TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM
LÊ VĂN VINH – PHAN NGUYỆT MINH
NGHIÊN CỨU
VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG
TRÊN MẠNG KHÔNG DÂY
KHOÁ LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC
TP. HCM, 2005
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM
LÊ VĂN VINH – 0112123
PHAN NGUYỆT MINH – 0112269
NGHIÊN CỨU
VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG
TRÊN MẠNG KHÔNG DÂY
KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
ThS. NGUYỄN TẤN TRẦN MINH KHANG
NIÊN KHÓA 2001 – 2005
LÔØI CAÙM ÔN
Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn Khoa Coâng Ngheä Thoâng Tin,
tröôøng Ñaïi Hoïc Khoa Hoïc Töï Nhieân TpHCM ñaõ taïo ñieàu kieän toát
cho chuùng em thöïc hieän ñeà taøi luaän vaên toát nghieäp naøy.
Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn thaày Nguyeãn Taán Traàn Minh
Khang ñaõ taän tình höôùng daãn, chæ baûo chuùng em trong suoát thôøi
gian thöïc hieän ñeà taøi.
Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn quyù thaày coâ trong Khoa ñaõ
taän tình giaûng daïy, trang bò cho chuùng em nhöõng kieán thöùc quyù baùu
trong nhöõng naêm hoïc vöøa qua.
Chuùng con xin noùi leân loøng bieát ôn saâu saéc ñoái vôùi oâng baø,
cha meï ñaõ chaêm soùc, nuoâi daïy chuùng con thaønh ngöôøi.
Xin chaân thaønh caùm ôn caùc anh chò vaø baïn beø ñaõ uûng hoä,
giuùp ñôõ vaø ñoäng vieân chuùng em trong thôøi gian hoïc taäp vaø
nghieân cöùu.
Maëc duø chuùng em ñaõ coá gaéng hoaøn thaønh luaän vaên trong
phaïm vi vaø khaû naêng cho pheùp nhöng chaéc chaén seõ khoâng traùnh
khoûi nhöõng thieáu soùt. Chuùng em kính mong nhaän ñöôïc söï caûm
thoâng vaø taän tình chæ baûo cuûa quyù thaày coâ vaø caùc baïn.
Sinh vieân thöïc hieän,
Leâ Vaên Vinh & Phan Nguyeät Minh
07/2005
Lời mở đầu
Ngày nay, sự bùng nổ thông tin toàn cầu đi kèm với sự phát triển của các
phương tiện thông tin liên lạc. Do đó nhu cầu cập nhật, trao đổi thông tin là không
thể thiếu đối với mỗi người. Để đáp ứng nhu cầu đó, hàng loạt hệ thống mạng đã ra
đời như LAN, WAN, sau đó là các mạng không dây như hiện nay. Với sự xuất hiện
các thiết bị hỗ trợ liên lạc vô tuyến như PDA, Pocket PC, Smart phone, mạng không
dây cũng không ngừng phát triển. Hàng loạt chuẩn mạng không dây được ra đời, từ
các chuẩn thuộc thế hệ 2G, 3G của điện thoại di động, đến các chuẩn IrDA,
OpenAir, BlueTooth, và các chuẩn của Wireless LAN như IEEE 802.11,
HiperLAN.
Đề tài “Nghiên cứu và phát triển ứng dụng trên mạng không dây” được xây
dựng nhằm mục tiêu nghiên cứu về mạng không dây, đặc biệt là Wireless LAN.
Trên cơ sở đó, chúng em xây dựng ứng dụng quản lý dựa trên mô hình mạng không
dây.
Nội dung luận văn được trình bày bao gồm: 2 chương đầu là phần nghiên
cứu về mạng không dây và mạng cục bộ không dây, và chương 3 tập trung vào ứng
dụng trên Wireless LAN:
Chương 1. Tổng quan về mạng không dây: Giới thiệu chung về khái
niệm và các loại mạng không dây.
Chương 2. Mạng cục bộ không dây: Trình bày các nghiên cứu về mạng
cục bộ không dây, một số chuẩn giao tiếp qua mạng cục bộ không dây.
Chương 3. Ứng dụng Coffee Shop: Chương trình quản lý quán cafe
trên mô hình mạng không dây.
Chương 4. Tổng kết: Kết luận và hướng phát triển cho đề tài.
