Đang tải... (xem toàn văn)
đặc tính wifi, các chuẩn mạng lan
MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỀ TÀI BÁO CÁO ĐỀ TÀI: ĐẶC TÍNH WIFI, CÁC CHUẨN MẠNG LAN GVHD: ĐẶNG HỒNG HIỆP LỚP : CCQ1622A TPHCM, Tháng năm 2019 MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Mục Lục Chương Tổng quan 1.1 Công nghệ mạng không dây là gì ? Mạng không dây (tiếng Anh: wireless network) mạng điện thoại mạng máy tính sử dụng sóng radio làm sóng truyền dẫn hay tầng vật lý Một mạng khơng dây mạng máy tính sử dụng kết nối liệu không dây nút mạng Mạng khơng dây ưa thích hộ gia đình, doanh nghiệp hay sở kinh doanh vừa lớn có nhu cầu kết nối internet không thông qua nhiều cáp chuyển đổi Các mạng không dây quản lý hệ thống truyền thông vô tuyến nhà mạng Những hệ thống thường đặt tập trung rời rạc sở lưu trữ nhà mạng Cấu trúc mạng thường sử dụng cấu trúc OSI Những ví dụ điển hình mạng khơng dây là: mạng wifi, mạng 3G, mạng điện thoại di động, mạng bluetooth, mạng nội không dây (WLAN), mạng cảm biến không dây, mạng truyền thông vệ tinh mạng sóng mặt đất 1.2 Lịch sử đời và phát triển Công nghệ mạng không dây lần xuất vào cuối năm 1990 nhà sản xuất giới thiệu sản phẩm hoạt động băng tần 900MHz Những giải pháp cung cấp tốc độ truyền 1Mbps , giải pháp không đồng nhà sản xuất Năm 1992, xuất mạng khơng dây sử dụng băng tần 2.4GHz Mặc dù có tốc độ truyền liệu cao chúng MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP giải pháp riêng nhà sản xuất không công bố rộng rãi Sự cần thiết cho việc hoạt động thống thiết bị tần số khác dẫn đến số tổ chức bắt đầu phát triền chuẩn mạng không dây chung Năm 1997, IEEE phê chuẩn đời chuẩn 802.11 cho mạng không dây Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu radio tần số 2.4GHz Phân loại 1.3 Hình 1.1 WPAN: Mạng vô tuyến cá nhân WLAN: Mạng vô tuyến cục WMAN: Mạng vô tuyến đô thị WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng WRAN: Mạng vô tuyến khu vực WPAN: mạng vơ tuyến cá nhân Nhóm bao gồm cơng nghệ vơ tuyến có vùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa Các cơng nghệ phục vụ mục đích nối kết thiết bị ngoại vi máy in, bàn MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP phím, chuột, đĩa cứng, khóa USB, đồng hồ, với điện thoại di động, máy tính Các cơng nghệ nhóm bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean, Đa phần cơng nghệ chuẩn hóa IEEE, cụ thể nhóm làm việc (Working Group) 802.15 Do chuẩn biết đến với tên IEEE 802.15.4 hay IEEE 802.15.3 - WLAN : mạng vơ tuyến cục Nhóm bao gồm cơng nghệ có vùng phủ tầm vài trăm mét Nổi bật công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khác thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/ Cơng nghệ Wifi gặt hái thành công to lớn năm qua Bên cạnh WiFi tên nghe đến HiperLAN HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh Wifi chuẩn hóa ETSI - WMAN: mạng vô tuyến đô thị Đại diện tiêu biểu nhóm WiMAX Ngồi có cơng nghệ băng rộng BWMA 802.20 Vùng phủ sóng tằm vài km (tầm 4-5km