Tổng quan về mạng không dây – Wifi – Wireless (WPAN, WLAN, WMAN, WWAN, WRAN…) là gì? Lịch sử ra đời của mạng không dây, kiến trúc và chuẩn trong Wireless LAN (802.11 a ,b ,c ,d ,e ,g ,h ,n…), ưu nhược điểm và ứng dụng của mạng không dây!

Wireless là gì?

Wireless hay mạng không dây, ngày nay chúng đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống khi bạn thấy chúng xuất hiện trong hầu khắp các lĩnh vực đời sống: Từ doanh nghiệp, trường học, các địa điểm giải trí và ngay cả trong  từng hộ gia đình. Nhờ sự tiện lợi của mình, mạng không dây đã dần thay thế kết nối truyền thống bằng cáp truyền thống.

Mạng không dây là gì?

Mạng không dây là một hệ thống các thiết bị được nhóm lại với nhau, có khả năng giao tiếp thông qua sóng vô tuyến thay vì các đường truyền dẫn bằng dây.

Đây là mạng dựa trên chuẩn IEEE 802.11 nên đôi khi nó còn được gọi là mạng 802.11 network Ethernet để nhấn mạnh rằng mạng này dựa trên mạng Ethernet truyền thống.

Wifi là gì?

Wi-Fi (Wireless Fidelity) là một tên gọi khác rất quen thuộc khi nói về mạng không dây.

Lịch sử ra đời của mạng không dây

• Do Guglielmo Marconi sáng lập ra (ông là nhà phát minh vô tuyến điện, Nobel Vật lý 1909).
• Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1899 đã gửi một bức điện báo băng qua kênh đào Anh mà không cần sử dụng bất kì loại dây nào.
• 3 năm sau đó, thiết bị vô tuyến của Marconi đã có thể chuyển và nhận điện báo qua Đại Tây Dương. Trong chiến tranh thế giới I, lần đầu tiên nó được sử dụng ở cuộc chiến Boer năm 1899 và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã được sử dụng trong con tàu Titanic.
• Trước thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phương tiện truyền thông hữu hiệu bởi nó cho phép gửi các tin nhắn cá nhân băng qua các lục địa. Cùng với sự ra đời của radio (máy phát thanh), công nghệ không dây đã có thể tồn tại một cách thương mại hóa.
• Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu analogue.
• Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu kĩ thuật số ngày càng có chất lượng tốt hơn, nhanh chóng hơn và ngày nay công nghệ phát triển đột phá với tín hiệu 4G.
• Năm 1994, công ty viễn thông Ericsson đã bắt đầu sáng chế và phát triển một công nghệ kết nối các thiết bị di động thay thế các dây cáp. Họ đặt tên thiết bị này là “Bluetooth”.

Phân loại mạng không dây

• WPAN: Mạng vô tuyến cá nhân
• WLAN: Mạng vô tuyến cục bộ
• WMAN: Mạng vô tuyến đô thị
• WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng
• WRAN: Mạng vô tuyến khu vực

WPAN là gì?

WPAN là mạng vô tuyến cá nhân. Nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến có vùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa.

Mục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, khóa USB, đồng hồ,…với điện thoại di động, máy tính. Các công nghệ trong nhóm này bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean…

Đa phần các công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE, cụ thể là nhóm làm việc (Working Group) 802.15. Do vậy các chuẩn còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4 hay IEEE 802.15.3…

WLAN là gì?

WLAN là mạng vô tuyến cục bộ. Nhóm này bao gồm các công nghệ có vùng phủ tầm vài trăm mét. Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khác nhau thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/…

WMAN là gì?

WMAN là mạng vô tuyến đô thị. Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính là WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access)  hệ thống truy cập không dây băng rộng. Vùng phủ sóng của nó sẽ tằm vài km (tầm 4-5km tối đa).

WWAN là gì?

WWAN là mạng vô tuyến diện rộng. Nhóm này bao gồm các công nghệ mạng thông tin di động như:

• UMTS(Universal Mobile Telecommunications Systems)
• GSM(Global System for Mobile Communication)
• CDMA2000(là một tiêu chuẩn công nghệ di động họ 3G)…

Vùng phủ của nó cũng tầm vài km đến tầm chục km.