MỤC LỤC
Chương 1 Tổng quan về mạng không dây…………………………………………………………1
1.1 Mở đầu…………………………………………………………………………………………………1
1.2 Phân loại mạng không dây ……………………………………………………………………..1
1.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây ……………………………………………………2
1.4 Sơ nét về một số mạng không dây……………………………………………………………2
1.4.1 WPAN……………………………………………………………………………………………2
1.4.2 WLAN …………………………………………………………………………………………..3
1.4.3 WWAN………………………………………………………………………………………….3
1.5 Tình hình ứng dụng mạng không dây ………………………………………………………4
1.5.1 WiMAX …………………………………………………………………………………………4
1.5.2 WIRELESS USB…………………………………………………………………………….7
1.5.3 UWB (ULTRA WIDEBAND)………………………………………………………….8
Chương 2 Mạng cục bộ không dây…………………………………………………………………10
2.1 Tổng quan về WLAN…………………………………………………………………………..10
2.1.1 Giới thiệu ……………………………………………………………………………………..10
2.1.2 Ưu khuyết điểm của WLAN……………………………………………………………11
2.2 Các chuẩn thông dụng của WLAN…………………………………………………………12
2.2.1 Các chuẩn IEEE 802.11………………………………………………………………….12
2.2.2 HiperLAN…………………………………………………………………………………….16
2.2.3 Các chuẩn khác……………………………………………………………………………..18
2.2.4 Bảng tóm tắt các chuẩn…………………………………………………………………..23
2.3 Cấu trúc và các mô hình của WirelessLAN IEEE 802.11 …………………………25
2.3.1 Cấu trúc cơ bản của WirelessLAN …………………………………………………..25
2.3.2 Kiến trúc của Wireless LAN……………………………………………………………26
2.4 Cơ chế bảo mật trong WLAN ……………………………………………………………….27
Chương 3 Ứng dụng Coffee Shop…………………………………………………………………..30
3.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………30
3.1.1 Các chức năng của phiên bản “Cafe Server”……………………………………..30
3.1.2 Các chức năng của phiên bản “Cafe Desktop Client”…………………………31
3.1.3 Các chức năng của phiên bản “Cafe PocketPC Client”……………………….31
3.2 Phân tích – Thiết kế………………………………………………………………………………32
3.2.1 Kiến trúc chương trình……………………………………………………………………32
3.2.2 Phân hệ “Cafe Server”……………………………………………………………………33
3.2.3 Phân hệ “Cafe Desktop Client” ……………………………………………………..102
3.2.4 Phân hệ “Cafe PocketPC Client”……………………………………………………112
3.3 Cài đặt và thử nghiệm…………………………………………………………………………128
3.3.1 Công cụ và môi trường phát triển ứng dụng…………………………………….128
3.3.2 Mô hình cài đặt ……………………………………………………………………………129
3.3.3 Mô hình triển khai: ………………………………………………………………………129
3.3.4 Yêu cầu hệ thống: ………………………………………………………………………..129
3.3.5 Thiết bị:………………………………………………………………………………………130
3.3.6 Kết quả thử nghiệm: …………………………………………………………………….130
Chương 4 Tổng kết……………………………………………………………………………………..132
4.1 Kết luận ……………………………………………………………………………………………132
4.2 Hướng phát triển………………………………………………………………………………..132
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1-1 Các chuẩn mạng không dây……………………………………………………………….5
Hình 1-2 Mô hình triển khai WiMAX………………………………………………………………..6
Hình 1-3 Mô hình triển khai WUSB trong gia đình…………………………………………….8
Hình 2-1 IEEE 802.11 và ISO………………………………………………………………………..13
Hình 2-2 OSI và Hiperlan……………………………………………………………………………..17
Hình 2-3 Kiến trúc Bluetooth…………………………………………………………………………21
Hình 2-4 Cấu trúc cơ bản của WirelessLAN ……………………………………………………26
Hình 2-5 Mạng Ad hoc………………………………………………………………………………….26
Hình 3-1 Kiến trúc chương trình…………………………………………………………………….32
Hình 3-2 Lược đồ chính của mô hình Use-Case……………………………………………….33
Hình 3-3 Sequence Diagram Dang nhap…………………………………………………………45
Hình 3-4 Sequence Diagram Khoi dong may chu……………………………………………..46
Hình 3-5 Sequence Diagram Ngung may chu…………………………………………………..47
Hình 3-6 Sequence Diagram Nhap nguyen lieu – Tao moi hoa don nhap ……………48
Hình 3-7 Sequence Diagram Nhap nguyen lieu – Cap nhat hoa don nhap…………..49
Hình 3-8 Sequence Diagram Nhap nguyen lieu – Xoa hoa don nhap………………….49
Hình 3-9 Sequence Diagram Lap hoa don thanh toan ………………………………………50
Hình 3-10 Sequence Diagram Goi mon…………………………………………………………..50
Hình 3-11 Sequence Diagram Thong ke doanh thu theo ngay ……………………………51
Hình 3-12 Sequence Diagram Thong ke doanh thu theo thang…………………………..51
Hình 3-13 Sequence Diagram Cham cong ………………………………………………………52
Hình 3-14 Sequence Diagram Tinh luong ……………………………………………………….52
Hình 3-15 Sequence Diagram Quan ly ban – Them ban moi……………………………..53
Hình 3-16 Sequence Diagram Quan ly ban – Cap nhat thong tin ban…………………54
Hình 3-17 Sequence Diagram Quan ly ban – Xoa thong tin ban ………………………..54
Hình 3-18 Sequence Diagram Quan ly don vi tinh – Them don vi tinh………………..55
Hình 3-19 Sequence Diagram Quan ly don vi tinh – Cap nhat don vi tinh………….56
Hình 3-20 Sequence Diagram Quan ly don vi tinh – Xoa don vi tinh …………………56
Hình 3-21 Sequence Diagram Quan ly nhan vien – Them nhan vien…………………..57
Hình 3-22 Sequence Diagram Quan ly nhan vien – Cap nhat nhan vien……………..57
Hình 3-23 Sequence Diagram Quan ly nhan vien – Xoa nhan vien …………………….58
Hình 3-24 Sequence Diagram Quan ly nhom thuc uong – Them nhom thuc uong ..58
Hình 3-25Sequence Diagram Quan ly nhom thuc uong-Cap nhat nhom thuc uong 59
Hình 3-26 Sequence Diagram Quan ly nhom thuc uong – Xoa nhom thuc uong….59
Hình 3-27 Sequence Diagram Quan ly thuc uong – Them thuc uong ………………….60
Hình 3-28 Sequence Diagram Quan ly thuc uong – Cap nhat thuc uong …………….61
Hình 3-29 Sequence Diagram Quan ly thuc uong – Xoa thuc uong…………………….61
Hình 3-30 Sequence Diagram Quan ly nguyen lieu – Them nguyen lieu…………….62
Hình 3-31 Sequence Diagram Quan ly nguyen lieu – Cap nhat nguyen lieu………..63
Hình 3-32 Sequence Diagram Quan ly nguyen lieu – Xoa nguyen lieu ………………63
Hình 3-33 Sequence Diagram Thay doi qui dinh …………………………………………….64
Hình 3-34 Sơ đồ kiến trúc ……………………………………………………………………………..65
Hình 3-35 Sơ đồ logic dữ liệu………………………………………………………………………..67
Hình 3-36 Màn hình chính…………………………………………………………………………….89
Hình 3-37 Màn hình đăng nhập……………………………………………………………………..89
Hình 3-38 Màn hình gọi món…………………………………………………………………………90
Hình 3-39 Màn hình quản lý thức uống…………………………………………………………..91
Hình 3-40 Màn hình quản lý nhóm thức uống………………………………………………….92
Hình 3-41 Màn hình quản lý nguyên liệu ………………………………………………………..93
Hình 3-42 Màn hình quản lý đơn vị tính………………………………………………………….94
Hình 3-43 Màn hình quản lý bàn……………………………………………………………………95
Hình 3-44 Màn hình quản lý nhân viên …………………………………………………………..96
Hình 3-45 Màn hình quản lý công việc……………………………………………………………97
Hình 3-46 Màn hình nhập nguyên liệu ……………………………………………………………98
Hình 3-47 Màn hình chấm công……………………………………………………………………..99
Hình 3-48 Màn hình tính lương ……………………………………………………………………100
Hình 3-49 Màn hình thống kê doanh thu theo ngày ……………………………………….101
Hình 3-50 Màn hình thống kê doanh thu theo tháng……………………………………….101
Hình 3-51 Màn hình thay đổi qui định…………………………………………………………..102
Hình 3-52 Lược đồ chính của mô hình Use-Case……………………………………………102
Hình 3-53 Sequence Diagram Ket noi …………………………………………………………..106
Hình 3-54 Sequence Diagram Ngung ket noi ………………………………………………..107
Hình 3-55 Sequence Diagram Hoan thanh mon…………………………………………….107
Hình 3-56 Sequence Diagram Tu choi yeu cau ………………………………………………108
Hình 3-57 Sơ đồ kiến trúc ……………………………………………………………………………108
Hình 3-58 Màn hình chính…………………………………………………………………………..112
Hình 3-59 Lược đồ chính mô hình Use-Case………………………………………………….112
Hình 3-60 Sequence Diagram Ket noi …………………………………………………………..118
Hình 3-61 Sequence Diagram Ngung ket noi …………………………………………………119
Hình 3-62 Sequence Diagram Dang nhap…………………………………………………….119
Hình 3-63 Sequence Diagram Goi mon…………………………………………………………120
Hình 3-64 Sequence Diagram Tinh tien ……………………………………………………….121
Hình 3-65 Sequence Diagram Doi gop ban……………………………………………………122
Hình 3-66 Sơ đồ kiến trúc ……………………………………………………………………………122
Hình 3-67 Màn hình đăng nhập……………………………………………………………………126
Hình 3-68 Màn hình gọi món……………………………………………………………………….126
Hình 3-69 Màn hình tính tiền……………………………………………………………………….127
Hình 3-70 Màn hình từ chối…………………………………………………………………………127
Hình 3-71 Màn hình đổi bàn………………………………………………………………………..128
Hình 3-72 Mô hình cài đặt…………………………………………………………………………..129
Hình 3-73 Mô hình triển khai……………………………………………………………………….129
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT
WLAN
Wireless Local Area Network
Mạng cục bộ không dây
WMAN
Wireless Metropolitan Area
Network
Mạng đô thị không dây
WPAN
Wireless Personal Area Network Mạng cá nhân không dây
WWAN
Wireless Wide Area Network
Mạng diện rộng không dây
ISM
Industrial, Scientific, Medical
Băng tần dành cho công nghiệp,
khoa học và y học
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
MAN
Metropolitan Area Network
Mạng đô thị
PAN
Personal Area Network
Mạng cá nhân
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
FCC
Federal Communications
Commission
Uỷ ban truyền thông liên bang
Mỹ
DSL
Digital Subscriber Line
Đường thuê bao số
WUSB
Wireless Universal Serial Bus
Chuẩn USB không dây
MAC
Medium access control
Điều khiển truy cập môi trường
CCK
Complementary code keying
Khoá mã bổ sung
DSSS
Direct sequence spread spectrum Trải phổ trực tiếp
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
OFDM
Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Trải phổ trực giao
ETSI
European Telecommunications
Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu
FHSS
Frequency hopping spread
spectrum
Trải phổ nhảy tầng
ACL
Asychronous Connectionles
Links
Liên kết bất đồng bộ
SCO
Schronuous Connection Oriented
Liên kết hướng đồng bộ
WEP
Wired equivalent privacy
Bảo mật tương đương LAN
DS
Distribution system
Hệ thống phân phối
AP
Access point
Điểm truy cập
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
1
Chương 1 Tổng quan về mạng không dây
1.1 Mở đầu
Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một thành phần không thể thiếu đối với
nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ dùng để chia sẻ tài
nguyên trong đơn vị cho đến hệ thống mạng toàn cầu như Internet. Các hệ thống
mạng hữu tuyến và vô tuyến đang ngày càng phát triển và phát huy vai trò của
mình.
Mặc dù mạng không dây đã xuất hiện từ nhiều thập niên nhưng cho đến
những năm gần đây, với sự bùng nổ các thiết bị di động thì nhu cầu nghiên cứu và
phát triển các hệ thống mạng không dây ngày càng trở nên cấp thiết. Nhiều công
nghệ, phần cứng, các giao thức, chuẩn lần lượt ra đời và đang được tiếp tục nghiên
cứu và phát triển.
Mạng không dây có tính linh hoạt cao, hỗ trợ các thiết bị di động nên không
bị ràng buộc cố định về phân bố địa lý như trong mạng hữu tuyến. Ngoài ra, ta còn
có thể dễ dàng bổ sung hay thay thế các thiết bị tham gia mạng mà không cần phải
cấu hình lại toàn bộ topology của mạng. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của mạng
không dây là tốc độ truyền chưa cao so với mạng hữu tuyến. Bên cạnh đó, khả năng
bị nhiễu và mất gói tin cũng là vấn đề rất đáng quan tâm.
Hiện nay, những hạn chế trên đang dần được khắc phục. Những nghiên cứu
về mạng không dây hiện đang thu hút các viện nghiên cứu cũng như các doanh
nghiệp trên thế giới. Với sự đầu tư đó, hiệu quả và chất lượng của hệ thống mạng
không dây sẽ ngày càng được nâng cao, hứa hẹn những bước phát triển trong tương
lai.
1.2 Phân loại mạng không dây
Đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy
mô và phạm vi triển khai tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến: WPAN (Wireless
2
Personal Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN
(Wireless Metropolitan Area Network), WWAN (Wireless Wide Area Network).
1.3 Vấn đề kỹ thuật trong mạng không dây
Trong các hệ thống mạng hữu tuyến, dữ liệu được truyền từ thiết bị này sang
thiết bị khác thông qua các dây cáp hoặc thiết bị trung gian. Còn đối với mạng
không dây, các thiết bị truyền và nhận thông tin thông qua sóng điện từ: sóng radio
hoặc tín hiệu hồng ngoại. Trong WLAN và WWAN thì sóng radio được sử dụng
rộng rãi hơn.
Tín hiệu được truyền trong không khí trong một khu vực gọi là vùng phủ
sóng. Thiết bị nhận chỉ cần nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị phát thì sẽ nhận
được tín hiệu.
1.4 Sơ nét về một số mạng không dây
1.4.1 WPAN
1.4.1.1 Giới thiệu
Bluetooth là một công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử
giao tiếp với nhau bằng sóng radio qua băng tần chung ISM (Industrial, Scientific,
Medical) 2.4 GHz. Năm 1994 hãng Ericsson đề xuất việc nghiên cứu và phát triển
giao diện vô tuyến công suất nhỏ, chi phí thấp, sử dụng sóng vô tuyến để kết nối
không dây giữa các thiết bị di động với nhau và các thiết bị điện tử khác, tổ chức
SIG (Special Interest Group) đã chính thức giới thiệu phiên bản 1.0 của Bluetooth
vào tháng 7 năm 1999.
1.4.1.2 Đặc điểm
• Cho phép các thiết bị kết nối tạm thời khi cần thiết (ad hoc).
• Khoảng cách tối đa 10m.
• Hỗ trợ giao thức TCP/IP và OBEX.
3
• Băng thông tối đa 1 Mbps được chia sẻ cho tất cả kết nối trên cùng 1
thiết bị.
• Hỗ trợ tối đa 8 kết nối đồng thời với các thiết bị khác.
1.4.2 WLAN
1.4.2.1 Giới thiệu
Wireless LAN (Wireless Local Area Network) sử dụng sóng điện từ (thường
là sóng radio hay tia hồng ngoại) để liên lạc giữa các thiết bị trong phạm vi trung
bình. So với Bluetooth, Wireless LAN có khả năng kết nối phạm vi rộng hơn với
nhiều vùng phủ sóng khác nhau, do đó các thiết bị di động có thể tự do di chuyển
giữa các vùng với nhau. Phạm vi hoạt động từ 100m đến 500m với tốc độ truyền dữ
liệu trong khoảng 11Mbps-54Mbps.
1.4.2.2 Ưu khuyết điểm
• Ưu điểm:
o Dễ cấu hình và cài đặt mạng.
o Tiết kiệm chi phí khi mở rộng mạng.
o Khả năng cơ động cao.
• Khuyết điểm:
o Tốc độ còn chậm so với LAN.
o Dễ bị nhiễu.
o Tốn kém chi phí khi cài đặt thành phần cơ sở.
1.4.3 WWAN
1.4.3.1 Giới thiệu
Hệ thống WWAN được triển khai bởi một công ty hay tổ chức trên phạm vi
rộng, khai thác băng tần đã đăng ký trước với cơ quan chức năng và sử dụng các
chuẩn mở như AMPS, GSM, TDMA và CDMA. Khoảng cách hàng trăm km, từ
5Kbps đến 20Kbps
4
1.4.3.2 Ưu khuyết điểm
• Ưu điểm:
o Dễ dàng mở rộng mạng.
o Tránh được các giới hạn của việc dùng cáp và các thiết bị phần
cứng khác.
o Khả năng cơ động cao. Các thiết bị di động có thể di chuyển trong
phạm vi rộng.
• Khuyết điểm:
o Dễ bị ảnh hưởng bởi những tác động của môi trường.
o Không an toàn, thông tin dễ bị thất lạc hoặc mất. Chất lượng mạng
chưa được cao.
o Chi phí cao trong việc thiết lập cơ sở hạ tầng.