tối đa) WWAN: Mạng vơ tuyến diện rộng: Nhóm bao gồm công nghệ mạng thông tin di động UMTS/GSM/CDMA2000 Vùng phủ tầm vài km đến tầm chục km WRAN: Mạng vô tuyến khu vực Nhóm đại diện cơng nghệ 802.22 nghiên cứu phát triển IEEE Vùng phủ có lên tầm 40-100km Mục đích mang cơng nghệ truyền thông đến vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai cơng nghệ khác MẠNG TRÙN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Hình 1.2 Chương Đặc tính Wifi 2.1 Wifi là gì ? Wi-Fi viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 hệ thống mạng khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến, giống điện thoại di động, truyền hình radio Hệ thống hoạt động số sân bay, quán café, thư viện khách sạn Hệ thống cho phép truy cập Internet khu vực có sóng hệ thống này, hồn tồn khơng cần đến cáp nối Ngồi điểm kết nối cơng cộng (hotspots), WiFi thiết lập nhà riêng Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Viện tạo nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, sử dụng hệ thống số nhằm phân loại chúng; chuẩn thông dụng WiFi 802.11a/b/g/n/ac/ad MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG 2.2 GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Lịch sử đời và phát triển Hình 1.3 2.3 Phân loại MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỜNG HIỆP Hình 1.4 2.4 Cơ chế hoạt đợng Truyền thông qua mạng không dây truyền thông vô tuyến hai chiều Cụ thể: • Thiết bị adapter khơng dây (hay chuyển tín hiệu khơng dây) máy tính chuyển đổi liệu sang tín hiệu vơ tuyến phát tín hiệu ăng-ten • Thiết bị router khơng dây nhận tín hiệu giải mã chúng Nó gởi thơng tin tới Internet thơng qua kết nối hữu tuyến Ethernet Quy trình hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ Internet, chuyển chúng thành tín hiệu vơ tuyến gởi đến adapter khơng dây máy tính 2.5 Cách thức hoạt động Lúc đầu Wifi phát triển cách để thay cáp Ethernet Cho đến thời điểm tại, Wifi trở thành công nghệ phổ biến cung cấp kết nối thiết bị MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỜNG HIỆP Khơng giống máy thu FM xe ô tô, Wifi giao tiếp qua lại chủ yếu radio sử dụng điện thấp phát sóng khoảng cách ngắn nhiều Hai radio cho phép người dùng web tải liệu từ Internet upload thơng tin - chí địa submit thơng qua đếm trình duyệt giao tiếp chiều Wifi phức tạp so với vô tuyến mặt đất Wifi sử dụng giao thức kết nối Internet (Internet Protocol) để giao tiếp Ngôn ngữ Internet tạo cấu trúc Wifi Mỗi trình truyền dẫn gửi nhận yêu cầu xác nhận liệu “bay qua” khơng khí sóng radio, bị nhiễu sóng, trở thành “ nạn nhân” từ tín hiệu Wifi khác đến sóng vơ tuyến phát từ lò vi sóng… Đó nơi mà tần số Wifi 2,4 GHz GHz vào Wifi phát sóng hai tần số, để cắt giảm tín hiệu tránh bị nhiễu cung cấp tín hiệu nhanh từ Router khơng dây đến máy tính bạn Wifi, 2.4 GHz có tần số thấp hơn, “tiếp cận” với máy tính cách xa so với Wifi tần số GHz Tuy nhiên Wifi GHz truyền nhiều Với người dùng mạng Wifi không ổn định, việc tinh chỉnh lại hệ thống mạng hữu