WRAN là gì?

WRAN là mạng vô tuyến khu vực. Nhóm này đại diện là công nghệ 802.22 đang được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE. Vùng phủ có nó sẽ lên tầm 40-100km. Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai các công nghệ khác.

Các chuẩn trong wireless lan

• Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã giới thiệu một chuẩn đầu tiên cho Wireless LAN là 11
• IEEE 802.11 dựa vào kiến trúc tế bào, là kiến trúc trong đó hệ thống được chia nhỏ ra thành các cell, mỗi cell (được gọi là tập hợp dịch vụ cơ bản, hoặc BSS- Basic Service Set) được kiểm soát bởi một trạm cơ sở gọi là điểm truy cập AP (Acsses Point).
• Các AP được nối tới mạng xương sống được gọi hệ phân phối DS ( Distribution System)
• Tập hợp nhiều các cell gọi là ESS –Extended Service Set (tập hợp dịch vụ được mở rộng)

802.11

802.11 chỉ hỗ trợ cho tốc độ cực đại lên đến 2 Mbps, sử dụng tần số 2,4 Ghz của sóng radio hoặc hồng ngoại .

• Quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng
• Cần mở rộng IEEE 802.11 để có được băng tần lớn hơn.

802.11a

802.11a ra đời cùng 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 ( Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – 1 công nghệ đặc biệt trong điều chế đa sóng mang).
• Ưu điểm: do sử dụng ở tần số cao nên tránh được các cản nhiễu của thiết dân dụng, tốc độ truyền nhanh
• Nhược điểm: giá thành cao tầm phủ sóng ngắn hớn và dễ bị che khuất

802.11b

802.11b ra 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(Direct Sequence Spread Spectrum), CCK(Complementary Code Keying)
• Ưu điểm: giá thành thấp, tầm phủ sóng tốt và không dễ che khuất
• Nhược điểm: tốc độ thấp, có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng như gương, bức tường, các thiết bị….

802.11g

802.11g ra 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 ít bị che khuất
• Nhược điểm: giá thành hơi đắt hơn so với 802.11b các thiết bị có thể bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần

802.11n

802.11n ra đời vào năm 2009:

• Tần số: 2,4 hoặc 5 Ghz
• Tốc độ: 54 Mbps-600 Mbps (trên lý thuyết)
• Độ rộng băng thông: 20 hoặc 40 Mhz
• Tầm hoạt động: 300-500m
• Điều chế: DSSS, CCK, OFDM
• Ưu điểm: tốc độ nhanh phạm vi tín hiệu tốt, khả năng chịu đựng tốt hơn từ việc xuyên nhiễu các nguồn bên ngoài
• Nhược điểm: chuẩn này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi, do giá thành đắt hơn so với chuẩn 802.11g sử dụng nhiều tín hiệu có thể gây nhiễu với mạng 802.11b/g ở gần

Chuẩn wireless lan khác

Ngoài ra còn có một số chuẩn wireless khác:

• IEEE 802.11h: Chuẩn này được sử dụng ở châu âu, dãy tầng 5 Ghz, nó cung cấp tính năng lựa chọn kênh động nhằm tránh nhiễu
• IEEE 802.11d: tính năng bổ sung
• IEEE 802.11c: các thủ tục quy định cách thức bắt cầu giữa các mạng Wi-Fi. Tiêu chuẩn này thường đi cặp với 802.11d.
• IEEE 802.11e: đưa QoS (Quality of Service) vào Wi-Fi, qua đó sắp đặt thứ tự ưu tiên cho các gói tin, đặc biệt quan trọng trong trường hợp băng thông bị giới hạn hoặc quá tải…

Kiến trúc mạng Wireless LAN

Mạng Wireless LAN gồm các mô hình:

• Mô hình Ad-Hoc
• Mô hình Infrastructure 1
• Mô hình Infrastructure 2
• Roaming

Mô hình Ad-hoc

• Ad-Hoc Wireless LAN là một nhóm các máy tính, mỗi máy trang bị một Wireless card, chúng nối kết với nhau để tạo một mạng LAN không dây độc lập. Các máy tính trong cùng một Ad-Hoc Wireless LAN phải được cấu hình dùng chung cùng một kênh radio.
• Mô hình mạng này là mô hình các máy tính liên lạc trực tiếp với nhau không thông qua Access Point. Mô hình này còn có tên gọi khác là IBSS (Independent Basic Service Set).
• Ưu điểm: kết nối Peer-to-Peer không cần dùng Access Point, chi phí thấp, cấu hình và cài đặt đơn giản.
• Khuyết điểm: topo mạng thay đổi theo thời gian, các nút di động sử dụng nguồn năng lượng pin có hạn, băng thông trong thông tin vô tuyến hẹp

Mô hình Infrastructure 1

• Mô hình Infrastructure là mô hình mạng LAN không dây, trong đó các máy trạm không dây (dùng Wireless card) kết nối với nhau thông qua thiết bị Access Point.
• Access Point là một thiết bị mạng cho phép điều khiển và quản lý tất cả các kết nối giữa các trạm không  dây với nhau và  giữa các trạm không dây với các trạm trong mạng LAN dùng kỹ thuật khác.
• Mô hình này còn gọi là mô hình BSS (Basic Service Set).

Mô hình Infrastructure 2

• Mô hình Infrastructure 2 cũng tương tự như mô hình 1, nhưng khác trong mô hình 2 các Access Point ở xa nhau có thể kết nối với nhau thông qua  mạng  có  dây
• Mô hình này còn gọi là mô  hình  ESS (Extended Service Set).
  
  

  Mô hình Infrastructure 2

Kỹ thuật Roaming

• Roaming một tính năng trong mô hình Infrastructure cho phép các máy trạm di chuyển qua lại giữa các cell (vùng phủ sóng của Access Point) với nhau mà vẫn duy trì kết nối.
• Trong mô hình này các Access Point phải có cùng giá trị SSID (Service Set Identifier)

Ưu điểm của mạng Wireless LAN

• Chủ yếu ứng dụng trong mô hình mạng nhỏ.
• Có thể triển khai ở những nơi không thuận tiện về địa hình, không ổn định, không triển khai mạng có dây được.
• Khả năng thiết lập các thông số truyền sóng vô tuyến ngày càng đơn giản hơn.
• Lắp đặt, triển khai dễ dàng, đơn giản, nhanh chóng.
• Dễ thay đổi, nâng cấp, phát triển.
• Tuy giá thiết bị cao hơn với mạng có dây nhưng hiện nay có xu hướng giảm.

Nhược điểm của Wireless LAN

• Với mô hình lớn phải kết hợp với mạng có dây.
• Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như môi trường truyền sóng, can nhiễu do thời tiết.
• Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng, phức tạp, nguy hiểm của những kẻ phá hoại vô tình và cố tình, nguy cơ cao hơn mạng có dây.
• Yếu tố ảnh hưởng tới sức khỏe con người còn đang nghiên cứu.

Ứng dụng mạng không dây

• Cung cấp khả năng truy cập mạng một cách linh hoạt.
• Nối mạng giữa các tòa nhà cách xa nhau.
• Cung cấp dịch vụ truy cập mạng không dây – mở rộng mạng.
• Sử dụng cho văn phòng quy mô nhỏ , trường học , bệnh viện, nơi công cộng khác…
• Sử dụng trong tình huống cần thiết lập mạng trong thời gian ngắn.

Nguồn: “Mạng truyền thông công nghiệp © 2008, Hoàng Minh Sơn – ĐHBK Hà Nội“

>>>Bài viết tham khảo: Mạng máy tính, Internet là gì? LAN – WAN – MAN?

>>>Bài viết tham khảo: Thiết bị mạng(Hub, Switch, Bridge, Router, Repeater, Gateway… là gì?)

>>>Chuyên mục tham khảo: Truyền thông công nghiệp

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc hay cần tư vấn về thiết bị dịch vụ vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter