Luận văn: Mạng không dây, mở rộng LAN không dây sử dụng kỹ thuật hình lưới và tối ưu hoá cấu hình : Luận văn ThS. Kỹ thuật điện tử - viễn thông: 60 52 70
Nhà xuất bản: ĐHCN
Ngày: 2009
Chủ đề: Kỹ thuật không dây hình lưới
Kỹ thuật điện tử
Mạng LAN
Mạng không dây
Điện tử viễn thông
Miêu tả: 77 tr. + CD-ROM
Trình bày tổng quan về mạng không dây - giới thiệu về hệ thống thông tin vệ tinh, hệ thống Viba mặt đất, hệ quảng bá, các hệ thống thông tin cá nhân, và trình bày chi tiết hơn về mạng LAN không dây. Nghiên cứu mở rộng mạng LAN không dây bằng kỹ thuật không dây hình lưới, chủ yếu tập trung nghiên cứu ưu điểm mà mạng không dây hình lưới đem lại, cấu trúc mạng, các thiết bị và các giao thức truyền thông sử dụng trong mạng không dây hình lưới. Phân tích tối ưu cấu hình mạng không dây hình lưới: bằng cách mô hình hóa mạng không dây hình lưới và áp dụng kiến thức về toán học, đúc rút ra một số công thức giúp các nhà thiết kế mạng WLAN tiết kiệm chi phí trong khi vẫn thỏa mãn các ràng buộc về dung lượng không đổi hay thay đổi có tính toán đến nhiễu
Luận văn ThS Kỹ thuật điện tử 60 52 70 Trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội
NH MỤC BẢNG ……………………………………….………………...
DANH MỤC HÌNH …………………………………………….…….………IV
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ANH -VIỆT…………..…...…...…V
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VIỆT ANH……………..…….......X
MỞ ĐẦU……….. ............................................................................................. I
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY......................... XVII
1.1 Hệ thống thông tin vệ tinh ......................................................................XVII
1.1.1 Giới thiệu..............................................................................................XVII
1.1.2 Các đặc tính của thông tin vệ tinh ....................................................... XVIII
1.1.3 Các ứng dụng của thông tin vệ tinh .......................................................XIX
1.1.4 Các hệ thống VSAT...............................................................................XIX
1.2 Hệ thống vi ba mặt đất.............................................................................. XX
1.2.1 Giới thiệu................................................................................................ XX
1.2.2 Phân loại...............................................................................................XXII
1.2.3 Các mạng Viba mặt đất...................................................................... XXIII
1.3 Hệ quảng bá ...........................................................................................XXV
1.3.1 Hệ phát thanh số liệu............................................................................ XXV
1.3.1.1 Phát thanh AM .............................................................................. XXV
1.3.1.2 FM .............................................................................................. XXVI
1.3.1.3 Phát thanh số. ............................................................................... XXVI
1.3.2 Hệ thống truyền hình và truyền số liệu...............................................XXVII
1.3.2.1 Truyền hình đen trắng ................................................................XXVIII
1.3.2.2 Truyền hình màu. .......................................................................XXVIII
1.3.2.3 Truyền hình số............................................................................... XXX
1.4 Các hệ thống thông tin cá nhân (Personal Communication Networks)....XXX
1.4.1 Hệ thống thông tin di động................................................................... XXX
1.4.1.1 Điện thoại di động đầu tiên............................................................ XXX
1.4.1.2 Điện thoại tế bào tƣơng tự ............................................................. XXX
1.4.1.3 Điện thoại tế bào số...................................................................... XXXI
1.4.1.4 Điện thoại không dây...................................................................XXXII
1.4.1.5 Hệ thống điện thoại thế hệ thứ 3 và thế hệ tƣơng lai. ...................XXXII
1.4.2 Hệ thông tin cá nhân thoại và số liệu.................................................XXXIII
1.4.2.1 Hệ thống số liệu diện rộng..........................................................XXXIII
1.4.2.2 Hệ thống mạng LAN không dây .................................................XXXIII
1.4.2.3 ATM không dây ........................................................................ XXXIV
1.4.2.4 Mạng PAN ................................................................................ XXXIV
1.4.2.5 Các kết nối không dây cố định.....................................................XXXV
1.5 Giới thiệu tổng quan về mạng LAN không dây ...................................XXXV
1.5.1 Giới thiệu chung về mạng LAN không dây ........................................XXXV
1.5.2 Các kỹ thuật của mạng LAN không dây...............................................XLIII
1.5.3 Các chuẩn trong mạng LAN không dây ............................................ LI
CHƢƠNG II: MỞ RỘNG MẠNG LAN KHÔNG DÂY BẰNG KỸ THUẬT
KHÔNG DÂY HÌNH LƢỚI..............................................LV
2.1 Đặt vấn đề .................................................................................................LV
2.1.2 Khả năng tự cấu hình ...............................................................................LV
2.1.3 Khả năng tự hàn gắn .............................................................................. LVI
2.1.4 Khả năng mở rộng mạng........................................................................ LVI