ích hiệu nhiều so với việc cài đặt mở rộng hệ thống mạng Bộ mở rộng hệ thống mạng (network extender) ngày phổ biến Tuy nhiên vấn đề mở rộng lại “đẩy” tín hiệu Wifi yếu Vì mạng Internet không dây bạn truyền tốc độ 1/2 tốc độ cũ, mở rộng (extender) lặp lại tín hiệu đó, đẩy tín hiệu chí yếu yếu 2.6 Ưu nhược điểm MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỜNG HIỆP 2.6.1 Ưu điểm – Tiết kiệm chi phí: chi phí đầu tư ban đầu mạng khơng dây thường cao mạng có dây, tính tổng chi phí tuổi thọ sử dụng sóng khơng dây đem lại hiệu kinh tế nhiều – Tiện lợi: Mạng cho phép người dùng truy xuất tài nguyên mạng địa điểm khu vực triển khai Đặc biệt với lượng người sử dụng laptop thiết bị di động ngày tăng rõ ràng điểm cộng lớn – Khả mở rộng: Có thể dễ dàng mở rộng gia tăng số người dùng mà tăng thêm chia cáp thời gian lằng nhằng – Đơn giản nhanh chóng cài đặt: việc cài đặt hệ thống mạng không dây nhanh dễ dàng nhiều so với mạng có dây – Linh hoạt: công nghệ không dây cho phép mạng đến nhiều nơi mà mạng có dây khơng thể đến 2.6.2 Nhược điểm – Có thể bị nhiễu sóng radio thời tiết,do thiết bị khơng dây khác hay vật chắn – Bảo mật: Môi trường kết nối khơng dây khơng khí nên khả bị xâm nhập, đánh cắp liệu cao Cần trang bị số kiến thức chống đánh cắp liệu dùng wifi công cộng – Tốc độ: tốc độ mạng không dây thấp so với mạng sử dụng cáp Tuy nhiên, với phát triển mạnh mẽ công nghệ hứa hẹn tốc độ hệ thống không dây cải thiện đáng kể MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Chương Các chuẩn của mạng LAN 3.1 Mạng LAN là gì ? WLAN hay mạng cục bộ không dây (viết tắt từ tiếng Anh: wireless local area network) mạng cục (LAN) gồm máy tính liên lạc với sóng vơ tuyến Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa tầng vật lý tầng MAC cho mạng nội không dây Thành tố 802.11 tế bào (cell) với tên gọi BSS (basic service set - dịch vụ bản) Mỗi BSS thường gồm vài máy trạm không dây trạm sở trung tâm gọi AP (access point - điểm truy cập) Các máy trạm (có thể di động cố định) trạm trung tâm liên lạc với giao thức MAC IEEE 802.11 không dây Có thể kết nối nhiều trạm AP với mạng hữu tuyến Ethernet kênh không dây khác để tạo hệ thống phân tán (DS - distributed system) 3.2 Lịch sữ phát triễn của mạng LAN 10 MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Hình 1.5 3.3 Các chuẩn mạng LAN 3.3.1 802.11a đời thời gian với chuẩn b - Tần số 5.0 Ghz - Tốc độ 54 Mbps - Độ rộng băng thông 20 Mhz - Tầm hoạt động 60-200m - Điều chế OFDM 11 MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG - GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Ưu điểm: sử dụng tần số cao nên tránh cản nhiễu thiết dân dụng, tốc độ truyền nhanh Nhược điểm: giá thành cao tầm phủ sóng ngắn hớn dễ bị che khất 3.3.2 802.11b đời 10/1999 - Tần số 2,4 Ghz - Tốc độ 11 Mbps - Độ rộng băng thông 20 Mhz - Tầm hoạt động 300-500m - Điều chế DSSS, CCK - Ưu điểm: giá thành thấp, tầm phủ sóng tốt khơng dễ che khuất - Nhược điểm: tốc độ thấp, bị nhiễu thiết bị gia