1.5 Tình hình ứng dụng mạng không dây
1.5.1 WiMAX
Để hỗ trợ các công nghệ không dây liên thông với nhau, IEEE đã phác thảo
nên một hệ thống chuẩn bao gồm: IEEE 802.15 dành cho mạng cá nhân (PAN-
personal area network), IEEE 802.11 dành cho mạng cục bộ (LAN-local area
network), 802.16 dành cho mạng nội thị (MAN-Metropolitan area network), và đề
xuất 802.20 cho mạng diện rộng (WAN-wide area network). Đây là công nghệ
không dây mang tính cách mạng trong ngành công nghiệp dịch vụ không dây băng
rộng. Chuẩn 802.16, giao tiếp dành cho hệ thống truy cập không dây băng rộng cố
định còn được biết đến với tên chuẩn giao tiếp không dây IEEE WirelessMAN.
Chuẩn được thiết kế mới hoàn toàn với mục tiêu cung cấp những trục kết nối trực
tiếp trong mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông tương
đương cáp, DSL, trục T1 phổ biến hiện nay.
5
Hình
1-1 Các chuẩn mạng không dây
Tháng 1/2003, IEEE cho phép chuẩn 802.16a sử dụng băng tần từ 2GHz đến
11GHz; rộng hơn băng tần từ 10GHz đến 66GHz của chuẩn 802.16 phát hành tháng
4/2002 trước đó. Các nhà cung cấp dịch vụ và vận hành có thể triển khai đường trục
dễ dàng, tiết kiệm chi phí đến những vùng địa hình hiểm trở, mở rộng năng lực
mạng tại những tuyến cáp đường trục đang quá tải. Hệ thống 802.16a chuẩn có thể
đạt đến bán kính 48km bằng cách liên kết các trạm có bán kính làm việc 6-9 km.
Để thúc đẩy các nhà sản xuất đưa ra thiết bị tương thích IEEE 802.16,
WiMAX cũng đã hợp tác chặt chẽ với liên minh Wi-Fi để hỗ trợ tốt chuẩn IEEE
802.11. Để đạt được sự liên thông, WiMAX buộc phải tạo một số System Profile
tương ứng với qui định sử dụng tần số khác nhau của từng khu vực địa lý.
Sau khi ra đời, 802.16a đã nhanh chóng được triển khai tại châu Âu, Mỹ và
thể hiện một số lợi ích cụ thể.
1. Mạng trục: 802.16a là công nghệ không dây lý tưởng làm mạng trục nối các
điểm hotspot thương mại và LAN không dây với Internet, cho phép doanh
nghiệp triển khai hotspot 802.11 linh hoạt khi gặp địa hình hiểm trở, đòi hỏi
thời gian ngắn và nâng cấp linh hoạt theo nhu cầu thị trường. Chuẩn 802.16a
cho phép triển khai những mạng trục tốc độ cao, chi phí thấp. Đối với các
nước đang phát triển thì giải pháp kết nối không dây 802.16a cho phép nâng
cấp năng lực dịch vụ nhanh chóng theo nhu cầu thực tế mà không phải lo
ngại về vấn đề thay đổi kiến trúc hạ tầng.
6
2. Kết nối mạng không dây doanh nghiệp: Chuẩn 802.16a được dùng làm cơ
sở để liên thông các mạng LAN không dây, hotspot WiFi 802.11 hiện có.
Doanh nghiệp có thể tự do mở rộng qui mô văn phòng mà môi trường mạng
cục bộ vẫn được liền lạc nếu có mạng trung gian không dây chuẩn 802.16a.
3. Băng rộng theo nhu cầu. Hệ thống không dây cho phép triển khai hiệu quả
ngay cả khi sử dụng ngắn hạn. Nhà cung cấp dịch vụ có thể nâng cấp hoặc
giảm bớt năng lực phục vụ của hệ thống theo nhu cầu thực tế, giúp nâng cao
hiệu quả kinh doanh, tăng tính cạnh tranh của doanh nghiệp.
4. Mở rộng nhanh chóng, tiết kiệm. Hệ thống 802.16a cho phép phủ sóng đến
những vùng địa hình hiểm trở. Không chỉ triển khai dịch vụ dữ liệu tốc độ
cao, hệ thống còn cho phép triển khai dịch vụ thoại.
5. Liên thông dich vụ. Với công nghệ IEEE 802.16e mở rộng từ 802.16a,
trong tương lai người dùng sẽ được hỗ trợ dịch vụ roaming. Dự kiến đến
2006, công nghệ WiMAX sẽ được tích hợp vào máy tính xách tay, PDA như
Wi-Fi hiện nay và từng bước hình thành nên những vùng dịch vụ không dây
băng rộng mang tên “MetroZones”.
Hình
1-2 Mô hình triển khai WiMAX
7
Hãng BellSouth sẽ triển khai dịch vụ wireless băng thông rộng tại một vài
địa điểm ở Athens (Hy Lạp) và Georgia (Mỹ) vào tháng 8, sau đó sẽ mở rộng tới
một số thành phố thuộc bang Florida (Mỹ) ngay trong năm 2005. Tuy nhiên những
thiết bị như bộ xử lý, thiết bị định tuyến và chip cho IEEE 802.16 vẫn chưa được
kiểm nghiệm và công nhận. Quá trình kiểm tra bắt đầu vào tháng 7, và sản phẩm
được hy vọng sẽ sớm tới tay các nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây và hãng
viễn thông vào cuối 2005. Dịch vụ Internet truy cập nhanh (FastAccess Internet
Service) của BellSouth có khả năng tăng tốc độ truy cập lên tới 1,5 Mb/giây trong
phạm vi 3 đến 5 dặm (5 – 8 km). Kế hoạch mới này nhằm hỗ trợ những vùng xa xôi
hẻo lánh, nơi mà dịch vụ DSL và cáp băng thông rộng không thể tiếp cận được.
Đó là bước tiếp theo sau khi AT&T xúc tiến dịch vụ WiMax ứng dụng công
nghệ của Navini Networks tại Middletown, New Jersey tháng 5-2005. Trong khi đó,
hãng Sprint cũng sẽ sớm đưa ra kế hoạt phát triển thiết bị WiMax cuối năm nay.
Hiệp hội Viễn thông Mỹ đang xúc tiến chuẩn hóa chỉ số băng tần 3,65 – 3,70
GHz cho WiMax. Nhưng để công nghệ này ngày càng lớn mạnh, cần xây dựng một
hệ thống kinh tế nhằm phát triển thiết bị, ứng dụng, cũng như hỗ trợ việc theo đuổi
thị trường WiMax về sau.
1.5.2 WIRELESS USB
Chuẩn USB không dây (WUSB) được phát triển dựa trên chuẩn USB có dây
nhằm đưa ưu điểm của chuẩn này vào thế giới không dây tương lai. Chuẩn WUSB
được thiết kế để kết nối các thiết bị điện tử dân dụng, thiết bị ngoại vi máy tính và
thiết bị di động. Đặc tả WUSB được thiết kế để thay thế các mô hình đang dùng để
kết nối nhóm thiết bị đến thiết bị chủ, thiết bị-thiết bị trong khoảng cách dưới 10m.
Băng thông USB không dây lúc công bố tương đương với băng thông của chuẩn
USB Hi-Speed hiện tại là 480Mbps. Trong tương lai, băng thông WUSB có thể đạt
đến 1Gbps khi hòa nhập vào sóng UWB.
8
Hình
1-3 Mô hình triển khai WUSB trong gia đình
1.5.3 UWB (ULTRA WIDEBAND)
UWB là phổ tần mới và duy nhất được công nhận chính thức gần đây cho
phép dùng băng tần rộng đến 7GHz, trải từ tần số 3,1GHz đến 10,6GHz. Mỗi kênh
sóng có thể có băng thông lớn hơn 500MHz tùy thuộc vào tần số trung tâm. FCC đã
đưa ra các qui định nghiêm ngặt về năng lượng phát sóng sao cho mức năng lượng
mà thiết bị UWB sử dụng không nằm trong vùng năng lượng dành cho thiết bị băng
tần hẹp.
Nhà sản xuất đã rất chú trọng ứng dụng công nghệ CMOS do sự giới hạn về
năng lượng của hệ thống UWB. Công nghệ UWB cho phép tái sử dụng tần số làm
việc. Trong kết nối ngoại vi, UWB kế thừa được hiệu năng và tính dễ dùng của
chuẩn giao tiếp USB. Để tháo bỏ dây nối, chuẩn Bluetooth không dây cũng đã ra
đời trước đây nhưng còn hạn chế về hiệu năng và tính liên tác. Giải pháp WUSB
dựa trên UWB vừa ra đời có thể mang lại hiệu năng tương đương cáp USB và kết
9
nối không dây. Kết nối USB không dây sẽ là cơ sở quan trọng để UWB tiếp cận đến
mảng thị trường kết nối ngoại vi máy tính hiện nay. Một trong những mục tiêu mới
công bố của nhóm xây dựng Wireless USB là đưa ra đặc tả đạt tốc độ 480Mbps
(tương đương USB 2.0) trong bán kính 10m.
Vùng phủ của hotspot Internet hiện nay là nền tảng để hình thành thị trường
truy xuất Internet di động từ thiết bị cầm tay. Hai công nghệ hiện tại là WLAN
802.11a/g và WPAN Bluetooth còn có những hạn chế riêng do chưa cân đối được
hai yếu tố là năng lực cao và năng lượng thấp. Sau khi ra đời, UWB sẽ là công nghệ
đạt được cùng lúc cả hai yếu tố trên nên có tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ hơn nữa thị
trường truy cập Internet không dây.
10
Chương 2 Mạng cục bộ không dây
2.1 Tổng quan về WLAN
2.1.1 Giới thiệu
Wirless LAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi
nhỏ như một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học. Nó là loại mạng linh
hoạt có khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng. WLAN ra đời và bắt
đầu phát triển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal
Communications Commission). Wireless LAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng
ngoại để truyền và nhận dữ liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các
cấu trúc khác mà không cần cáp. Wireless LAN cung cấp tất cả các chức năng và
các ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưng
lại không bị giới hạn bởi cáp.Ngoài ra WLAN còn có khả năng với các mạng có
sẵn, Wireless LAN kết hợp rất tốt với LAN tạo thành một mạng năng động và ổn
định hơn. Wireless LAN là mạng rất phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị
từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn, văn phòng. Trong những
năm gần đây, những ứng dụng viết cho mạng không dây ngày càng được phát triển
mạnh như các phầm mềm quản lý bán hàng, quản lý khách sạn …càng cho ta thấy
được những lợi ích của Wireless LAN.
Wireless LAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa
học, y tế : 2,4 GHz – 5 GHz ) vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng
như không cần cấp giấy phép sử dụng. Sử dụng Wireless LAN sẽ giúp các nước
đang phát triển nhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây
dựng hạ tầng viễn thông một cách thuận lợi và ít tốn kém.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theo các
chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN 2, IEEE
802.11b (Wi-Fi), …trong đó mỗi chuẩn có một đặc điểm khác nhau. IrDA,
OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm vi tương đối nhỏ: IrDA (1m),
OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và đồ hình mạng (topology) là dạng peer-to-peer
11
tức là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị trung gian nào. Ngược
lại, HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho kết nối phạm vi rộng hơn
khoảng 100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực tiếp, kết nối dạng mạng cơ
sở (sử dụng Access Point) . Với khả năng tích hợp với các mạng thông dụng như
(LAN, WAN), HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc
dùng để mở rộng mạng LAN.
2.1.2 Ưu khuyết điểm của WLAN
• Ưu điểm
o Tính cơ động:
Đặc điểm khác biệt rõ ràng nhất và cũng là ưu điểm của Wireless
LAN so với LAN là tính cơ động. Các máy trạm (PDA, Laptop,PC,.)
trong mạng có thể di chuyển linh hoạt trong phạm vi phủ sóng. Hơn
thế nữa, nếu có nhiều mạng, các máy trạm sẽ tự động chuyển kết nối
khi đi từ mạng này sang mạng khác.Điều này rất thuận tiện khi đi du
lịch, công tác, hay khi di chuyển tới sân bay vẫn có thể gửi và nhận
email hay bất cứ thông tin nào khác trong khi ngồi chờ tại sân bay,
thuận lợi cho các nhà doanh nghiệp là những người hay di chuyển mà
luôn cần có kết nối với mạng.
o Cài đặt đơn giản và giá rẻ:
Chi phí triển khai mạng Wireless LAN sẽ rẻ hơn mạng LAN vì
Wirless LAN không dùng cáp. Việc cài đặt cũng dễ dàng hơn, không
bị ảnh hưởng bởi các chướng ngại vật. Nhiều quốc gia đã khuyến nghị
khi mở rộng hay nâng cấp mạng nên tránh dùng cáp lại trong các toà
nhà. Với mạng Wireless LAN người sử dụng có thể di chuyển trong
mạng với khoảng cách cho phép, nếu người sử dụng đi ra khỏi phạm
vi mạng, hệ thống của người sử dụng sẽ nhận biết mạng khác để đáp
ứng yêu cầu.
12
• Khuyết điểm
o Nhiễu:
Do truyền thông qua môi trường sóng vì vậy sẽ có rủi ro nhiễu từ các
sản phẩm khác sử dụng chung một tần số.
o Bảo mật:
Việc vô tình truyền dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông
qua lớp vật lý điều khiển khiến người khác có thể nhận tín hiệu và
truy cập mạng trái phép. Tuy nhiên Wireless LAN có thể dùng mã
truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng mã tuỳ thuộc vào
mức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu. Ngoài ra người ta có thể sử
dụng việc mã hóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật.
2.2 Các chuẩn thông dụng của WLAN
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng không dây, các chuẩn ( và đồng
thời là các thiết bị ) mạng không dây lần lượt ra đời và ngày càng được nâng cấp,
cải tiến. Những chuẩn đã ra đời sớm nhất như IEEE 802.11 đã trở nên phổ biến. Sau
đó là HiberLAN, HomeRF, OpenAir và gần đây là BlueTooth. Mỗi chuẩn đều mang
một số đặc tính, ưu điểm riêng của nó.
2.2.1 Các chuẩn IEEE 802.11
2.2.1.1 Nguồn gốc ra đời của IEEE 802.11
Viện kỹ thuật điện – điện tử Mỹ (IEEE _ Institute of Electrical and
Electronic Enginrneers-IEEE) là tổ chức nghiên cứu, phát triển và cho ra đời nhiều
chuẩn khác nhau liên qua đến mạng LAN như: 802.3 cho Ethernet, 802.5 Token
Ring, 802.3z 100BASE – T .IEEE được chia thành các nhóm phát triển khác nhau :
802.1, 802..2, …..Mỗi nhóm đảm nhận nghiên cứu về một lĩnh vực riêng. Cuối
những năm 1980, khi mà mạng không dây bắt đầu được phát triển, nhóm 802.4 của
IEEE nhận thấy phương thức truy cập token của chuẩn LAN không có hiệu quả khi
13
áp dụng cho mạng không dây. Nhóm này đã đề nghị xây dựng một chuẩn khác để
áp dụng cho mạng không dây. Kết quả là IEEE đã quyết định thành lập nhóm
802.11 có nhiệm vụ định nghĩa tiêu chuẩn lớp vật lý (PHY – Physical ) và lớp MAC
(Medium Access Control) cho WirelessLAN.
Hình
2-1 IEEE 802.11 và ISO
Chuẩn đầu tiên mà IEEE cho ra đời là IEEE 802.11 vào năm 1997.Tốc độ
đạt được là 2Mbps sử dụng phương pháp trả phổ trong băng tần ISM ( Băng tần
dành cho công nghiệp, khoa học và y học). Tiếp sau đó là các chuẩn IEEE 802.11a,
IEEE802.11b, IEEE802.11g. Và mới đây nhất là sự ra đời của chuẩn IEEE802.11i.
2.2.1.2 IEEE 802.11b
Kiến trúc , đặc trưng, và các dịch vụ cung cấp cơ bản của 802.11b giống với
chuẩn ban đầu 802.11. Nó chỉ khác so với chuẩn ban đầu ở tầng vật lý. 802.11b
cung cấp khả năng trao đổi dữ liệu cao hơn và kết nối hiệu quả hơn. Sự khác biệt
chính là 801.11b đạt đến hai tốc độ truyền dữ liệu mới là 5.5 Mbps và 11MBps so
với 2 Mbps của chuẩn đầu tiên.
14
IEEE 802.11b đạt được tốc độ cao hơn các chuẩn 802.11 trước đó nhờ sử
dụng CCK (Complementary Code Keying). CCK là một chuỗi các mã mà có thể sử
dụng mã hoá tín hiệu, cần 6 bit để có thể miêu tả một từ mã hoá. Từ mã hoá theo
CCK sau đó được điều chỉnh với kỹ thuật QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)
sử dụng DSSS (Direct sequence spread spectrum) 2Mbps. Điều này cho phép thêm
2 bit để mã hoá kí tự.
Một trong những nhược điểm của IEEE 802.11b là bằng tần dễ bị nghẽn và
hệ thống dễ bị nhiễu bởi các hệ thống mạng khác, lò vi ba, các loại điện thoại hoạt
động ở tần số 2.4 GHz và các mạng BlueTooth. Đồng thời IEEE 802.11b cũng có
những hạn chế như: thiếu khả năng kết nối giữa các thiết bị truyền giọng nói, không
cung cấp dịch vụ QoS (Quality of Service) cho các phương tiện truyền thông.
Mặc dù vẫn còn một vài hạn chế và nhược điểm nhưng chuẩn 802.11b
(thường gọi là Wifi) là chuẩn thông dụng nhất hiện nay bởi sự phù hợp của nó
trong các môi trường sử dụng mạng không dây.
2.2.1.3 IEEE 802.11a
Chuẩn IEEE 802.11a có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn chuẩn 802.11b và
số kênh tối đa hoạt động đồng thời có thể đạt tới 8 kênh . Tốc độ truyền dữ liệu đạt
54 Mbps và hoạt động tại băng tần 5GHz. 802.11a sử dụng trải phổ trực giao
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) tại lớp vật lý. Tốc độ cao
này thực hiện được bởi việc kết hợp nhiều kênh có tốc độ thấp thành một kênh có
tốc độ cao. 802.11a sử dụng OFDM định nghĩa tổng cộng 8 kênh không trùng lắp
có độ rộng 20MHz thông qua 2 băng thấp; mỗi một kênh được chia thành 52 kênh
mang thông tin, với độ rộng xấp xỉ 300KHz. Mỗi một kênh được truyền song song.
Việc chỉnh sửa lỗi phía trước FEC (Forward Error Correction) cũng được sử dụng
trong 802.11a (không có trong 802.11) để có thể đạt được tốc độ cao hơn.
Tất cả các băng tần dùng cho Wireless LAN là không cần đăng ký, vì thế nó
dễ dàng dẫn đến sự xung đột và nhiễu. Để tránh sự xung đột này, cả 801.11a và
802.11b đều có sự điều chỉnh để giảm các mức của tốc độ truyền dữ liệu. Trong khi
15
802.11b có các tốc độ truyền dữ liệu là 5.5, 2 và 1 Mbps thì 802.11a có bảy mức
(48, 36, 24, 18, 12, 9, và 6 ).
Hiện nay, 23 quốc gia phê duyệt cho phép sử dụng các sản phẩm 802.11a,
trong đó châu Âu chiếm tới 14 quốc gia, bao gồm: Mỹ, Úc, Áo, Đan Mạch, Pháp,
Thụy Điển, New Zealand, Ireland, Nhật Bản, Bỉ, Hà Lan, Phần Lan, Ba Lan, Thụy
Sĩ và Mexico.
2.2.1.4 IEEE 802.11g
Mặc dù chuẩn 802.11a có tốc độ nhanh (54 Mbps), hoạt động tại băng tần
cao (6 GHz ) nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là không tương thích với chuẩn
802.11b. Vì thế sẽ không thể thay thế hệ thống đang dùng 802.11b mà không phải
tốn kém quá nhiều. IEEE đã cho ra đời chuẩn 802.11g nhằm cải tiến 801.11b về tốc
độ truyền cũng như băng thông.
802.11g có hai đặc tính chính sau đây:
• Sử dụng kỹ thuật trải phổ OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing), để có thể cung cấp các dịch vụ có tốc đô lên tới
54Mbps. Trước đây, FCC (Federal Communication Commission-
USA) có cấm sử dụng OFDM tại 2,4GHz. Nhưng hiện nay FCC đã
cho phép sử dụng OFDM tại cả hai băng tần 2,4GHz và 5GHz.
• Tương thích với các hệ thống 802.11b tồn tại trước. Do đó, 802.11g
cũng có hỗ trợ CCK và thiết bị 802.11g cũng có thể giao tiếp với thiết
bị 802.11b có sẵn
Một thuận lợi rõ ràng của 802.11g là tương thích với 802.11b (được sử dụng
rất rộng rãi ) và có được tốc độ truyền cao như 802.11a . Tuy nhiên số kênh tối đa
mà 802.11g đạt được vẫn là 3 như 802.11b. Bên cạnh đó, do hoạt động ở tần số 2,4
GHz như 802.11b, hệ thống sử dụng 802.11g cũng dễ bị nhiễu như 802.11b.
2.2.1.5 IEEE 802.11i
Nó là chuẩn bổ sung cho các chuẩn 802.11a, 802.11b về vấn đề bảo mật. Nó
mô tả cách mã hóa dữ liệu truyền giữa các hệ thống sử dụng 2 chuẩn này. 802.11i