2.1.5 Tính kinh tế ........................................................................................... LVI
2.2 Cấu trúc mạng không dây hình lƣới..........................................................LVI
2.2.1 Điểm – Điểm (Point-to-Point)............................................................... LVII
2.2.2 Điểm – Đa điểm (Point-to-Multipoints) ............................................... LVII
2.2.3 Đa điểm – Đa điểm ..............................................................................LVIII
2.3 Các thiết bị sử dụng trong mạng không dây hình lƣới..............................LIX
2.3.1 Card mạng LAN không dây ................................................................... LIX
2.3.2 Card moderm không dây mạng hình lƣới 6300 ...................................... LIX
2.3.3 Phần mềm máy trạm .............................................................................. LXI
2.3.4 Bộ định tuyến không dây hình lƣới ....................................................... LXII
2.3.5 Điểm truy cập ......................................................................................LXIII
2.3.6 Điều khiển chuyển mạch.......................................................................LXV
2.3.7 Tích hợp các thành phần .......................................................................LXV
2.4 Các giao thức truyền thông sử dụng trong mạng không dây hình lƣới ...LXVI
2.4.1 Giao thức định tuyến động DSR (Dynamic Source Routing Protocol)..LXVI
2.4.1.1 Cơ chế phát hiện đƣờng............................................................... LXVII
2.4.1.2 Cơ chế duy trì đƣờng..................................................................LXVIII
2.5 Chuẩn 802.11s.......................................................................................LXIX
CHƢƠNG III:TỐI ƢU CẤU HÌNH MẠNG KHÔNG DÂY HÌNH LƢỚI
....................................................................................... LXXI
3.1. Mô hình lập trình toán học của hệ thống mạng không dây hình lƣới.....LXXI
3.2 Thiết lập bài toán để giảm thiểu chi phí và đảm bảo yêu cầu lƣu lƣợng
mạng…. .................................................................................................... LXXII
3.2.1 Mô hình tốc độ cố định .....................................................................LXXIV
3.2.2 Mô hình tốc độ thích nghi .................................................................LXXVI
3.2.3 Mô hình có quan tâm đến nhiễu ...................................................... LXXVII
3.3 Phân tích ảnh hƣởng của lƣu lƣợng và giá cả đến thiết kế mạng cụ thể đƣợc
xây dựng dựa vào mô hình toán học trên. .............................................. LXXVIII
3.4 Kết luận.........................................................................................LXXXVIII
KẾT LUẬN…… ........................................................................................... XC
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................XCI
Nhƣ ta đã biết WiMAX có ƣu điểm về tốc độ truyền cao và phạm vi phủ sóng
rộng, do đó nó là lựa chọn số một cho các ứng dụng mạng không dây có số lƣợng
ngƣời sử dụng lớn, cung cấp đồng thời nhiều dịch vụ khác nhau (thoại, video, Internet)
trên cùng một đƣờng truyền không dây. Tuy nhiên, với các ứng dụng mạng có phạm vi
vừa và nhỏ, công nghệ WiMAX không phải là một giải pháp phù hợp do giá thành
thiết bị đầu cuối cao, chi phí thiết lập mạng lớn. Trong các ứng dụng mạng không dây
phạm vi vừa và nhỏ, công nghệ WLAN (IEEE 802.11) vẫn là một giải pháp hoàn toàn
phù hợp về đặc điểm kỹ thuật cũng nhƣ chi phí sử dụng. Tuy nhiên, do hạn chế về tầm
phủ sóng, công nghệ WLAN truyền thống không thể đáp ứng đƣợc các ứng dụng cần
mở rộng mạng. Vì vậy, trên cơ sở các yếu tố công nghệ có sẵn của công nghệ không
dây chuẩn, yêu cầu đặt ra là phải xây dựng đƣợc giải pháp kết nối để tạo ra mạng có
phạm vi phủ sóng cao hơn nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc tính chất của mạng. Kỹ thuật
mạng hình lƣới không dây WMN (Wireless Mesh Network) có thể đƣợc coi là một
giải pháp tốt cho vấn đề đặt ra, nhằm mở rộng phạm vi phủ sóng cho các mạng WLAN
chuẩn. Dựa trên các thiết bị có sẵn của WLAN cùng với một số cải tiến về cả phần
cứng, phần mềm; xây dựng giao thức truyền thông mới, kỹ thuật mạng hình lƣới
không dây có thể cải thiện đáng kể tầm phủ sóng của mạng ban đầu.
Khi mạng không dây hình lƣới ra đời, các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào giao
thức điều khiển MAC, giao thức định tuyến, khả năng quản lý di động và các vấn đề
bảo mật nhằm tối ƣu mạng. Nhƣng có một vấn đề thời sự mà nhà thiết kế nào cũng
quan tâm, đó là thiết kế nhƣ thế nào để chi phí cài đặt mạng là ít nhất mà vẫn đảm bảo
đƣợc hiệu suất của mạng.
Luận văn “Mạng không dây, mở rộng LAN không dây sử dụng kỹ thuật hình lƣới
và tối ƣu hóa cấu hình.” nghiên cứu về hệ thống mạng không dây nói chung và tìm
hiểu sâu hơn về mạng LAN không dây, áp dụng kỹ thuật hình lƣới để mở rộng mạng
LAN, đồng thời nghiên cứu, chắt lọc ra một số biểu thức toán học nhằm tối ƣu việc
thiết kế cấu hình mạng. Để khẳng định sự đúng đắn của các biểu thức đã nêu, tác giả
sử dụng một số kết quả nghiên cứu về tối ƣu cấu trúc mạng WLAN dạng lƣới của một
số tác giả khác [5] làm minh chứng.
Luận văn gồm 3 chƣơng nội dung, phần mở đầu, phần kết luận, mục lục, và tài
liệu tham khảo.
Chương 1: Tổng quan về mạng không dây sẽ giới thiệu qua về mạng hệ thống
thông tin vệ tinh, hệ thống vi ba mặt đất, hệ quảng bá, các hệ thống thông tin cá nhân
và nghiên cứu chi tiết hơn về mạng LAN không dây.
Chương 2: Mở rộng mạng LAN không dây bằng kỹ thuật không dây hình lưới sẽ
nghiên cứu ƣu điểm mà mạng không dây hình lƣới đem lại, cấu trúc mạng, các thiết bị
và giao thức đƣợc sử dụng.
Chương 3 : Tối ưu cấu hình mạng không dây hình lưới: Bằng cách mô hình hóa
mạng không dây hình lƣới và áp dụng kiến thức về toán học, đúc rút ra một số công
thức, giúp các nhà thiết kế mạng WLAN dạng lƣới tiết kiệm chi phí trong khi vẫn thỏa
mãn các ràng buộc về dung lƣợng không đổi hay thay đổi hay có tính toán đến
nhiễu, đồng thời sử dụng kết quả của một nhóm nhà khoa học để chứng minh tính
đúng đắn của lý thuyết đƣa ra.
Tác giả luận văn này xin gửi lời Thank sâu sắc nhất đến PGS TS. Vƣơng Đạo
Vy, Khoa Điện tử viễn thông - Trƣờng Đại học công nghệ - Đại học quốc gia Hà nội,
ngƣời đã hƣớng dẫn tận tình và giúp đỡ tui rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Tác giả
Cao Thị L
Hình 2.5: Liên hệ các kênh trong QDMA MeshNetworks và IEEE 802.11b/g
trong mạng LAN không dây
Một trong các mặt thú vị của MeshNetwork là chúng có khả năng định vị. Các
công nghệ di động ngày nay bao gồm cả hệ thống định vị toàn cầu và hệ thống vệ tinh
đều cung cấp dịch vụ định vị 911 trong máy điên thoại. Trong khi đó, MeshNetworks
cũng tích hợp cơ chế định vị vào giao thức vô tuyến QDMA của nó. Cơ chế này cho
phép các sóng vô tuyến khác trong mạng không dây hình lƣới sử dụng tam giác tín
hiệu để định nghĩa vị trí của các nút trong mạng nhƣng nó chỉ chính xác trong khoảng
xấp xỉ 10 mét. Do phƣơng thức định vị vô tuyến QDMA không liên quan đến hệ thống
vệ tinh định vị toàn cầu nên nó hoạt động ở cả những vị trí mà hệ thống định vị toàn
cầu khó có thể truyền đến nhƣ trong các tòa nhà cao tầng hay khi di chuyển trong
đƣờng hầm hay trong khe núi.
2.3.3 Phần mềm máy trạm
Đƣợc sử dụng nhƣ một sự thay thế cho việc sử dụng card mạng không dây 6300,
các nhà đầu tƣ MeshNetworks cũng nhƣ các nhà đầu tƣ khác đang tiếp thị phần mềm
cho phép đƣa các máy trạm sử dụng IEEE 802.11 vào thành các nút trong mạng không
dây hình lƣới ví dụ nhƣ thuật toán định tuyến. Do vẫn tồn tại máy trạm không thể hoạt
động ở các tần số độc quyền nên các nhà sản xuất cân nhắc đến việc sử dụng nhiều tần
số khác nhau.Trong IEEE 802.11, tốc độ truyền cao nhƣng khoảng cách truyền dẫn lại
giảm. Đó là lý do tại sao thiết bị IEEE 802.11b/g cho phép truyền dữ liệu có tốc độ
truyền dữ liệu tối đa là 11 Mbps (802.11b) hay 54 Mbps (802.11g), trong khi modem
6300 chỉ có 6 Mbps, nhƣng ngƣợc lại khoảng cách truyền dẫn của IEEE là 300 feet
trong khi của moderm 6300 xấp xỉ gần 1 dặm. Cho dù đây là sự cân bằng giữa tốc độ
truyền dữ liệu và khoảng cách truyền dẫn, song có một lƣu ý quan trọng là sự chuyển
đổi các chuẩn trong mạng LAN không dây sang môi trƣờng mạng không dây hình lƣới
có thể giúp mạng đƣợc mở rộng rất tốt trong phạm vi tòa nhà hay khu ký túc xá. Nếu
nhƣ tòa nhà có nhiều góc cạnh thì việc đi dây hay đặt các điểm truy cập là vô cùng
khó. Tuy nhiên bằng cách sử dụng các trạm không dây nhƣ là các thiết bị tiếp sóng thì
bạn hoàn toàn có thể mở rộng hoàn thiện mạng.
2.3.4 Bộ định tuyến không dây hình lƣới
Trong mạng có dây thông thƣờng, chức năng của bộ định tuyến là tiếp sóng, tìm
đƣờng đi. Trong môi trƣờng mạng không dây, bộ định tuyến cũng thực hiện chức năng
tƣơng tự, tuy nhiên định tuyến là một trong nhiều chức năng của thiết bị này. Các chức
năng chính khác bao gồm:
+ thuật toán định tuyến di động và thuật toán sửa lỗi (giúp giảm thiểu tối đa
nhiễu của các tần số vô tuyến)
+ Khoảng cách truyền dẫn trong khoảng không đƣợc mở rộng so với mạng LAN
thông thƣờng
+ Và có lẽ rõ ràng hơn cả là khả năng hỗ trợ cho mạng LAN không dây hình lƣới
Ở đây giới thiệu bộ định tuyến của MeshNetworks.
Hình 2.6: Bộ định tuyến không dây hình lưới đặt ở cột đèn công cộng
Tƣơng tự nhƣ các card máy trạm của nó, MeshNetworks hoạt động trong dải tần
số 2.4-GHz ISM sử dụng giao thức độc quyền QDMA, nguồn đầu ra lên đến 22dBm.
Chức năng chính của bộ định tuyến này là tiếp sóng, mở rộng mạng, khuyếch đại tín
hiệu cho các máy trạm ở xa điểm truy cập IAP (Intelligent Access Point) trong mạng.
Hình 2.6 là một bộ định tuyến MeshNetworks đƣợc đặt ở cột đèn công cộng.
Thiết bị này có thể đặt trong nhà hay ngoài trời. Kích thƣớc của nó là 6.25 inches ×
6.25 inches × 4 inches khi chƣa có anten. Với trọng lƣợng không đáng kể là 3 pound,
nó thực sự là thiết bị khá nhỏ gọn và nhẹ cân để có thể ở bất kỳ vị trí nào. Nó sử dụng
anten ở tần số 7.5-dBi theo mọi hƣớng và giống nhƣ modem máy trạm 6300, nó có thể
hoạt động với tốc độ truyền dữ liệu là 1.5, 3 và 6 Mbps.
Bộ định tuyến không dây MeshNetworks hỗ trợ giao thức chuẩn công nghiệp IP
đồng thời sử dụng kỹ thuật „bƣớc nhảy‟, cho phép các nút trong vùng bị tắc nghẽn có
thể di chuyển để tìm đƣờng đi tối ƣu nhất. Ngoài ra nó cũng có chức năng nhƣ 1 điểm
tham chiếu cố định theo góc tam giác cho các máy trạm.
2.3.5 Điểm truy cập
Trong mạng không dây hình lƣới, điểm truy cập cũng có chức năng tƣơng tự nhƣ
các điểm truy cập trong mạng không dây thông thƣờng. Nhiệm vụ của nó là kết nối
vào môi trƣờng mạng có sẵn (LAN hay Internet ADSL) sau đó nó sẽ cấp phát địa chỉ
cho các thiết bị không dây đầu cuối nhƣ Laptop, PDA… Nó cũng hoạt động tốt nhƣ
điểm giữa truy cập của mạng không dây và là điểm kết nối giữa mạng không dây và
mạng có dây.
2.3.5.1 Hoạt động của các điểm truy cập không dây
Điểm truy cập không dây trong mạng không dây hình lƣới hoạt động ở lớp
MAC. Nó sử dụng địa chỉ MAC nhƣ 1 tiêu thức quyết định để chuyển dữ liệu hay lọc
dữ liệu giữa mạng không dây và mạng có dây. Để thực hiện việc này thì các AP sẽ
“học” địa chỉ MAC để xây dựng 1 bảng địa chỉ/cổng.
Khi AP đƣợc bật, bảng địa chỉ/ cổng của nó rỗng. Do đó, khung dữ liệu đầu tiên
nhận đƣợc tràn vào các cổng mà nó đƣợc nhận đến. Cùng lúc đó AP theo dõi địa chỉ
nguồn MAC và những cổng mà các khung đƣợc nhận vào và ghi những thông tin về
địa chỉ và cổng đó vào trong bảng địa chỉ/cổng của nó. Nếu các khung nhận sau đó có
địa chỉ đích đã đƣợc lƣu trong bảng của AP thì nó sẽ đƣợc gửi theo theo địa chỉ cổng
tƣơng ứng. Chỉ có 1 ngoại lệ trong tình huống này là khi địa chỉ cổng của máy gửi
trùng với cổng máy nhận, vì trong trƣờng hợp này nó không thể tạo ra thông báo lại
cho cổng gửi vì thông báo này sẽ bị chặn. Do vậy, AP hoạt động dựa vào trình tự: gửi,
lọc và làm tràn.
2.3.5.2 Các loại AP
Một AP có thể trở thành 1 máy trạm trong mạng hình lƣới bằng cách sử dụng
phần mềm phụ trợ. Nhƣ một sự thay thế, một AP có thể đƣợc xây dựng để cho thuê
phƣơng pháp truyền dẫn vô tuyến độc quyền và sử dụng phần mềm chuyên dụng.
Bằng cách sử dụng phƣơng pháp RF mạng đƣợc mở rộng hơn nhiều so với các điểm
truy cập không dây IEEE 802.11.Một AP điển hình cho việc này là IAP6300
(MeshNetworks Intelligent Access Point 6300).
Hình 3.3: Tập hợp nhiễu liên quan đến 2 nút j và l
Đối với từng tập hợp Cij, điều kiện tại các điểm giao nhau trong các kết nối của
nó nhƣ sau:
( , )
1 (1 ) ,
ij
kh
jl jl
k h C kh
f
M y j l S
u
(3.14)
Trong đó Mjl là hằng số sao cho bất đẳng thức luôn thỏa mãn khi biến kết nối
không dây yjl = 0 và vế trái lớn nhất bằng 1 khi yjl = 1, ukh là khả năng kết nối giữa 2
nút k và h, fhk là lƣu lƣợng truyền từ nút h đến nút k.
3.3 Phân tích ảnh hƣởng của lƣu lƣợng và giá cả đến thiết kế mạng cụ thể đƣợc
xây dựng dựa vào mô hình toán học trên.
Để hiểu sâu hơn về những vấn đề trình bày ở trên, trong phần này sẽ nghiên cứu,
đánh giá ảnh hƣởng của các tham số khác nhau đến đặc tính của mạng, giúp các nhà
thiết kế mạng có những thiết kế tối ƣu nhất.
Giả sử khảo sát việc thiết kế mạng không dây hình lƣới cho vùng hình vuông có
chiều dài L = 1000 m và m vị trí đƣợc chọn để tiến hành cài đặt và n = 100 máy trạm.
Diện tích bao phủ cho vùng truy cập của nút mạng hình lƣới giả thiết là hình tròn với
bán kính RA = 100m. Ở đây chỉ xem xét trƣờng hợp khả thi là từng nút mạng đƣợc bao
phủ bởi ít nhất một vùng khảo sát. Phạm vi của đƣờng kết nối xƣơng sống không dây
là RB = 250 m, dung lƣợng cho các kết nối truy cập vj và kết nối xƣơng sống ujl đƣợc
thiết lập bằng 54 Mb/s cho tất cả các j và l. Dung lƣợng M của đƣờng truyền giữa các
điểm truy cập và
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHCN
Ngày: 2009
Chủ đề: Kỹ thuật không dây hình lưới
Kỹ thuật điện tử
Mạng LAN
Mạng không dây
Điện tử viễn thông
Miêu tả: 77 tr. + CD-ROM
Trình bày tổng quan về mạng không dây - giới thiệu về hệ thống thông tin vệ tinh, hệ thống Viba mặt đất, hệ quảng bá, các hệ thống thông tin cá nhân, và trình bày chi tiết hơn về mạng LAN không dây. Nghiên cứu mở rộng mạng LAN không dây bằng kỹ thuật không dây hình lưới, chủ yếu tập trung nghiên cứu ưu điểm mà mạng không dây hình lưới đem lại, cấu trúc mạng, các thiết bị và các giao thức truyền thông sử dụng trong mạng không dây hình lưới. Phân tích tối ưu cấu hình mạng không dây hình lưới: bằng cách mô hình hóa mạng không dây hình lưới và áp dụng kiến thức về toán học, đúc rút ra một số công thức giúp các nhà thiết kế mạng WLAN tiết kiệm chi phí trong khi vẫn thỏa mãn các ràng buộc về dung lượng không đổi hay thay đổi có tính toán đến nhiễu
Luận văn ThS Kỹ thuật điện tử 60 52 70 Trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội
NH MỤC BẢNG ……………………………………….………………...
DANH MỤC HÌNH …………………………………………….…….………IV
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ANH -VIỆT…………..…...…...…V
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VIỆT ANH……………..…….......X
MỞ ĐẦU……….. ............................................................................................. I
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY......................... XVII
1.1 Hệ thống thông tin vệ tinh ......................................................................XVII
1.1.1 Giới thiệu..............................................................................................XVII
1.1.2 Các đặc tính của thông tin vệ tinh ....................................................... XVIII
1.1.3 Các ứng dụng của thông tin vệ tinh .......................................................XIX
1.1.4 Các hệ thống VSAT...............................................................................XIX
1.2 Hệ thống vi ba mặt đất.............................................................................. XX
1.2.1 Giới thiệu................................................................................................ XX
1.2.2 Phân loại...............................................................................................XXII
1.2.3 Các mạng Viba mặt đất...................................................................... XXIII
1.3 Hệ quảng bá ...........................................................................................XXV
1.3.1 Hệ phát thanh số liệu............................................................................ XXV
1.3.1.1 Phát thanh AM .............................................................................. XXV
1.3.1.2 FM .............................................................................................. XXVI
1.3.1.3 Phát thanh số. ............................................................................... XXVI
1.3.2 Hệ thống truyền hình và truyền số liệu...............................................XXVII
1.3.2.1 Truyền hình đen trắng ................................................................XXVIII
1.3.2.2 Truyền hình màu. .......................................................................XXVIII
1.3.2.3 Truyền hình số............................................................................... XXX
1.4 Các hệ thống thông tin cá nhân (Personal Communication Networks)....XXX
1.4.1 Hệ thống thông tin di động................................................................... XXX
1.4.1.1 Điện thoại di động đầu tiên............................................................ XXX
1.4.1.2 Điện thoại tế bào tƣơng tự ............................................................. XXX
1.4.1.3 Điện thoại tế bào số...................................................................... XXXI
1.4.1.4 Điện thoại không dây...................................................................XXXII
1.4.1.5 Hệ thống điện thoại thế hệ thứ 3 và thế hệ tƣơng lai. ...................XXXII
1.4.2 Hệ thông tin cá nhân thoại và số liệu.................................................XXXIII
1.4.2.1 Hệ thống số liệu diện rộng..........................................................XXXIII
1.4.2.2 Hệ thống mạng LAN không dây .................................................XXXIII
1.4.2.3 ATM không dây ........................................................................ XXXIV
1.4.2.4 Mạng PAN ................................................................................ XXXIV
1.4.2.5 Các kết nối không dây cố định.....................................................XXXV
1.5 Giới thiệu tổng quan về mạng LAN không dây ...................................XXXV
1.5.1 Giới thiệu chung về mạng LAN không dây ........................................XXXV
1.5.2 Các kỹ thuật của mạng LAN không dây...............................................XLIII
1.5.3 Các chuẩn trong mạng LAN không dây ............................................ LI
CHƢƠNG II: MỞ RỘNG MẠNG LAN KHÔNG DÂY BẰNG KỸ THUẬT
KHÔNG DÂY HÌNH LƢỚI..............................................LV
2.1 Đặt vấn đề .................................................................................................LV
2.1.2 Khả năng tự cấu hình ...............................................................................LV
2.1.3 Khả năng tự hàn gắn .............................................................................. LVI
2.1.4 Khả năng mở rộng mạng........................................................................ LVI
2.1.5 Tính kinh tế ........................................................................................... LVI
2.2 Cấu trúc mạng không dây hình lƣới..........................................................LVI
2.2.1 Điểm – Điểm (Point-to-Point)............................................................... LVII
2.2.2 Điểm – Đa điểm (Point-to-Multipoints) ............................................... LVII
2.2.3 Đa điểm – Đa điểm ..............................................................................LVIII
2.3 Các thiết bị sử dụng trong mạng không dây hình lƣới..............................LIX
2.3.1 Card mạng LAN không dây ................................................................... LIX
2.3.2 Card moderm không dây mạng hình lƣới 6300 ...................................... LIX
2.3.3 Phần mềm máy trạm .............................................................................. LXI
2.3.4 Bộ định tuyến không dây hình lƣới ....................................................... LXII
2.3.5 Điểm truy cập ......................................................................................LXIII
2.3.6 Điều khiển chuyển mạch.......................................................................LXV
2.3.7 Tích hợp các thành phần .......................................................................LXV
2.4 Các giao thức truyền thông sử dụng trong mạng không dây hình lƣới ...LXVI
2.4.1 Giao thức định tuyến động DSR (Dynamic Source Routing Protocol)..LXVI
2.4.1.1 Cơ chế phát hiện đƣờng............................................................... LXVII
2.4.1.2 Cơ chế duy trì đƣờng..................................................................LXVIII
2.5 Chuẩn 802.11s.......................................................................................LXIX
CHƢƠNG III:TỐI ƢU CẤU HÌNH MẠNG KHÔNG DÂY HÌNH LƢỚI
....................................................................................... LXXI
3.1. Mô hình lập trình toán học của hệ thống mạng không dây hình lƣới.....LXXI
3.2 Thiết lập bài toán để giảm thiểu chi phí và đảm bảo yêu cầu lƣu lƣợng
mạng…. .................................................................................................... LXXII
3.2.1 Mô hình tốc độ cố định .....................................................................LXXIV
3.2.2 Mô hình tốc độ thích nghi .................................................................LXXVI
3.2.3 Mô hình có quan tâm đến nhiễu ...................................................... LXXVII
3.3 Phân tích ảnh hƣởng của lƣu lƣợng và giá cả đến thiết kế mạng cụ thể đƣợc
xây dựng dựa vào mô hình toán học trên. .............................................. LXXVIII
3.4 Kết luận.........................................................................................LXXXVIII
KẾT LUẬN…… ........................................................................................... XC
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................XCI
Nhƣ ta đã biết WiMAX có ƣu điểm về tốc độ truyền cao và phạm vi phủ sóng
rộng, do đó nó là lựa chọn số một cho các ứng dụng mạng không dây có số lƣợng
ngƣời sử dụng lớn, cung cấp đồng thời nhiều dịch vụ khác nhau (thoại, video, Internet)
trên cùng một đƣờng truyền không dây. Tuy nhiên, với các ứng dụng mạng có phạm vi
vừa và nhỏ, công nghệ WiMAX không phải là một giải pháp phù hợp do giá thành
thiết bị đầu cuối cao, chi phí thiết lập mạng lớn. Trong các ứng dụng mạng không dây
phạm vi vừa và nhỏ, công nghệ WLAN (IEEE 802.11) vẫn là một giải pháp hoàn toàn
phù hợp về đặc điểm kỹ thuật cũng nhƣ chi phí sử dụng. Tuy nhiên, do hạn chế về tầm
phủ sóng, công nghệ WLAN truyền thống không thể đáp ứng đƣợc các ứng dụng cần
mở rộng mạng. Vì vậy, trên cơ sở các yếu tố công nghệ có sẵn của công nghệ không
dây chuẩn, yêu cầu đặt ra là phải xây dựng đƣợc giải pháp kết nối để tạo ra mạng có
phạm vi phủ sóng cao hơn nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc tính chất của mạng. Kỹ thuật
mạng hình lƣới không dây WMN (Wireless Mesh Network) có thể đƣợc coi là một
giải pháp tốt cho vấn đề đặt ra, nhằm mở rộng phạm vi phủ sóng cho các mạng WLAN
chuẩn. Dựa trên các thiết bị có sẵn của WLAN cùng với một số cải tiến về cả phần
cứng, phần mềm; xây dựng giao thức truyền thông mới, kỹ thuật mạng hình lƣới
không dây có thể cải thiện đáng kể tầm phủ sóng của mạng ban đầu.
Khi mạng không dây hình lƣới ra đời, các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào giao
thức điều khiển MAC, giao thức định tuyến, khả năng quản lý di động và các vấn đề
bảo mật nhằm tối ƣu mạng. Nhƣng có một vấn đề thời sự mà nhà thiết kế nào cũng
quan tâm, đó là thiết kế nhƣ thế nào để chi phí cài đặt mạng là ít nhất mà vẫn đảm bảo
đƣợc hiệu suất của mạng.
Luận văn “Mạng không dây, mở rộng LAN không dây sử dụng kỹ thuật hình lƣới
và tối ƣu hóa cấu hình.” nghiên cứu về hệ thống mạng không dây nói chung và tìm
hiểu sâu hơn về mạng LAN không dây, áp dụng kỹ thuật hình lƣới để mở rộng mạng
LAN, đồng thời nghiên cứu, chắt lọc ra một số biểu thức toán học nhằm tối ƣu việc
thiết kế cấu hình mạng. Để khẳng định sự đúng đắn của các biểu thức đã nêu, tác giả
sử dụng một số kết quả nghiên cứu về tối ƣu cấu trúc mạng WLAN dạng lƣới của một
số tác giả khác [5] làm minh chứng.
Luận văn gồm 3 chƣơng nội dung, phần mở đầu, phần kết luận, mục lục, và tài
liệu tham khảo.
Chương 1: Tổng quan về mạng không dây sẽ giới thiệu qua về mạng hệ thống
thông tin vệ tinh, hệ thống vi ba mặt đất, hệ quảng bá, các hệ thống thông tin cá nhân
và nghiên cứu chi tiết hơn về mạng LAN không dây.
Chương 2: Mở rộng mạng LAN không dây bằng kỹ thuật không dây hình lưới sẽ
nghiên cứu ƣu điểm mà mạng không dây hình lƣới đem lại, cấu trúc mạng, các thiết bị
và giao thức đƣợc sử dụng.
Chương 3 : Tối ưu cấu hình mạng không dây hình lưới: Bằng cách mô hình hóa
mạng không dây hình lƣới và áp dụng kiến thức về toán học, đúc rút ra một số công
thức, giúp các nhà thiết kế mạng WLAN dạng lƣới tiết kiệm chi phí trong khi vẫn thỏa
mãn các ràng buộc về dung lƣợng không đổi hay thay đổi hay có tính toán đến
nhiễu, đồng thời sử dụng kết quả của một nhóm nhà khoa học để chứng minh tính
đúng đắn của lý thuyết đƣa ra.
Tác giả luận văn này xin gửi lời Thank sâu sắc nhất đến PGS TS. Vƣơng Đạo
Vy, Khoa Điện tử viễn thông - Trƣờng Đại học công nghệ - Đại học quốc gia Hà nội,
ngƣời đã hƣớng dẫn tận tình và giúp đỡ tui rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Tác giả
Cao Thị L
Hình 2.5: Liên hệ các kênh trong QDMA MeshNetworks và IEEE 802.11b/g
trong mạng LAN không dây
Một trong các mặt thú vị của MeshNetwork là chúng có khả năng định vị. Các
công nghệ di động ngày nay bao gồm cả hệ thống định vị toàn cầu và hệ thống vệ tinh
đều cung cấp dịch vụ định vị 911 trong máy điên thoại. Trong khi đó, MeshNetworks
cũng tích hợp cơ chế định vị vào giao thức vô tuyến QDMA của nó. Cơ chế này cho
phép các sóng vô tuyến khác trong mạng không dây hình lƣới sử dụng tam giác tín
hiệu để định nghĩa vị trí của các nút trong mạng nhƣng nó chỉ chính xác trong khoảng
xấp xỉ 10 mét. Do phƣơng thức định vị vô tuyến QDMA không liên quan đến hệ thống
vệ tinh định vị toàn cầu nên nó hoạt động ở cả những vị trí mà hệ thống định vị toàn
cầu khó có thể truyền đến nhƣ trong các tòa nhà cao tầng hay khi di chuyển trong
đƣờng hầm hay trong khe núi.
2.3.3 Phần mềm máy trạm
Đƣợc sử dụng nhƣ một sự thay thế cho việc sử dụng card mạng không dây 6300,
các nhà đầu tƣ MeshNetworks cũng nhƣ các nhà đầu tƣ khác đang tiếp thị phần mềm
cho phép đƣa các máy trạm sử dụng IEEE 802.11 vào thành các nút trong mạng không
dây hình lƣới ví dụ nhƣ thuật toán định tuyến. Do vẫn tồn tại máy trạm không thể hoạt
động ở các tần số độc quyền nên các nhà sản xuất cân nhắc đến việc sử dụng nhiều tần
số khác nhau.Trong IEEE 802.11, tốc độ truyền cao nhƣng khoảng cách truyền dẫn lại
giảm. Đó là lý do tại sao thiết bị IEEE 802.11b/g cho phép truyền dữ liệu có tốc độ
truyền dữ liệu tối đa là 11 Mbps (802.11b) hay 54 Mbps (802.11g), trong khi modem
6300 chỉ có 6 Mbps, nhƣng ngƣợc lại khoảng cách truyền dẫn của IEEE là 300 feet
trong khi của moderm 6300 xấp xỉ gần 1 dặm. Cho dù đây là sự cân bằng giữa tốc độ
truyền dữ liệu và khoảng cách truyền dẫn, song có một lƣu ý quan trọng là sự chuyển
đổi các chuẩn trong mạng LAN không dây sang môi trƣờng mạng không dây hình lƣới
có thể giúp mạng đƣợc mở rộng rất tốt trong phạm vi tòa nhà hay khu ký túc xá. Nếu
nhƣ tòa nhà có nhiều góc cạnh thì việc đi dây hay đặt các điểm truy cập là vô cùng
khó. Tuy nhiên bằng cách sử dụng các trạm không dây nhƣ là các thiết bị tiếp sóng thì
bạn hoàn toàn có thể mở rộng hoàn thiện mạng.
2.3.4 Bộ định tuyến không dây hình lƣới
Trong mạng có dây thông thƣờng, chức năng của bộ định tuyến là tiếp sóng, tìm
đƣờng đi. Trong môi trƣờng mạng không dây, bộ định tuyến cũng thực hiện chức năng
tƣơng tự, tuy nhiên định tuyến là một trong nhiều chức năng của thiết bị này. Các chức
năng chính khác bao gồm:
+ thuật toán định tuyến di động và thuật toán sửa lỗi (giúp giảm thiểu tối đa
nhiễu của các tần số vô tuyến)
+ Khoảng cách truyền dẫn trong khoảng không đƣợc mở rộng so với mạng LAN
thông thƣờng
+ Và có lẽ rõ ràng hơn cả là khả năng hỗ trợ cho mạng LAN không dây hình lƣới
Ở đây giới thiệu bộ định tuyến của MeshNetworks.
Hình 2.6: Bộ định tuyến không dây hình lưới đặt ở cột đèn công cộng
Tƣơng tự nhƣ các card máy trạm của nó, MeshNetworks hoạt động trong dải tần
số 2.4-GHz ISM sử dụng giao thức độc quyền QDMA, nguồn đầu ra lên đến 22dBm.
Chức năng chính của bộ định tuyến này là tiếp sóng, mở rộng mạng, khuyếch đại tín
hiệu cho các máy trạm ở xa điểm truy cập IAP (Intelligent Access Point) trong mạng.
Hình 2.6 là một bộ định tuyến MeshNetworks đƣợc đặt ở cột đèn công cộng.