dụng gương, tường, thiết bị… 3.3.3 802.11g đời vào tháng 6/2003 - Tần số 2,4 Ghz - Tốc độ 54 mbps-108 Mbps - Độ rộng băng thông 20 Mhz - Tầm hoạt động 300-500m - Điều chế DSSS, CCK, OFDM - Ưu điểm: tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt bị che khuất - Nhược điểm: giá thành đắt so với 802.11b thiết bị bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng băng tần 3.3.4 802.11n đời vào năm 2009 - Tần số 2,4 Ghz - Tốc độ 54 Mbps-600 Mbps (trên lý thuyết) - Độ rộng băng thông 20 40 Mhz - Tầm hoạt động 300-500m - Điều chế DSSS, CCK, OFDM - Ưu điểm: tốc độ nhanh phạm vi tín hiệu tốt, khả chịu đựng tốt từ việc xuyên nhiễu nguồn bên - Nhược điểm: chuẩn chưa sử dụng rộng rãi, giá thành đắt so với chuẩn 802.11g sử dụng nhiều tín hiệu gây nhiễu với mạng 802.11b/g gần 12 MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP 3.3.5 802.11ac đời vào năm 2013 - Tần số Ghz tốc độ tối đa 1730Mb/s (sẽ tăng tiếp) Độ rộng băng thông 20MHz, 40MHz, 80MHz tùy chọn 160MHz Hỗ trợ Multi user-MIMO Tích hợp cơng nghệ dùng để định hướng tín hiệu truyền nhận beamforming Nhiều luồng liệu Spatial stream Ưu điễm: Tốc độ nhanh, phạm vi rộng, tiết kiệm pin tích hợp nhiều cơng nghệ Nhược điễm: nhận lợi ích đầy đủ AC không dây (Wireless AC) hay Wifi AC Wifi bạn kết nối từ 802.11ac đến 802.11ac Điều có nghĩa định tuyến 802.11ac thiết bị 802.11ac Ngoài có mợt số ch̉n wireless khác: - - IEEE 802.11h Chuẩn sử dụng châu âu, dãy tầng Ghz, cung cấp tính lựa chọn kênh động nhằm tránh nhiễu IEEE 802.11d tính bổ sung IEEE 802.11c: thủ tục quy định cách thức bắt cầu mạng Wi-Fi Tiêu chuẩn thường cặp với 802.11d IEEE 802.11e: đưa QoS (Quality of Service) vào Wi-Fi, qua đặt thứ tự ưu tiên cho gói tin, đặc biệt quan trọng trường hợp băng thông bị giới hạn tải … 3.4 Mô hình hoạt động của hệ thống mạng LAN 3.4.1 Mô hình Ad-hoc Ad-Hoc Wireless LAN nhóm máy tính, máy trang bị Wireless card, chúng nối kết với để tạo mạng LAN không dây độc lập Các máy tính 13 MẠNG TRÙN THƠNG DI ĐỢNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP Ad-Hoc Wireless LAN phải cấu hình dùng chung kênh radio Mơ hình mạng mơ hình máy tính liên lạc trực tiếp với khơng thơng qua Access Point Mơ hình có tên gọi khác IBSS (Independent Basic Service Set) Hình 1.6 • • Ưu điểm: kết nối Peer-to-Peer khơng cần dùng Access Point, chi phí thấp, cấu hình cài đặt đơn giản Khuyết điểm: topo mạng thay đổi theo thời gian, nút di động sử dụng nguồn lượng pin có hạn, băng thơng thơng tin vơ tuyến hẹp 14 MẠNG TRÙN THƠNG DI ĐỢNG GVGD: ĐẶNG HỜNG HIỆP 3.4.2 Mơ hình Infrastructure Mơ hình Infrastructure mơ hình mạng LAN khơng dây, máy trạm khơng dây (dùng Wireless card) kết nối với thông qua thiết bị Access Point Access Point thiết bị mạng cho phép điều khiển quản lý tất kết nối trạm không dây với trạm không dây với trạm mạng LAN dùng kỹ thuật khác Mơ hình gọi mơ hình BSS (Basic Service Set) Hình 1.7 Chương 4.1 Công nghệ tương lai 5G 5G viết tắt từ 5th Generation, hệ thứ mạng di động Mỗi hệ tương ứng với tập hơp yêu cầu riêng, định chất 15 MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP lượng thiết bị hệ thống mạng đủ chuẩn đáp ứng yêu cầu tương thích với hệ thống mạng khác Mỗi hệ mô tả công nghệ mới, mang lại khả giao tiếp Đầu tháng 01/2012, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU International Telecommunications Union) chứng nhận có cơng nghệ LTE-Advanced WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) đạt chuẩn mạng 4G Theo tiêu chuẩn ITU, mạng 4G phải đạt tốc độ 100Mbit/giây di chuyển tốc độ cao tốc độ 1Gbit/giây thiết bị cố định Vì 5G xuất sau 4G, mong đợi có tốc độ nhanh nhiều Tuy nhiên, chưa có tài liệu quy định xác nhanh Với 5G, tải phim vòng vài giây Theo lý thuyết tốc độ 5G đạt đến 10Gbps (gigabit giây), chí cao hơn, vùng rìa phủ sóng, tốc độ đạt từ đến vài trăm Mbps Nhưng bạn đừng q phấn khích trước thơng tin 4G LTE đưa vào sử dụng, tốc độ thực tế đạt khoảng 5~12Mbps tải 2~5Mbps tải lên, trước mắt hơ hào với tốc độ đạt đến 300Mbps 4.2 Cơng nghệ sóng ánh sáng Công nghệ Li-Fi – Viễn cảnh tương lai kết nối mạng không dây Theo Cisco, Wi-Fi giúp kết nối 1,7 tỉ thiết bị vào năm 2020, nhiên đến năm 2025 tốc độ tăng trưởng nhanh chóng ngành cơng nghệ thơng tin viễn thơng, Wi-Fi khơng đảm nhận tốt nhiệm vụ Lúc này, Li-Fi cơng nghệ thay cho Wi-Fi Li-Fi, viết tắt Light Fidelity, chuẩn kết nối truyền liệu cách sử dụng giao tiếp ánh sáng, thay sử dụng sóng radio để truyền tải tín hiệu qua mạng Wi-Fi Khái niệm Li-Fi đưa công ty Velmenni Estonia tiến hành thử nghiệm thực tế cho thấy tín hiệu ánh sáng truyền tải cho tốc độ lên tới Gbps, nhanh Wi-Fi khoảng 100 lần Li-Fi hoạt động giống công nghệ giao tiếp ánh sáng khác, dựa nguyên lý sau: bóng đèn hệ thống bật/tắt nhanh theo chu kì nhỏ (tính nano giây) Mỗi lần 16 MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG GVGD: ĐẶNG HỒNG HIỆP bật/tắt thu tín hiệu ghi nhận chuyển đổi thành liệu Vì điều diễn nhanh nên mắt thường thấy thay đổi trạng thái đèn, thấy bóng sáng cách liên tục Chắc chắn bóng đèn Li-Fi cần phải trì nguồn điện để chạy, nhiên bóng chỉnh độ sáng xuống mức cực thấp mà mắt khơng nhìn thấy việc truyền tải tín hiệu diễn Cơng nghệ Li-Fi ứng dụng xe hơi, máy bay, lượng mặt trời, xung quanh trường học hay cơng trình cơng cộng Ứng dụng sử dụng ngành công nghệ, nơi làm việc có mơi trường khắc nghiệt hầm mỏ, giàn khoan dầu, … 17 ... ví dụ điển hình mạng khơng dây là: mạng wifi, mạng 3G, mạng điện thoại di động, mạng bluetooth, mạng nội không dây (WLAN), mạng cảm biến không dây, mạng truyền thông vệ tinh mạng sóng mặt đất... wireless network) mạng điện thoại mạng máy tính sử dụng sóng radio làm sóng truyền dẫn hay tầng vật lý Một mạng khơng dây mạng máy tính sử dụng kết nối liệu không dây nút mạng Mạng khơng dây ưa... Hình 1.1 WPAN: Mạng vô tuyến cá nhân WLAN: Mạng vô tuyến cục WMAN: Mạng vô tuyến đô thị WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng WRAN: Mạng vô tuyến khu vực WPAN: mạng vơ tuyến cá nhân Nhóm