã có một mạng ESS và khi có sự chồng lấn về mặt vật lý giữa các mạng WLAN giữa các tổ chức khác nhau. Distribution system 802.11 LAN AP 802.11 LAN AP 802.x LAN Portal STA3 STA2 STA1 Hình3.1. Kiến trúc của cơ sở hạ tầng IEEE 802.11 Kiến trúc của hệ thống phân phối không được đặc tả thêm nữa trong chuẩn 802.11. Nó có thể gồm có : cầu nối các LAN công nghệ IEEE, các liên kết không dây hoặc bất kỳ các mạng nào. Tuy nhiên, các dịch vụ hệ thống phân phối được định nghĩa trong chuẩn. Các trạm (Station) có thể lựa chọn một điểm truy cập và kết hợp với nó. Các điểm truy cập (APs) hỗ trợ trôi nổi (roaming) tức là thay đổi các điểm truy cập, hệ thống phân phối sau đó điều khiển truyền dữ liệu giữa các điểm truy cập (Aps) khác nhau. Hơn nữa, các điểm truy cập (APs) cung cấp sự đồng bộ hoá bên trong một tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS - Basic Service Set), hỗ trợ quản lý nguồn điện và có thể điều khiển truy cập môi trường truyền dẫn để hỗ trợ dịch vụ giới hạn thời gian. Để thêm vào các mạng hạ tầng cơ sở. Chuẩn IEEE 802.11 cho phép xây dựng các mạng đặc biệt (ad hoc) giữa các trạm, do đó sự tạo thành một hoặc nhiều hơn một tập hợp các dịch vụ cơ sở (BSS - Basic Service Set) như đã thấy trong hình dưới đây. Trong trường hợp này, một tập hợp các dịch vụ cơ sở (BSS) bao gồm một nhóm của các trạm sử dụng một tần số sóng radio giống nhau. Các trạm STA1, STA2 và STA3 ở trong BSS1 ; STA4 và STA5 ở trong BSS2. Điều này có nghĩa là với ví dụ đó trạm STA3 có thể truyền thông trực tiếp với trạm STA2 nhưng không thể truyền thông trực tiếp với trạm STA5. Một vài tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) có thể được tạo thành qua khoảng cách giữa Hình 3.2. Kiến trúc của mạng LANs không dây đặc biệt IEEE 802.11 các tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) hình 3.2 hoặc bằng cách sử dụng các tần số sóng mang khác nhau (sau đó các tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) có thể chồng lấp vật lý). Chuẩn IEEE802.11 không đặc tả bất kỳ nút đặc biệt nào mà hỗ trợ định tuyến (routing), chuyển tiếp dữ liệu (forwarding of data) hoặc trao đổi thông tin cấu trúc liên kết mạng (exchange of topology infomation). 3.1.2. Tích hợp với LAN hữu tuyến Để tích hợp kiến trúc WLAN với LAN hữu tuyến truyền thống, một thành phần kiến trúc logic được đưa ra là thành phần cổng (Port). Cổng là một điểm logic tại đó MSDU từ một mạng tích hợp không phải là WLAN đi vào hệ thống phân tán DS của WLAN. Tất cả dữ liệu từ một mạng LAN truyền thống đi vào kiến trúc mạng WLAN qua thiết bị cổng. Cổng cung cấp khả năng tích hợp logic giữa một kiến trúc WLAN và các mạng LAN truyền thống đã có. Có thể một thiết bị cung cấp cả hai chức năng AP và cổng. Điều này xảy ra trong trường hợp khi một DS được thực thi từ các thành phần của mạng LAN 802. Trong IEEE 802.11, kiến trúc ESS (Các AP và DS) cung cấp phân đoạn lưu lượng và mở rộng khoảng cách. Các kết nối logic giữa WLAN và các mạng LAN khác qua cổng. Các cổng kết nối giữa môi trường hệ thống phân phối DSM và môi trường LAN được tích hợp với nhau. 3.1.3. Các giao diện dịch vụ LOGIC Kiến trúc IEEE 802.11 cho phép DS có thể không đồng nhất với LAN hữu tuyến hiện tại. Một DS có thể được xây dựng từ nhiều công nghệ khác nhau bao gồm cả công nghệ LAN hữu tuyến hiện tại. WLAN không bắt buộc là các DS phải dựa trên lớp mạng hoặc lớp liên kết dữ liệu. Cũng vậy WLAN không bắt các DS là tập trung hay phân tán. IEEE 802.11 không qui định chi tiết về các cách triển khai hệ thống phân phối DS. Thay vào đó nó chỉ định các dịch vụ. Các dịch vụ được kết hợp với các thành phần khác nhau của kiến trúc. Có hai loại dịch vụ chính là dịch vụ trạm và dịch vụ hệ thống phân phối (DSS). Cả hai loại dịch vụ đều được sử dụng ở lớp MAC WLAN. Tập hợp các dịch vụ kiến trúc WLAN như sau: Dịch vụ nhận thực (Authentication). Dịch vụ liên lạc (Association). Dịch vụ ngừng nhận thực (DeAuthentication). Dịch vụ ngừng liên lạc (Deassociation). Dịch vụ phân phối (Distribution). Dịch vụ tích hợp (Intergration). Dịch vụ bảo mật (Privacy). Dịch vụ tái liên lạc (Reassociation). Dịch vụ phân phối MSDU (MSDU Delivery). 3.1.4. Các không gian địa chỉ logic ghép Kiến trúc IEEE 802.11 không những cho phép khả năng tất cả WM, DSM, LAN hữu tuyến tích hợp có thể là các môi trường vật lý khác nhau, mà nó còn cho phép khả năng mỗi một môi trường này có thể hoạt động trong các khoảng không gian khác nhau. IEEE 802.11 chỉ sử dụng và xác định không gian địa chỉ WM (Môi trường vô tuyến). Hình 3.3. Kiến trúc hệ thống WLAN hoàn thiện Mỗi lớp vật lý WLAN IEEE 802.11 hoạt động trong môi trường riêng. Phân lớp MAC WLAN IEEE 802.11 hoạt động trong không gian địa chỉ riêng. Các địa chỉ MAC được sử dụng trong môi trường vô tuyến WM trong kiến trúc WLAN IEEE 802.11. Do vậy, không cần thiết phải có một tiêu chuẩn để chỉ định chính xác rằng các địa chỉ này là địa chỉ môi trường vô tuyến. Điều này được xem như hiển nhiên. WLAN IEEE 802.11 được lựa chọn để sử dụng không gian địa chỉ IEEE 802 48 bít. Do vậy các địa chỉ WLAN IEEE 802.11 tương thích với không gian địa chỉ sử dụng họ LAN IEEE 802. Sự lựa chọn không gian địa chỉ WLAN 802.11 cho không gian địa chỉ MAC LAN hữu tuyến và không gian địa chỉ MAC WLAN 802.11 có thể là giống nhau. Trong những trường hợp ở đâu DS sử dụng cách đánh địa chỉ IEEE 802.11 mức MAC là phù hợp, thì tất cả 3 không gian địa chỉ Logic sử dụng trong một hệ thống có thể là đồng nhất. Đây là trường hợp trung nhưng không phải là cách kết hợp duy nhất mà kiến trúc WLAN IEEE 802.11 cho phép. Kiến trúc WLAN cho phép 3 không gian địa chỉ logic là khác nhau. Ví dụ về không gian địa chỉ ghép là một ví dụ trong đó triển khai DS sử dụng đánh địa chỉ phân lớp mạng. Trong trường hợp này, không gian địa chỉ WM và không gian địa chỉ DS có thể khác nhau. Khả năng của kiến trúc để sử lý nhiều không gian địa chỉ và nhiều môi trường logic là phần chính trong khả năng của IEEE 802.11 cho phép độc lập triển khai DS và giao diện với tính dễ thay đổi của phân lớp mạng. 3.2. Kiến trúc giao thức IEEE 802.11 là cấu trúc giao thức thành viên của chuẩn giao thức 802.X. Tập này bao gồm một chuỗi các đặc tả về các kỹ thuật cho mạng LAN. Hình dưới đây thể hiện vị trí và mối liên hệ giữa các thành phần của họ giao thức trong mô hình OSI. Hình 3.4. Họ IEEE 802 và mối liên hệ với mô hình OSI Chuẩn IEEE 802.11 là một lớp liên kết có thể sử dụng gói 802.2/LLC. Đặc tả cơ bản của IEEE 802.11 bao gồm 802.11 MAC và lớp vậtt lý thực hiện trải phổ nhảy tần FHSS và lớp trải phổ dãy trực tiếp DSSS hoặc ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM. Như đã cho biết bằng con số chuẩn, chuẩn IEEE802.11 hoàn toàn phù hợp trong các chuẩn 802.x khác cho các mạng LAN có dây (xem Halsall, 1996). 802.3 PHY 802.3 PHY 802.11 PHY 802.11 PHY 802.3 MAC 802.3 MAC 802.11 MAC 802.11 MAC LLC LLC IP IP TCP TCP Application Application LLC BRIDGE Hình 3.5. Kiến trúc giao thức chuẩn IEEE 802.11 và thiết lập cầu nối Hình 3.5 cho thấy hầu hết kịch bản phổ biến: một mạng LAN không dây IEEE 802.11 kết nối tới một mạng Ethernet 802.3 (mạng sử dụng kỹ thuật truy cập đường truyền bằng cảm nhận sóng mang và có dò xung đột) qua một cầu nối. Các ứng dụng không nên thông báo thành từng mảnh khác nhau từ độ rộng băng thông thấp hơn và có lẽ thời gian truy cập cao hơn mạng LAN không dây. Kết quả, các tầng cao hơn (tầng ứng dụng, TCP, IP) nhìn nút mạng không dây giống như nút mạng có dây. Phần cao hơn của tầng điều khiển liên kết dữ liệu, điều khiển liên kết logic (LLC - Logical Link Control) bao bọc các sự khác nhau của các tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC - Medium Access Control) cần thiết cho các môi trường khác nhau. Trong nhiều mạng hiện nay, các tầng điều khiển liên kết logic (LLC) không nhìn thấy được. Chi tiết hơn nữa giống như Ethertype hoặc giao thức truy cập mạng cấp dưới (SNAP - Sub Network Access Protocol) và công nghệ cài đặt cầu nối được giải thích trong Perlman (1992). Chuẩn IEEE 802.11 chỉ bao trùm tầng vật lý (PHY) và tầng truy cập môi trường truyền thông (MAC) giống như các chuẩn 802.x khác. Tầng vật lý được chia nhỏ thành tầng vật lý hội tụ giao thức (PLCP - Phyiscal Layer Convergence Protocol) và Môi trường vật lý phụ thuộc tầng dưới (PMD - Physical Medium Dependent) vật lý. PMD PLCP MAC management MAC LLC PHY management Station management DLC PHY Hình 3.6. Chi tiết kiến trúc giao thức và quản lý IEEE 802.1 Các nhiệm vụ cơ bản của tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) bao gồm: truy cập môi trường truyền thông, phân mảnh (phân đoạn) dữ liệu của người dùng và mã hoá. Giao thức tầng dưới (PLCP) cung cấp một tín hiệu cảm nhận sóng mang, gọi là sự đánh giá kênh sạch (CCA - Clear Channel Assessment) và cung cấp một điểm truy cập dịch vụ (SAP - Service Access Point) vật lý chung không phục thuộc công nghệ truyền. Cuối cùng, tầng dưới phụ thuộc môi trường (PMD) điều khiển sự điều biến và mã hoá/giải mã tín hiệu. Tầng vật lý (bao gồm: tầng dưới phụ thuộc môi trường - PMD và tầng vật lý hội tụ giao thức - PLCP) và tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) sẽ được giải thích chi tiết hơn trong các phần tiếp theo. Riêng từ giao thức các tầng dưới, chuẩn đặc tả quản lý các tầng và quản lý các trạm cuối. Quản lý điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) hỗ trợ sự kết hợp và không kết hợp của một trạm cuối tới một điểm truy cập và trôi nổi giữa các điểm truy cập khác nhau. Hơn nữa, nó kiểm soát cơ chế xác thực quyền, mã hoá, đồng bộ của một trạm cuối liên quan tới một điểm truy cập và quản lý nguồn điện để lưu trữ năng lượng pin. Quản lý điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) cũng duy trì cơ sở thông tin quản lý (MIB - Management Infomation Base) điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC). Các nhiệm vụ chính của quản lý tầng vật lý bao gồm: Đổi hướng kênh và sự duy trì cơ sở thông tin quản lý tầng vật lý. Cuối cùng, quản lý trạm cuối tương tác với cả hai tầng quản lý và có nhiệm vụ quan trọng ủng hộ thêm các chức năng tầng cao hơn (ví dụ: điều khiển cầu nối và sự tương tác với một hệ thống phân tán trong trường hợp của một điểm truy cập). Những lớp MAC của lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý PHY tương ứng với các lớp thấp nhất trong mô hình tham chiếu cơ bản ISO/IEC của OSI (Open System InterConnection). Các lớp và các phân lớp được biểu diễn dựa theo hình dưới đây: H ình 3.7. Mô hình tham chiếu ISO/ICE 3.2.1. Tầng vật lý Chuẩn IEEE802.11 hỗ trợ ba tầng vật lý khác nhau: một tầng trên cơ sở tia hồng ngoại và hai tầng trên cơ sở truyền tải sóng radio (Chủ yếu trong băng tần ISM ở tần số 2.4MHz, nó có hiệu lực trên toàn thế giới). Tất cả các biến thể tầng vật lý bao gồm: cung cấp tín hiệu đánh giá kênh sạch (CCA - Clear Channel Assessment). Tín hiệu này cần thiết cho các cơ chế điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) điều khiển truy cập môi trường truyền thông và cho biết nếu môi trường hiện thời nhàn rỗi. Công nghệ truyền tải (nó sẽ được thảo luận sau) quyết định chính xác như thế nào chăng nữa tín hiệu này vẫn được sử dụng Hơn nữa, tầng vật lý cung cấp một điểm truy cập dịch vụ (SAP) với tốc độ 1 hoặc 2Mbit/s tới tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC). Phần còn lại của đoạn này bàn tới ba thế hệ (version) của tầng vật lý đã được định nghĩa trong chuẩn. 3.2.1.1. Kỹ thuật trải phổ nhẩy tần Phân lớp vật lý FHSS PHY gồm 2 chức năng sau: Chức năng hội tụ lớp vật lý: Chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY. Chức năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định nghĩa phương pháp sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC (MPDU) IEEE 802.11vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các trạm STA sử dụng hệ thông PMD kết hợp. Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức truyền phát dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA. Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) là một kỹ thuật trải phổ nó cho phép nhiều mạng cùng tồn tại trong cùng một vùng (area) bằng cách tách rời các mạng khác nhau sử dụng các trình tự (sequences) nhảy tần khác nhau. Chuẩn định nghĩa 79 kênh nhẩy tần cho bắc Mỹ và châu Âu và 23 kênh nhẩy tần cho Nhật Bản (mỗi kênh với độ rộng băng thông 1MHz trong băng tần ISM có dải tần số 2.4GHz). Việc lựa chọn một kênh riêng biệt đạt được bằng cách sử dụng một mẫu nhảy ngẫu nhiên giả. Nhiều hạn chế quốc gia cũng quyết định các thông số xa hơn nữa, ví dụ : công suất (power) phát cực đại là 1W - EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở Mỹ và 100 mW ở châu Âu. Chuẩn đặc tả hình dạng vật lý (Gaussian shaped) FSK (Frequency Shift Keying - khoá dịch chuyển tần số), hình dạng vật lý khoá dịch chuyển tần số (GFSK - Gaussian shaped Frequency Shift Keying) như là sự điền biến cho trải phổ nhảy tần (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum) vật lý. Để được tốc độ 1Mbit/s một khoá dịch chuyển tần số (GFSK) 2 mức được sử dụng (tức là 1 bit được ánh xạ tới một tần số); một khoá dịch chuyển tần số (GFSK) 4 mức cho 2Mbit/s (tức là 2 bits được ánh xạ tới một tần số). Trong khi phát và nhận, tốc độ 1Mbit/s là bắt buộc đối với tất cả các thiết bị, việc hoạt động ở tốc độ 2Mbit/s là tuỳ chọn. Điều này tạo điều kiện giảm chi phí sản xuất các thiết bị chỉ cho tốc độ chậm hơn và các thiết bị mạnh mẽ hơn cho cả hai tốc độ truyền. Khuôn dạng của một Frame tầng vật lý được mô tả trong hình 3.8. 80 16 12 4 16 Số bít thay đổi bits Synchronization SFD PLW PSF HEC Payload PLCP preamble PLCP header Hình 3.8. Khuôn dạng của một frame tầng vật lý IEEE 802.11 dùng FHSS Hình 3.8 cho thấy một frame của tầng vật lý được sử dụng với trải phổ nhảy tần (FHSS). Một frame gồm cố hai phần cơ sở, phần PLCP (gồm có Preamble and Header - phần mở đầu và phần đầu) và bộ làm trắng dữ liệu PLCP. Trong khi phần PLCP luôn luôn được truyền ở tốc độ 1Mbit/s, bộ làm trắng dữ liệu PLCP, tức là dữ liệu MAC, có thể sử dụng tốc độ 1 hoặc 2Mbit/s. Thêm nữa, dữ liệu MAC được đổi tần số dùng đa thức sinh s(z) = z7 + z4 + 1 cho kết khối một chiều và làm trắng phổ. Trong đó bộ làm trắng phổ sử dụng một bộ trộn đồng bộ khung chiều dài 127 bit, tiếp theo đó là mã hoá nén dịch 32/33 để ngẫu nhiên hoá dữ liệu và để giảm thiểu thế hiệu dịch DC dữ liệu. Các octet dữ liệu được đặt vào dòng bit truyền nối tjiếp với bit bắt đầu là lsb và bit cuối cùng là msb. Như minh hoạ ở hình 3.9. Dãy 127 bit tuần tự được phát lặp đi lặp lại bởi bộ trộn (bit đầu tiên bên trái được sử dụng trước): 00001110 11110010 11001001 00000010 00100110 0010111010110110 00001100 11010100 11100111 10110100 00101010 11111010 01010001 10111000 1111111. Một bộ trộn như vậy được sử dụng để trộn dữ liệu phát đi và tách dữ liệu nhận về. Quá trình làm trắng phổ với bit đầu tiên của PSDU, tức là bit tiếp theo bit cuối cùng của mào đầu PLCP. Phương pháp mã hoá và giải mã nén dịch được mô tả trong hình C. Định dạng gói dữ liệu sau quá trình làm trắng dữ liệu được chỉ ra trong hình 3.9. Các trường của frame hoàn thành các chức năng sau : Đồng bộ hoá (Synchronization): Phần mở đầu PLCP bắt đầu với 80 bits đồng bộ hoá, chúng là một chuỗi mẫu bít có dạng 010101...Mẫu bít này được sử dụng cho đồng bộ hoá điện thế thực thể nhận (receiver) và tín hiệu dò tìm bởi CCA. Được sử dụng để phát hiện tín hiệu có thể nhận được một cách tốt nhất, lựa chon ăngten đa năng, sửa lỗi lệch tần số trạng thái bền và đồng bộ định thời gian gói nhận. Danh giới bắt đầu khung (Start Frame Delimiter - SFD): 16 bits tiếp theo cho biết bắt đầu của frame và như thế cung cấp đồng bộ hoá frame ( bít đầu tiên của SFD theo sau bit cuối cùng của mẫu Sync). Mẫu danh giới bắt đầu khung (SFD) là 0000 1100 1011 1101 (truyền từ trái sang phải). Từ độ dài PLCP_PDU (PLCP_PDU length word - PLW): Trường đầu tiên này của PLCP header cho biết độ dài của trường tải (payload) tính bằng byte gồm có 32 bits CRC ở cuối trường tải. Từ độ dài PLCP_PDU (jPLW) có thể nằm trong khoảng từ 0 đến 4096. Trường báo hiệu PLCP (PLCP Signalling Field - PSF): Về lý thuyết chỉ có duy nhất 1 bit trong 4 bits của trường cho biết tốc độ dữ liệu của trường tải (payload) là 1 hoặc 2Mbits/s. Kiểm tra lỗi phần đầu (Header Error Check - HEC): Cuối cùng, phần PLCP header được bảo vệ bởi 16 bits tổng kiểm tra (checksum) với đa thức sinh ITU-T chuẩn G(x) = x16 + x12 + x5 + 1. 3.2.1.2. Trải phổ liên tục trực tiếp Trải phổ liên tục trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) là phương pháp trải phổ lựa chọn nhiều khả năng riêng biệt bằng mã hoá và không mã hoá tần số. Lớp DSSS PHY gồm có hai chức năng giao thức: Chức năng hội tụ lớp vật lý: Chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY. Chức năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định nghĩa phương pháp sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC (MPDU) IEEE 802.11 vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các trạm STA sử dụng hệ thông PMD liên kết. Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức truyền phát dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA, mỗi STA sử dụng hệ thống DSSS. Trong trường hợp của trải phổ trực tiếp (DSSS) IEEE 802.11. Việc phân bố đạt được sử dụng trình tự 11 xung (+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1) cũng được gọi là mã Barker. Những đặc điểm then chốt của phương pháp này là tính kháng nhiễu cao và không nhậy cảm của nó tới truyền tải đa đường (truyền trì hoãn thời gian - Time Delay Spread) Trải phổ trực tiếp (DSSS) tầng vật lý (PHY) của chuẩn IEEE 802.11 cũng sử dụng băng tần ISM 2.4 GHz và cung cấp cả hai tốc độ dữ liệu 1 hoặc 2 Mbit/s. Hệ thống DSSS cung cấp cho mạng LAN vô tuyến khả năng truyền thông tải tin ở cả hai tốc độ 1 Mbps và 2 Mbps. Theo các quy tắc của FCC, thì hệ thống DSSS sẽ cung cấp khả năng xử lý ít nhất là 10 dB. Điều này sẽ được thực hiện bằng cách nhận tín hiệu băng gốc ở tần số 11 MHz với mã số giả ngẫu nhiên PN Chip. Hệ thống DSSS sử dụng các phương pháp điều chế băng cơ sở DBIT/SK và DQPSK để cung cấp tốc độ dữ liệu 1 Mbps và 2 Mbps tương ứng. Bằng cách sử dụng khoá dịch pha nhị phân vi sai (Differential Binary Phase Shift Keying - DBPSK) cho truyền tốc độ 1 Mbit/s và khoá dịch pha cầu phương vi sai (Differential Quadrature Phase Shift Keying - DQPSK) cho truyền tốc độ 2Mbit/s như các lược đồ điều biến. Mặt khác (Again), công suất phát cực đại là 1W EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở Mỹ và 100mW EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở châu Âu. Tốc độ ký hiệu là 1 MHz, kết quả trong một chuỗi xung tốc độ 11 MHz. Tất cả các bit đã truyền bằng trải phổ trực tiếp tầng vật lý được đổi tần với đa thức s(z) = z7 - z4 + 1 cho kết khối một chiều và làm trắng phổ. 128 16 8 8 16 16 Variable bits Synchronization SFD Signal Service Length HEC Payload PLCP preamble PLCP header Hình 3.11. Khuôn dạng của một frame tầng vật lý IEEE 802.11 sử dụng DSSS Hình 3.11 cho biết một frame của tầng vật lý sử dụng DSSS (trải phổ liên tục trực tiếp). Frame gồm có hai phần cơ sở, phần PLCP (phần mở đầu PLCP và phần đầu PLCP) và trường tải (payload). Trong khi phần PLCP luôn luôn được truyền với tốc độ 1 Mbit/s, trường tải tức là dữ liệu MAC có thể sử dụng tốc độ 1 hoặc 2 Mbit/s. Chức năng của các trường trong frame: Đồng bộ hoá (Synchronization): 128 bit đầu tiên không những được dùng cho đồng bộ hoá mà còn được thiết lập năng lực dò tìm (cho CCA) và tần số dịch bù. Trường đồng bộ hoá chỉ có duy nhất 1 bit đổi tần. Danh giới khung bắt đầu (Start frame delimiter): 16 bit của trường này được sử dụng cho đồng bộ hoá ở phần đầu của một khung (frame) và có mẫu là 1111 0011 1010 0000. Tín hiệu (Signal): Cho tới tận bây giờ, chỉ có 2 giá trị được định nghĩa cho trường này cho biết tốc độ của trường tải. Giá trị 0x0A cho biết tốc độ 1 Mbit/s (và theo cách DBPSK), giá trị 0x14 cho biết tốc độ 2 Mbit/s (và theo cách DQPSK). Các giá trị khác được dành riêng cho tương lai, tức là tốc độ bit cao hơn. Dịch vụ (Service): Trường này được dành riêng cho tương lai sử dụng. Tuy nhiên, giá trị 0x00 cho biết một frame tuân theo chuẩn IEEE 802.11. Độ dài (Length): Về phần hệ thống khác, 16 bit được sử dụng trong trường hợp này để cho biết độ dài của trường tải (payload). Kiểm tra lỗi phần đầu (Header Error Check - HEC): Tín hiệu, dịch vụ, và độ dài các trường được bảo vệ bởi tổng kiểm tra này sử dụng đa thức chuẩn ITU-T CRC-16. 3.2.1.3. Lớp vật lý hồng ngoại Tầng vật lý, nó là cơ sở của việc truyền tia hồng ngoại (Infrared - IR), tia hồng ngoại sử dụng bước sóng gần với ánh sáng nhìn thấy được ở bước sóng 850-950 nm, nó không được quy định riêng từ các giới hạn an toàn (sử dụng laze thay cho LEDs). Chuẩn không yêu cầu nhìn thấy nhau trên một đường thẳng giữa thực thể gửi và thực thể nhận, nhưng cũng nên làm việc với ánh sáng khuyếch tán (không giống như thiết bị hồng ngoại IR PHY không trực tiếp). Điều này cho phép truyền thông một điểm tới đa điểm (point-to-multipoint communication). Phạm vi cực đại là khoảng 10m nếu không có ánh sáng mặt trời và các nguồn nhiệt gây nhiễu sự truyền thông. Tiêu biểu như một mạng sẽ không chỉ làm việc trong các toàn nhà, ví dụ: các phòng học, các phòng hội họp v.v. Sử dụng lại tần số rất đơn giản - một bức tường là quá đủ để che chắn một mạng IEEE 802.11 cơ sở tia hồng ngoại từ các mạng khác. IR dựa vào cả năng lượng hồng ngoại phản xạ và năng lượng hồng ngoại đường ngắm để truyền thông. Cùng với chuẩn IEEE, một số chuẩn khác cũng sử dụng bức xạ hồng ngoại như là IEC 60825-1: 1998 và ANSI Z136.1-1993. Bộ phát xạ (như LED) và bộ tách (như PIN diot) trong thông tin hồng ngoại là tương đối dẻ. Các chức năng của IR PHY: Bao gồm 3 thực thể chức năng: Phân lớp PLCP: để cho phép WLAN MAC hoạt động phụ thuộc nhỏ nhất vào phân lớp PMD, phân lớp hội tụ vật lý được định nghĩa. Chức năng này làm đơn giản giao diện dịch vụ lớp PHY với các dịch vụ lớp MAC. Phần Preamble của lớp PHY thường liên kết với lớp hội tụ này. Phân lớp PMD: cung cấp cơ chế truy nhập kênh CCA, kỹ thuật phát và kỹ thuật nhận được sử dụng bởi phân lớp MAC nhờ PLCP để gửi hoặc nhận dữ liệu giữa hai hoặc nhiều STA. Thực thể quản lý PHY (PLME): PLME thực thể quản lý các chức năng của lớp PHY kết hợp với thực thể quản lý lớp MAC. Hình 3.12. Khuôn dạng khung PLCP 3.2.1.4. Lớp vật lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM Hệ thống tần số LAN vô tuyến ban đầu được hướng vào băng tần thông tin quốc gia chưa được đăng ký U-NII từ 5,15 đến 5,25, từ 5.25 đến 5,35 và 5,725 đến 5,825 GHz... Hệ thống OFDM cung cấp LAN vô tuyến với tốc độ truyền dữ liệu là 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps. Khả năng nhận và truyền dữ liệu với tốc độ 6, 12 và 24 Mbps là bắt buộc. Hệ thống sử dụng 52 sóng mang phụ được điều chế sử dụng khoá dịch pha nhị phân hoặc khoá dịch pha cầu phương (BIT/SK/QPSK), điều chế biên độ cầu phương 16 hoặc 64. Sau này sử dụng thêm mã sửa sai (mã xoắn) với tốc độ mã hoá 1/2, 2/3, hoặc 3/4. Kiến trúc OFDM PHY 5 GHz được minh hoạ theo mô hình tham chiếu chuẩn trong hình g. OFDM PHY cũng gồm 3 thực thể chức năng: Chức năng PMD, chức năng hội tụ PHY và chức năng quản lý lớp. Dịch vụ OFDM PHY được cung cấp cho MAC qua các tiền tố dịch vụ PHY. Phân lớp PLCP: Để MAC WLAN IEEE 802.11 hoạt động phụ thuộc vào phân lớp PMD một cách tối thiểu, người ta sử dụng phân lớp hội tụ PHY. Chức năng này làm đơn giản hoá dịch vụ PHY tới dịch vụ MAC WLAN. Phân lớp PMD cung cấp phương thức truyền và nhận dữ liệu giữa hai hay nhiều trạm. Phần trình bày này tập trung vao dải 5 GHz sử dụng điều chế OFDM. Thực thể quản lý PMD: PLME thực thi nhiệm vụ quản lý chức năng PHY cục bộ cùng với thực thể quản lý MAC. Phân lớp OFDM PLCP: Trong khi truyền, PSDU được cung cấp cùng với một phần đầu khung PLCP và mào đầu PLCP để tạo một PPDU. Tại phần thu, phần mở đầu khung và mào đầu PLCP được xử lý để hỗ trợ điều chế và phân phối PSDU. Hình 3.13. Khuôn dạng PPDU Hình 3.13: minh hoạ khuôn dạng PPDU bao gồm phần đầu khung OFDM PLCP, mào đầu OFDM PLCP, PSDU, các bít đuôi (Tail), và các bit Đệm (Pad). Mào đầu PLCP bao gồm các trường sau: LENGTH, RATE, bit dự phòng, bit chẵn lẻ và trường SERVICE. Theo quan điểm điều chế, LENGTH, RATE, bit dự phòng và bit chẵn lẻ (có 6 bit Đuôi bằng 0 cuối cùng) tạo thành một tín hiệu OFDM đơn riêng biệt, được gọi là SIGNAL, được phát với điều chế BIT/SK và tốc độ mã hoá R=1/2. Trường SERVICE của mào đầu PLCP và PSDU (có 6 bit đuôi bằng 0 và các bit đệm), ký hiệu là DATA, được phát với tốc độ chỉ thị trong trường RATE và tạo thành các tín hiệu OFDM phức. Bit đuôi (Tail) trong tín hiệu SIGNAL cho phép giải mã các trường RATE và LENGTH ngay sau khi nhận được bit đuôi đó. Trường RATE và LENGTH được yêu cầu để giải mã phần DATA của gói. Ngoài ra cơ chế CCA có thể cải thiện bằng cách dự báo khoảng thời gian một gói tin nhờ thông tin từ nội dung của các trường RATE và LENGTH, thậm chí ngay cả tốc độ dữ liệu không được trạm hỗ trợ. Mô tả về mã hoá xoắn: Trong trường dữ liệu có các phần SERVICE, PSDU,TAIL và phần đệm PAD sẽ được mã hoá bằng bộ mã hoá xoắn với tốc độ mã hoá R=1/2, 2/3, hoặc 3/4. Bộ mã hoá xoắn sử dụng đa thức sinh, g0= 1338, g1= 1718, ở tốc độ R= 1/2 như minh hoạ trong hình dưới đây. Các bít có ký hiệu là “A” sẽ ra khỏi bộ mã hoá trước các bít “B”. Các tốc độ cao hơn sẽ nhận được bằng cách sử dụng thủ tục “đánh thủng”. Thủ tục đánh thủng là thủ tục bỏ qua một vài bit được mã hoá trong máy phát (nhờ đó mà giảm số bit được truyền và tăng tốc độ mã hóa) và chèn thêm một ma trận giả “không” vào bộ mã xoắn ở phía thu ở vị trí các bit bỏ qua. Thủ tục đánh thủng được minh hoạ trong hình dưới đây: Hình 3.14: Mã hoá xoắn (k=7) 3.2.2. Lớp điều khiển môi trường truy cập Lớp MAC phải đảm bảo một vài nhiệm vụ sau. Thứ nhất, nó phải điều khiển môi trường truy cập, nhưng nó cũng có thể cung cấp hỗ trợ cho roaming, chứng thực và bảo toàn năng lượng. Dịch vụ cơ bản được cung cấp bởi tầng MAC là dịch vụ thiếu đồng bộ dữ liệu bắt buộc và một dịch vụ khoảng thời gian giới hạn tùy ý. Trong khi 802.11 chỉ cung cấp dịch vụ không đồng bộ trong chế độ mạng đặc biệt, cả hai kiểu dịch vụ có thể được cung cấp sử dụng cơ sở hạ tầng mạng cùng với điểm truy cập kết hợp truy cập môi trường. Dịch vụ không đồng bộ hỗ trợ quảng bá và truyền đa gói, và thay đổi gói là được dựa vào chế độ cố gắng tốt nhất. Ví dụ như không có giới hạn trễ trong truyền thông. Theo cơ chế truy cập cơ bản thứ ba được mô tả trong IEEE 802.11: phương thức cơ bản bắt buộc dựa vào phiên bản của CSMA/CA, phương thức tùy ý ngăn chặn vấn đề trạm cuối ẩn và cuối cùng phương thức thăm dò tranh giành tự do cho dịch vụ khoảng thời gian giới hạn. Phương thức thứ nhất cũng tổng kết như chức năng kết hợp phân tán (DCF), phương thức thứ ba được gọi là chức năng kết hợp điểm (PCF). DCF chỉ đưa ra dịch vụ thiếu đồng bộ trong khi PCF đã ra cả hai dịch vụ thiếu đồng bộ và khoảng thời gian giới hạn nhưng cần đến điểm truy cập để điều khiển môi trường truy cập và ngăn chặn tranh giành. Cơ chế MAC cũng được gọi là điều khiển môi trường không dây truy cập thiết lập phân tán (DFWMAC). Cho mọi phương thức truy cập, vài tham số để điều khiển thòi gian đợi trước môi trường truy cập là quan trọng. Hình 3.15 mô tả ba tham số khác nhau định nghĩa quyền ưu tiên của môi trường truy cập. Môi trường như được mô tả có thể bận hoặc rỗi (được phát hiện bởi CCA). Nếu môi trường bận điều này có thể trong khung dữ liệu đến hoặc khung điều khiển khác. Trong suốt giai đoạn tranh giành vài nút cố gắng truy cập môi trường. DIFS DIFS PIFS SIFS Medium busy contention Next frame Hình 3.15. Môi trường truy cập và khoảng cách trong khung Khoảng trống trong khung DCF (DISF): tham số này biểu diễn thời gian đợi và do đó quyền ưu tiên môi trường truy cập nhỏ nhất. Thời gian đợi này sử dụng cho dịch vụ thiếu đồng bộ trong giai đoạn tranh giành. Khoảng trống trong khung PCF (PIFS): Thời gian đợi giữa DIFS và SIFS (và do đó quyền ưu tiên trung bình) được dùng trong dịch vụ thời gian giới hạn, đó là điểm truy cập thăm dò các nút khác chỉ có đợi PIFS cho môi trường truy cập (xem chi tiết trong phần 3.2.2.3). Khoảng trống ngắn trong khung (SIFS): thời gian đợi ngắn nhất cho môi trường truy cập (do đó quyền ưu tiên là cao nhất) được định nghĩa cho thông điệp điều khiển ngắn, như xác nhận gói dữ liệu hoạc đáp ứng thăm dò. Việc dùng tham số này sẽ được giải thích từ phần 3.2.2.1 đến 3.2.2.3. 3.2.2.1. DFWMAC-DCF cơ bản sử dụng CSMA/CA Cơ chế (kỹ thuật) truy cập bắt buộc của IEE 802.11 được căn cứ trên truy cập đa hướng mang với tránh xung đột, là cơ chế truy cập ngẫu nhiên với đa hướng mang và tránh xung đột qua backoff ngẫu nhiên. Cơ chế CSMA/CA cơ bản mô tả trong hình 3.16 Nếu môi trường cảm giác rỗi trong một khoảng tối thiểu của DIFS (với sự trợ giúp của tín hiện CCA trong tầng vật lý), một nút có thể truy cập môi trường một lần. Điều này cho phép độ trễ truy cập ngắn dưới tải ánh sáng. Nhưng ngay lập tức và càng nhiều nút cố gắng truy cập môi trường, cơ chế thêm vào là cần thiết. Medium busy Next frame Direct access if medium is free ≥ DIFS Slot time Contention window (randomize backoff mechanism) t DIFS DIFS Hình 3.16. Contention window and waiting time Nếu môi trường bận, nút phải đợi trong khoảng thời gian của DIFS, bắt đầu giai đoạn tranh giành tiếp sau. Mỗi nút bây giờ chọn thời gian backoff ngẫu nhiên trong cửa sổ tranh giành và thêm độ trễ môi trường truy cập cho lượng thời gian ngẫu nhiên này. Ngay khi mà nút nghe thấy kênh truyền bận, nó bỏ chu trình này và chờ cơ hội tiếp theo, ví dụ đến khi môi trường rỗi lần nữa tại DIFS tối thiểu. Nhưng nếu thời gian đợi được thêm vào ngẫu nhiên cho một nút quá lâu và môi trường vẫn rỗi, nút có thể truy cập môi trường ngay lập tức. Thời gian đợi thêm vào đo bằng số khe. Khe thời gian nhận được từ độ trễ truyền thông, độ trễ truyền bá môi trường và tham số phụ thuộc PHY khác. Hiển nhiên, cơ chế CSMA/CA cơ bản không được vừa ý lắm. Tính độc lập của thời gian đợi tất cả cho truyền thông, mỗi nút có cùng cơ hội cho truyền dữ liệu trong chu trình tiếp theo. Để cung cấp hợp ý nhất, IEEE 802.11 thêm thiết bị bấm giờ backoff. Lẫn nữa mỗi nút lựa chọn một thời gian chờ ngẫu nhiên trong phạm vi của cửa sổ tranh giành. Nếu một trạm nào đó không có khả năng truy cập môi trường trong chu trình đầu tiên, nó sẽ dừng thiết bị bấm giờ backoff, đợi kênh truyền rỗi lần nữa cho DIFS và bắt đầu đếm lại. ngay khi bộ đếm hết hạn, nút truy cập môi trường. Điều này có nghĩa là các trạm bị hoãn lại không lựa chọn thời gian backoff ngẫu nhiên nhưng tiếp tục đếm xuống. Do vậy, trạm chờ lâu hơn quá mức trung bình tiến hành làm mới trạm, trong đó chúng chỉ phải đợi phần còn lại của thiết bị bấm giờ backoff từ chu trình trước. Hình 3.17 giải thích cơ chế truy cập cơ bản của IEEE 802.11 cho 5 trạm cố gắng truy cập để gửi một gói tại điểm được đánh dấu đúng giờ. Trạm 3 có yêu cầu trước tiên từ tầng cao hơn để gửi mộ gói, chò DIFS và truy cập môi trường, ví dụ gửi một gói. Trạm 1, trạm 2 và trạm 4 phải đợi tối thiểu đến khi môi trường rỗi lại sau DIFS trạm 3 phải dừng gửi. Bây giờ cả ba rạm chọn thời gian backoff trong của sổ tranh giành và bắt đầu đếm xuống thiết bị bấm giờ của chúng. Medium not idle (frame, ack, etc) DIFS DIFS boe bor boe busy busy boe bor DIFS boe bor boe busy boe busy DIFS boe busy boe bor boe bor t busy Packet arrival at MAC boe Elabsed backoff time bor Resicual backoff time Hình 3.17. Base DFWMAC-DCF with several competing sender Station 4 Station 1 Station 2 Station 3 Station 5 Hình 3.17 mô tả thời gian backoff ngẫu nhiên của trạm 1 như tổng của boe (thời gian backoff trôi qua) và bo1 (thời gian backoff còn lại). Tương tự như vậy với trạm 5. Trạm 2 có tổng thời gian backoff của chỉ boe và do đó được truy cập môi trường đầu tiên. Sau đó, không có thời gian backoff còn lại cho trạm 2 như mô tả. Thời gian backoff của trạm 1 và trạm 3 dừng và trạm lưu lại thời gian backoff còn lại của chúng. Trong khi một trạm mới phải chọn thời gian backoff của nó từ trong cửa sổ tranh giành, hai trạm cũ có giá trị backoff nhỏ hơn sử dụng giá trị cũ. Lúc này trạm 4 muốn gửi một gói như thế và do đó sau DIFS thời gian đợi, ba trạm cố gắng được truy cập. Nó có thể xảy ra bây giờ, như mô tả trong hình vẽ hai trạm đó đụng độ có cùng thời gian backoff, không quan trọng còn lại hay lựa chọn mới. Kết quả này trong sự xung đột trên môi trường như mô tả. Ví dụ truyền khung bị phá hủy. Trạm 1 lựa thời gian backoff còn lại của nó một lần nữa. Trong chu trình cuối cùng mô tả trạm 1 cuối cùng được truy cập môi trường trong khi trạm 4 và trạm 3 phải đợi. Một xung đột nổ ra sự truyền lại với việc lựa chọn ngẫu nhiên