Thiết bị này có thể đặt trong nhà hay ngoài trời. Kích thƣớc của nó là 6.25 inches ×
6.25 inches × 4 inches khi chƣa có anten. Với trọng lƣợng không đáng kể là 3 pound,
nó thực sự là thiết bị khá nhỏ gọn và nhẹ cân để có thể ở bất kỳ vị trí nào. Nó sử dụng
anten ở tần số 7.5-dBi theo mọi hƣớng và giống nhƣ modem máy trạm 6300, nó có thể
hoạt động với tốc độ truyền dữ liệu là 1.5, 3 và 6 Mbps.
Bộ định tuyến không dây MeshNetworks hỗ trợ giao thức chuẩn công nghiệp IP
đồng thời sử dụng kỹ thuật „bƣớc nhảy‟, cho phép các nút trong vùng bị tắc nghẽn có
thể di chuyển để tìm đƣờng đi tối ƣu nhất. Ngoài ra nó cũng có chức năng nhƣ 1 điểm
tham chiếu cố định theo góc tam giác cho các máy trạm.
2.3.5 Điểm truy cập
Trong mạng không dây hình lƣới, điểm truy cập cũng có chức năng tƣơng tự nhƣ
các điểm truy cập trong mạng không dây thông thƣờng. Nhiệm vụ của nó là kết nối
vào môi trƣờng mạng có sẵn (LAN hay Internet ADSL) sau đó nó sẽ cấp phát địa chỉ
cho các thiết bị không dây đầu cuối nhƣ Laptop, PDA… Nó cũng hoạt động tốt nhƣ
điểm giữa truy cập của mạng không dây và là điểm kết nối giữa mạng không dây và
mạng có dây.
2.3.5.1 Hoạt động của các điểm truy cập không dây
Điểm truy cập không dây trong mạng không dây hình lƣới hoạt động ở lớp
MAC. Nó sử dụng địa chỉ MAC nhƣ 1 tiêu thức quyết định để chuyển dữ liệu hay lọc
dữ liệu giữa mạng không dây và mạng có dây. Để thực hiện việc này thì các AP sẽ
“học” địa chỉ MAC để xây dựng 1 bảng địa chỉ/cổng.
Khi AP đƣợc bật, bảng địa chỉ/ cổng của nó rỗng. Do đó, khung dữ liệu đầu tiên
nhận đƣợc tràn vào các cổng mà nó đƣợc nhận đến. Cùng lúc đó AP theo dõi địa chỉ
nguồn MAC và những cổng mà các khung đƣợc nhận vào và ghi những thông tin về
địa chỉ và cổng đó vào trong bảng địa chỉ/cổng của nó. Nếu các khung nhận sau đó có
địa chỉ đích đã đƣợc lƣu trong bảng của AP thì nó sẽ đƣợc gửi theo theo địa chỉ cổng
tƣơng ứng. Chỉ có 1 ngoại lệ trong tình huống này là khi địa chỉ cổng của máy gửi
trùng với cổng máy nhận, vì trong trƣờng hợp này nó không thể tạo ra thông báo lại
cho cổng gửi vì thông báo này sẽ bị chặn. Do vậy, AP hoạt động dựa vào trình tự: gửi,
lọc và làm tràn.
2.3.5.2 Các loại AP
Một AP có thể trở thành 1 máy trạm trong mạng hình lƣới bằng cách sử dụng
phần mềm phụ trợ. Nhƣ một sự thay thế, một AP có thể đƣợc xây dựng để cho thuê
phƣơng pháp truyền dẫn vô tuyến độc quyền và sử dụng phần mềm chuyên dụng.
Bằng cách sử dụng phƣơng pháp RF mạng đƣợc mở rộng hơn nhiều so với các điểm
truy cập không dây IEEE 802.11.Một AP điển hình cho việc này là IAP6300
(MeshNetworks Intelligent Access Point 6300).
Hình 3.3: Tập hợp nhiễu liên quan đến 2 nút j và l
Đối với từng tập hợp Cij, điều kiện tại các điểm giao nhau trong các kết nối của
nó nhƣ sau:
( , )
1 (1 ) ,
ij
kh
jl jl
k h C kh
f
M y j l S
u
(3.14)
Trong đó Mjl là hằng số sao cho bất đẳng thức luôn thỏa mãn khi biến kết nối
không dây yjl = 0 và vế trái lớn nhất bằng 1 khi yjl = 1, ukh là khả năng kết nối giữa 2
nút k và h, fhk là lƣu lƣợng truyền từ nút h đến nút k.
3.3 Phân tích ảnh hƣởng của lƣu lƣợng và giá cả đến thiết kế mạng cụ thể đƣợc
xây dựng dựa vào mô hình toán học trên.
Để hiểu sâu hơn về những vấn đề trình bày ở trên, trong phần này sẽ nghiên cứu,
đánh giá ảnh hƣởng của các tham số khác nhau đến đặc tính của mạng, giúp các nhà
thiết kế mạng có những thiết kế tối ƣu nhất.
Giả sử khảo sát việc thiết kế mạng không dây hình lƣới cho vùng hình vuông có
chiều dài L = 1000 m và m vị trí đƣợc chọn để tiến hành cài đặt và n = 100 máy trạm.
Diện tích bao phủ cho vùng truy cập của nút mạng hình lƣới giả thiết là hình tròn với
bán kính RA = 100m. Ở đây chỉ xem xét trƣờng hợp khả thi là từng nút mạng đƣợc bao
phủ bởi ít nhất một vùng khảo sát. Phạm vi của đƣờng kết nối xƣơng sống không dây
là RB = 250 m, dung lƣợng cho các kết nối truy cập vj và kết nối xƣơng sống ujl đƣợc
thiết lập bằng 54 Mb/s cho tất cả các j và l. Dung lƣợng M của đƣờng truyền giữa các
điểm truy cập và
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: