Các loại kết nối có dây và không dây cho mạng gia đình với Internet. Công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee, BlueTooth, Wi-Fi
Công nghệmạng không dây
Sau khi đọc chương này và hoàn thành các bài tập thực hành, bạn sẽ có thể:
· nói về công nghệ mạng không dây hiện đại;
· phác thảo lịch sử phát triển của mạng không dây và những ưu điểm của chúng;
· mô tả công nghệ mạng vô tuyến;
· nói về mạng vô tuyến 802.11;
· mô tả các công nghệ mạng vô tuyến thay thế (chẳng hạn như Bluetooth, HiperLAN và Giao thức truy cập không dây chia sẻ HomeRF);
· thảo luận về công nghệ không dây sử dụng bức xạ hồng ngoại;
· nói về mạng vi ba;
· mô tả mạng không dây sử dụng vệ tinh quỹ đạo trái đất thấp (LEO).
Mạng không dây là một công nghệ mới nổi được rất nhiều người quan tâm vì nhiều lý do. Lý do rõ ràng nhất là các mạng như vậy cung cấp tính di động cho các thiết bị điện toán cầm tay và di động, cho phép người dùng quên đi dây cáp. Một lý do khác là công nghệ không dây đã trở nên đáng tin cậy hơn và trong một số trường hợp, việc triển khai ít tốn kém hơn so với mạng cáp. Có một số phương tiện truyền thông không dây thay thế cho cáp để truyền các gói mạng: sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại (IR) và vi sóng (sóng vi sóng). Với tất cả các công nghệ này, tín hiệu được truyền qua không khí hoặc khí quyển, khiến chúng trở thành một lựa chọn thay thế tốt trong trường hợp khó hoặc không thể sử dụng cáp.
Trong chương này, bạn sẽ làm quen với nhiều loại truyền thông mạng không dây. Trước tiên, bạn sẽ tìm hiểu những mạng không dây nào hiện đang được sử dụng và sau đó có được lịch sử ngắn gọn về các mạng đó. T ix lợi thế. Sau phần mô tả chung về các mạng sử dụng sóng vô tuyến, chúng ta sẽ nói chi tiết hơn về chuẩn mạng không dây IEEE 802.11 phổ biến. Bạn cũng sẽ tìm hiểu về các công nghệ mạng vô tuyến thay thế: Bluetooth, HiperLAN và Giao thức truy cập không dây chia sẻ HomeRF, sau đó sẽ mô tả các công nghệ dựa trên bức xạ hồng ngoại khuếch tán cung cấp liên lạc không dây tương đối an toàn và cuối cùng, bạn sẽ nói về cách các công nghệ vi sóng dựa trên mặt đất mạng được sử dụng trong các mạng và kênh vệ tinh (bao gồm cả mạng của các vệ tinh Trái đất quay quanh rộng rãi).
Công nghệ hiện đạimạng không dây
Hiện nay, các công nghệ sau được sử dụng để tạo mạng không dây:
· Công nghệ sử dụng sóng vô tuyến;
· Công nghệ dựa trên bức xạ hồng ngoại;
· Công nghệ vi sóng (vi sóng);
· mạng dựa trên các vệ tinh Trái đất có quỹ đạo thấp (một dự án không gian đặc biệt sử dụng sóng vi ba).
Các công nghệ sử dụng sóng vô tuyến rất phổ biến và đại diện cho một lĩnh vực truyền thông mạng không dây đang phát triển nhanh chóng. Điều này cũng bao gồm tiêu chuẩn mạng không dây 802.11, cũng như các tiêu chuẩn ngành thay thế như Bluetooth, HiperLAN và Giao thức truy cập không dây NoteShared (SWAP).
Các công nghệ dựa trên IR không phổ biến như mạng vô tuyến; tuy nhiên, chúng có một số lợi thế vì chúng cho phép tạo ra các mạng không dây tương đối an toàn hơn (vì tín hiệu khó bị chặn hơn mà không bị phát hiện). Cả hai công nghệ (sóng vô tuyến và bức xạ hồng ngoại) đều được sử dụng để tổ chức liên lạc trong khoảng cách ngắn trong văn phòng, tòa nhà hoặc giữa các tòa nhà.
Công nghệ vi sóng (MW) được sử dụng để liên lạc trên khoảng cách xa và có thể cung cấp mạng lưới liên lạc giữa các châu lục thông qua vệ tinh).
Mạng dựa trên các vệ tinh quỹ đạo thấp là một loại mạng không dây khác, trên cơ sở đó, tại một thời điểm nào đó, một “mạng toàn cầu” có thể được tạo ra, có thể truy cập được ở mọi nơi trên hành tinh.
Tất cả những công nghệ này sẽ được thảo luận trong chương này. Tuy nhiên, trước tiên chúng ta sẽ xem xét lịch sử của mạng không dây và tìm hiểu về những ưu điểm của chúng.
Tóm tắt lịch sử của mạng không dâyvà lợi thế của họ
Lịch sử của mạng không dây có thể được xem chính thức và không chính thức. Tổ tiên không chính thức của mạng không dây là đài phát thanh nghiệp dư, các nhà khai thác mạng này nhận được giấy phép từ Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) để truyền giọng nói, mã Morse, dữ liệu, tín hiệu vệ tinh và video bằng sóng vô tuyến và vi sóng. Ủy ban Truyền thông Liên bang coi đây là nguồn ý tưởng và chuyên môn quan trọng để phát triển truyền thông.
Ghi chú
Sóng vô tuyến và sóng vi ba là một phạm vi của phổ sóng điện từ, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, tia X, vi sóng (vi sóng) và tia gamma. Tất cả đều là những loại bức xạ điện từ lan truyền trong bầu khí quyển Trái đất và trong không gian. Nó vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt. Thông tin thêm về phổ sóng điện từ có thể được tìm thấy tại:
http:// tưởng tượng. gsfc. nasa. chính phủ/ tài liệu/ khoa học/ biếtJ1/ khung nhìn. html Vàhttp:// tưởng tượng. gsfc. nasa. chính phủ/ tài liệu/ khoa học/ biếtJ2/ khung nhìn. html.
Vào những năm 1980, các nhà khai thác vô tuyến nghiệp dư được cấp phép đã nhận được sự cho phép của Ủy ban Truyền thông Liên bang để truyền dữ liệu trên một số tần số vô tuyến trong phạm vi từ 50,1–54,0 MHz (băng tần thấp) đến 1240–1300 MHz (băng tần cao). Hầu hết mọi người đều quen thuộc với những tần số này vì chúng được sử dụng để truyền tải âm nhạc của các đài phát thanh AM và FM. Các tần số này chỉ đại diện cho một phần nhỏ tần số vô tuyến có thể truyền tín hiệu. Đơn vị đo tần số vô tuyến cơ bản là hertz (Hz)(Hertz (Hz)). Trong công nghệ, một hertz tương ứng với một chu kỳ điện áp xoay chiều hoặc tín hiệu phát ra trong một giây.
Ghi chú
Tần số vô tuyến đại diện cho một dải sóng có tần số trên 20 kHz, qua đó tín hiệu điện từ có thể được phát vào không gian.
Đã rất lâu kể từ khi IBM tạo ra máy tính cá nhân vào đầu những năm 1980 trước khi những người nghiệp dư vô tuyến liên kết các máy tính cá nhân vào mạng bằng sóng vô tuyến (thường ở các băng tần cao hơn 902–928 MHz và 1240–1300 MHz). Để làm điều này, họ đã tạo ra một thiết bị gọi là bộ điều khiển nút đầu cuối (TNC). Thiết bị này được đặt giữa máy tính và bộ thu phát và dùng để chuyển đổi tín hiệu số của máy tính thành tín hiệu tương tự, được khuếch đại bởi bộ thu phát và tỏa qua ăng-ten. Công nghệ kết quả được gọi là radio gói. Việc những người nghiệp dư vô tuyến phát hiện ra rằng đài phát thanh gói hoạt động tốt ở tần số 902 MHz trở lên đã sớm được các công ty cung cấp dịch vụ mạng không dây thương mại phân tích. Năm 1985, Ủy ban Truyền thông Liên bang đã phê duyệt sử dụng thương mại trong các mạng máy tính không dây tần số Công nghiệp, Khoa học và Y tế (ISM), có thể được sử dụng cho truyền thông công cộng không có giấy phép, năng lượng thấp trên tần số cố định" trong phạm vi từ 902 MHz đến 5,825 GHz. Năm 1996, Đại hội Viễn thông đã chuẩn bị giai đoạn tiếp theo trong việc phát triển mạng không dây! truyền thông, thiết lập khái niệm về “nút (vị trí) truyền thông không dây” và thiết lập các tiêu chuẩn cho nó, cũng như tạo động lực cho sự phát triển hơn nữa của công nghệ viễn thông, bao gồm cả truyền thông không dây (có thể tìm thêm thông tin tại www.fcc.gov/ viễn thông .html). Ngay sau đó, IEEE đã thành lập Nhóm Tiêu chuẩn Mạng Không dây 802.11, chịu trách nhiệm về tiêu chuẩn 802.11 đầu tiên, được thành lập vào năm 1997. Hiện nay, mạng không dây đang được phát triển và triển khai nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu, trong đó có những nhu cầu sau:
· Thực hiện truyền thông ở những khu vực khó triển khai mạng cáp;
· giảm chi phí triển khai;
· cung cấp quyền truy cập “ngẫu nhiên” cho những người dùng không thể bị ràng buộc vào một kết nối cáp cụ thể;
· đơn giản hóa thủ tục tạo mạng trong các văn phòng nhỏ và gia đình;
· cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu cần thiết trong một cấu hình cụ thể
Tại sao mạng cáp không thể luôn được sử dụng?
Trong một số trường hợp, việc triển khai mạng cáp là rất khó và thậm chí là không thể. Hãy xem xét kịch bản này. Hai tòa nhà cần được kết nối bằng một mạng lưới, nhưng có một đường cao tốc liên bang chạy giữa chúng. Trong trường hợp này, có một số cách để tổ chức mạng. Đầu tiên, một rãnh có thể được đào bên dưới đường cao tốc, việc này đòi hỏi chi phí đáng kể và sự gián đoạn giao thông do đào rãnh, đặt cáp, chôn rãnh và xây dựng lại hoàn toàn đường. Thứ hai, một mạng lưới khu vực có thể được tạo ra để liên kết hai tòa nhà. Các tòa nhà có thể được kết nối với đường dây T-1 hoặc với mạng Ethernet quang khu vực thông qua chủ sở hữu mạng công cộng hoặc công ty điện thoại địa phương. Chi phí sẽ thấp hơn so với khi lắp đặt cáp mới, tuy nhiên, việc thuê đường dây viễn thông sẽ phải khấu trừ liên tục. Thứ ba, bạn có thể triển khai mạng không dây, mạng này sẽ yêu cầu chi phí một lần cho thiết bị cũng như chi phí liên tục để quản lý mạng. Tuy nhiên, tất cả những chi phí này rất có thể sẽ hợp lý nhất khi xem xét trong khoảng thời gian dài.
Hãy xem xét một kịch bản khác. Một khách thuê văn phòng lớn cần triển khai mạng cho 77 nhân viên. Chủ sở hữu mặt bằng cấm lắp đặt hệ thống cáp cố định. Mặt bằng này phù hợp với người thuê về mọi mặt, ngoài ra, giá thuê mặt bằng thấp hơn so với các lựa chọn thay thế khác. Giải pháp cho vấn đề này là tạo ra một mạng không dây.
Và cuối cùng, kịch bản thứ ba. Thư viện công cộng nằm ở một địa điểm lịch sử. Mặc dù thư viện thuộc sở hữu của thành phố, nhưng các thỏa thuận nghiêm ngặt giữa công và tư đã ngăn cản việc quản lý thư viện có được các giấy phép cần thiết để lắp đặt cáp mạng. Thư viện đã chậm trễ nhiều năm trong việc tạo ra một danh mục sách điện tử vì nó không thể nối mạng máy tính của nhân viên và dịch vụ tham khảo cho khách hàng của mình. Do đó, ban quản lý thư viện có thể giải quyết vấn đề của họ bằng cách triển khai mạng không dây cho phép họ duy trì tính toàn vẹn của tòa nhà và không vi phạm bất kỳ hợp đồng nào.
Tiết kiệm tiền bạc và thời giankhi sử dụng mạng không dây
Chi phí và thời gian tạo mạng không dây có thể ít hơn so với việc triển khai mạng cáp. Ví dụ, các tòa nhà cũ thường chứa các vật liệu nguy hiểm, chẳng hạn như các trục sản xuất cũ có chứa một lượng nhỏ clo thải ra từ ống dẫn khí và amiăng. Vì các trục không được sử dụng nên chúng có thể được gắn vào tường một cách đơn giản. Hoặc, có thể bắt đầu một chương trình loại bỏ vật liệu nguy hiểm đắt tiền để những trục này có thể được sử dụng để lắp đặt cáp mạng. Trong tình huống như vậy, việc xây tường chắn mìn và triển khai mạng không dây thay vì cáp sẽ rẻ hơn nhiều.
Bạn có thể xem xét trường hợp một trường đại học cần một mạng lưới hoạt động vì nguồn vốn lớn đã được đầu tư vào sự phát triển của nó. Trường đại học đã mời một công ty tư vấn đắt tiền, công ty này đã phân bổ
năm người cho dự án và tạo ra 18 việc làm mới. Một vài ngày trước khi công việc bắt đầu, các quan chức của trường đại học nhận ra rằng không có kết nối mạng nào dành cho nhân viên và nhà tư vấn mới. Việc lắp đặt dây cáp mới rất tốn kém và cũng không thể thực hiện được trong vài tháng tới vì bộ phận CNTT của trường đại học đã quá tải công việc. Một giải pháp đã được tìm ra là mạng không dây có thể được triển khai trong thời gian kỷ lục.
Truy cập mạng không giới hạn
Một số người dùng máy tính cần truy cập vào mạng từ hầu hết mọi nơi. Ví dụ, hãy xem xét một kho phụ tùng ô tô lớn cần được kiểm tra thường xuyên bằng các biện pháp mã vạch được kết nối mạng. Mạng không dây cung cấp cho người dùng các máy quét này quyền truy cập không giới hạn do người dùng không bị ràng buộc với kết nối cáp. Một ví dụ khác: Một bác sĩ trong bệnh viện có thể mang theo một máy tính xách tay nhỏ có bộ chuyển đổi không dây có thể dùng để cập nhật hồ sơ bệnh nhân, viết giấy giới thiệu đi xét nghiệm hoặc quản lý việc chăm sóc bệnh nhân.
Đơn giản hóa mạng cho người mới bắt đầu
Trong lĩnh vực tin học hóa các văn phòng nhỏ hoặc gia đình bằng mạng không dây, vấn đề này vượt xa hệ thống cáp. Mạng lưới của các văn phòng như vậy có thể ở tình trạng rất kém vì chúng thường được tạo ra bởi những người không chuyên nghiệp. Kết quả là có thể chọn sai loại cáp. Cáp có thể đi qua các nguồn gây nhiễu sóng vô tuyến và bức xạ điện từ hoặc có thể bị hỏng (ví dụ: khi đi qua gầm ghế, bàn hoặc ở cửa ra vào). Do đó, người dùng trong văn phòng như vậy có thể lãng phí thời gian của mình để tìm kiếm mạng không hoạt động một cách vô ích. Trong tình huống này, mạng không dây có thể dễ cài đặt và vận hành hơn. Thông thường, nhiều cửa hàng máy tính trực tuyến hỏi người dùng văn phòng nhỏ và văn phòng tại nhà xem họ có muốn mua thiết bị không dây để kết nối mạng giữa các máy tính đã mua của họ hay không.
Ưu điểm của mạng không dây đối với tầng lớp người dùng này là hiện nay giá thành của các thiết bị không dây khá hợp lý. Mạng không dây, kết hợp với khả năng tự động gán địa chỉ IP trong hệ thống Windows 2000 và Windows XP, cho phép bạn tạo một mạng gia đình hoàn chỉnh với mức tối thiểu hoặc thậm chí không cần kinh nghiệm.
Cải thiện khả năng truy cập dữ liệu
Mạng không dây có thể cải thiện đáng kể khả năng truy cập vào một số loại dữ liệu và ứng dụng nhất định. Ví dụ, hãy xem xét một trường đại học lớn sử dụng mười kiểm toán viên toàn thời gian đến thăm một số phòng ban (và địa điểm) mỗi ngày và cần truy cập vào dữ liệu tài chính, báo cáo và thông tin khác có sẵn trong các phòng ban này. Với một máy tính xách tay được trang bị bộ điều hợp mạng không dây, kiểm toán viên có thể dễ dàng di chuyển giữa các địa điểm và có quyền truy cập liên tục vào bất kỳ tài liệu tài chính nào. Một ví dụ khác, hãy xem xét một kỹ sư hóa học làm việc ở các khu vực khác nhau của nhà máy hóa chất. Tại một thời điểm, anh ta có thể quan sát dữ liệu trong một số phản ứng của chu trình sản xuất. Tại một thời điểm khác, anh ta có thể cần một danh pháp hóa học để đảm bảo rằng các thành phần cần thiết để vận hành một quy trình sản xuất khác đều có sẵn. Ở điểm thứ ba, kỹ sư này có thể truy cập thư viện nghiên cứu trực tuyến của công ty. Truy cập không dây sẽ cho phép anh ta dễ dàng đối phó với tất cả các nhiệm vụ được liệt kê.
Tổ chức hỗ trợ công nghệmạng không dây
Có một số tổ chức chuyên quảng bá mạng không dây. Một tổ chức như vậy là nguồn thông tin có giá trị trên mạng không dây là Không dây mạng LAN Sự kết hợp (mạng WLAN). Hiệp hội này được thành lập bởi các nhà sản xuất thiết bị mạng không dây cũng như các công ty và tổ chức quan tâm, bao gồm Alvarion, Cisco Systems, ELAN, Intermec, Intersil, Raylink và Wireless Central. Hoàn thành Thực hành 9-1 để làm quen với các tình huống có thể sử dụng mạng LAN không dây và các tài nguyên thông tin do Hiệp hội WLANA cung cấp.
WINLAB (Phòng thí nghiệm mạng thông tin không dây) là một trung tâm nghiên cứu mạng không dây của nhiều trường đại học đặt tại Đại học Rutgers. WINLAB được Quỹ Khoa học Quốc gia tài trợ và đi vào hoạt động từ năm 1989. Khi hoàn thành Bài thực hành 9-2, bạn sẽ tìm hiểu về nghiên cứu gần đây nhất được thực hiện bởi phòng thí nghiệm WINLAB.
Công nghệ mạng vô tuyến
Dữ liệu mạng được truyền bằng sóng vô tuyến, tương tự như đài phát thanh địa phương, nhưng các ứng dụng mạng sử dụng sóng vô tuyến
tần số cao hơn nhiều. Ví dụ: đài phát thanh AM (sóng trung và dài) cục bộ có thể phát sóng trên tần số 1290 kHz vì dải tần cho các chương trình phát sóng điều chế biên độ là 535–1605 kHz. Dải tần để phát sóng FM (VHF) có ranh giới là 88–108 MHz. Ở Hoa Kỳ, tín hiệu mạng được truyền ở tần số cao hơn trong khoảng 902-928 MHz, 2,4-2,4835 GHz hoặc 5-5,825 GHz.
Ghi chú
Mỗi khoảng tần số được đề cập còn được gọi là một băng tần: băng tần 902 MHz, băng tần 2,4 GHz và băng tần 5 GHz. Băng tần 902 MHz chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị không dây cũ, không được tiêu chuẩn hóa và không được thảo luận thêm trong cuốn sách.
Trong mạng vô tuyến, tín hiệu được truyền theo một hoặc nhiều hướng tùy thuộc vào loại ăng-ten được sử dụng. Trong ví dụ được hiển thị trong Hình. 9.1, tín hiệu có tính định hướng vì nó được truyền từ ăng-ten đặt trên tòa nhà này đến ăng-ten đặt trên tòa nhà khác. Sóng có bước sóng rất ngắn và công suất thấp (trừ khi nhà mạng có giấy phép đặc biệt của Ủy ban Truyền thông Liên bang về truyền thông nhiều watt), tức là nó phù hợp nhất cho truyền trong tầm nhìn(truyền tầm nhìn) với phạm vi ngắn.
Với đường truyền tầm nhìn, tín hiệu được truyền từ điểm này đến điểm khác, theo độ cong của Trái đất, thay vì bật ra khỏi bầu khí quyển, xuyên qua các quốc gia và lục địa. Nhược điểm của kiểu truyền này là sự hiện diện của các chướng ngại vật dưới dạng độ cao lớn trên bề mặt Trái đất (ví dụ: đồi núi). Tín hiệu vô tuyến công suất thấp (1 - 10 W) có thể truyền dữ liệu ở tốc độ từ 1 đến 54 Mbit/s và thậm chí cao hơn.
Để truyền các gói trong thiết bị mạng vô tuyến không dây, công nghệ trải phổ thường được sử dụng nhất khi một hoặc nhiều tần số lân cận được sử dụng để truyền tín hiệu có băng thông lớn hơn. Dải tần trải phổ rất cao: 902–928 MHz và cao hơn nhiều. Truyền thông trải phổ thường cung cấp tốc độ truyền dữ liệu từ 1–54 Mbps.
Truyền thông sử dụng sóng vô tuyến có thể tiết kiệm chi phí trong trường hợp việc lắp đặt cáp khó khăn hoặc rất tốn kém. Mạng vô tuyến đặc biệt hữu ích khi sử dụng máy tính xách tay thường xuyên di chuyển. So với các công nghệ không dây khác, mạng vô tuyến tương đối rẻ và dễ cài đặt.
Việc sử dụng sóng vô tuyến trong thông tin liên lạc có một số nhược điểm. Nhiều mạng truyền dữ liệu ở tốc độ 100 Mbit/s trở lên để tổ chức liên lạc tốc độ cao khi gửi lưu lượng lớn (bao gồm cả các tệp lớn). Mạng vô tuyến chưa thể cung cấp thông tin liên lạc ở tốc độ như vậy. Một nhược điểm khác là một số tần số không dây được chia sẻ bởi các nhà khai thác vô tuyến nghiệp dư, quân đội và các nhà khai thác mạng di động, dẫn đến nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau trên các tần số này. Các chướng ngại vật tự nhiên (chẳng hạn như đồi núi) cũng có thể làm giảm hoặc bóp méo tín hiệu truyền đi.
Một trong những công nghệ mạng vô tuyến chính được mô tả theo tiêu chuẩn IEEE 802.11. Các công nghệ khác cũng được sử dụng bao gồm Bluetooth, HiperLAN và Giao thức truy cập không dây chia sẻ HomeRF (SWAP). Tất cả những công nghệ này sẽ được thảo luận trong các phần sau của chương này.
Mạng vô tuyến IEEE 802.11
Nhiều loại mạng vô tuyến khác nhau được sử dụng để thực hiện truyền thông không dây, nhưng tiêu chuẩn IEEE 802.11 có những ưu điểm đáng kể về khả năng tương thích và độ tin cậy. Nhiều người dùng không dây sử dụng các thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn này vì các thiết bị như vậy không liên quan đến truyền thông không chuẩn hóa (đặc biệt ở băng tần chậm, 902-928 MHz thấp hơn điển hình của các thiết bị không dây cũ hơn) và các thiết bị 802.11 từ các nhà sản xuất khác nhau có thể hoán đổi cho nhau. Các thiết bị này tuân theo một tiêu chuẩn mở, do đó các mẫu khác nhau có thể giao tiếp với nhau và có thể triển khai các tính năng không dây mới dễ dàng hơn. Do đó, điều quan trọng đối với các nhà thiết kế mạng không dây là phải hiểu tiêu chuẩn IEEE 802.11 và cách thức hoạt động của các thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn này.
Tiêu chuẩn IEEE 802.11 còn được gọi là Tiêu chuẩn IEEE cho Thông số kỹ thuật truy cập LEDium LAN không dây (MAC) và Lớp vật lý (PHY). Tiêu chuẩn này áp dụng cho các trạm thông tin vô tuyến cố định và di động. Trạm cố định là trạm không chuyển động, trạm di động là trạm có thể di chuyển nhanh hoặc chậm giống như người đang đi bộ.
Chuẩn 802.11 cung cấp hai loại truyền thông. Loại đầu tiên là truyền thông đồng bộ, khi việc truyền dữ liệu diễn ra trong các khối riêng biệt, phần đầu được đánh dấu bằng bit bắt đầu và phần cuối được đánh dấu bằng bit dừng. Loại thứ hai bao gồm các hoạt động liên lạc diễn ra trong một khung thời gian nhất định, khi tín hiệu được cung cấp trong một thời gian nhất định để đến đích và nếu tín hiệu không khớp trong thời gian đó thì tín hiệu đó được coi là bị mất hoặc bị méo. Các hạn chế về thời gian làm cho chuẩn 802.11 tương tự như chuẩn 803.11, trong đó tín hiệu cũng phải đến được nút mục tiêu nhất định trong một thời gian xác định. Chuẩn 802.11 cung cấp hỗ trợ cho các dịch vụ quản lý mạng (ví dụ: giao thức SNMP). Xác thực mạng cũng được cung cấp; tiêu chuẩn 802.11 tập trung vào việc sử dụng các lớp Liên kết và Vật lý của mô hình OSI. Các lớp con MAC và LLC của lớp Liên kết dữ liệu xác định các tiêu chuẩn cho phương thức truy cập (sẽ được thảo luận sau trong chương này), đánh địa chỉ và các phương pháp xác minh dữ liệu bằng cách sử dụng tổng kiểm tra (CRC). Ở Lớp vật lý, tốc độ dữ liệu được xác định theo tiêu chuẩn 802.11 ở các tần số được chỉ định. Các phương pháp (chẳng hạn như công nghệ trải phổ) để truyền tín hiệu số bằng sóng vô tuyến và bức xạ hồng ngoại cũng được cung cấp.
Từ góc độ môi trường làm việc, tiêu chuẩn 802.11 phân biệt giữa truyền thông không dây trong nhà (trong nhà) và ngoài trời (ngoài trời). Ví dụ, thông tin liên lạc trong nhà có thể được thực hiện trong một tòa nhà văn phòng, khu công nghiệp, cửa hàng hoặc nhà riêng (tức là bất cứ nơi nào chúng không vượt ra ngoài một tòa nhà riêng biệt). Giao tiếp ngoài trời có thể được thực hiện trong khuôn viên trường đại học, sân thể thao hoặc bãi đậu xe (tức là nơi thông tin được truyền giữa các tòa nhà). Tiếp theo, bạn sẽ làm quen với các khía cạnh sau liên quan đến hoạt động của mạng không dây 802.11:
· các thành phần không dây được sử dụng trong mạng IEEE 802.11;
· các phương pháp truy cập trong mạng không dây;
· phương pháp phát hiện lỗi trong quá trình truyền dữ liệu;
· Tốc độ truyền thông được sử dụng trong mạng IEEE 802.11;
· phương pháp bảo mật;
· sử dụng xác thực khi mất kết nối;
· Cấu trúc liên kết mạng IEEE 802.11;
· sử dụng mạng cục bộ không dây đa cell.
Các thành phần mạng không dây
Truyền thông không dây thường bao gồm ba thành phần chính: một bo mạch đóng vai trò là bộ thu và phát (bộ thu phát), điểm truy cập và ăng-ten.
Bo mạch thu phát được gọi là bộ điều hợp mạng không dây(NIC không dây, WNIC), hoạt động ở cấp độ Vật lý và Liên kết của mô hình OSI. Hầu hết các bộ điều hợp này đều tương thích với Đặc tả giao diện mạng, NDIS (Microsoft) và Giao diện liên kết dữ liệu mở, ODI (Novell). Như bạn đã biết từ Chương 5, Cả hai thông số kỹ thuật này đều cho phép nhiều giao thức được truyền qua mạng và được sử dụng để liên lạc với máy tính và hệ điều hành của nó với bộ điều hợp WNIC.
Truy cập Thinka(điểm truy cập) là một thiết bị được kết nối với mạng cáp và cung cấp khả năng truyền dữ liệu không dây giữa các bộ điều hợp WNIC và mạng này. Như đã nêu trong chương 4,Điểm truy cập thường là một cây cầu. Nó có thể có một hoặc nhiều giao diện mạng thuộc các loại sau, cho phép nó được kết nối với mạng cáp:
· 100BaseTX, 100BaseT, 100BaseT2 và 100BaseT4;
Khuyên bảo
Một số nhà cung cấp mạng không dây hiện cung cấp các điểm truy cập có khả năng của bộ định tuyến.
Anten là thiết bị gửi (phát) và nhận sóng vô tuyến. Cả bộ điều hợp WNIC và điểm truy cập đều được trang bị ăng-ten. Hầu hết các ăng-ten mạng không dây đều có tính định hướng hoặc đa hướng.
Khuyên bảo
Khi mua thiết bị 802.11, hãy xem liệu chúng có được chứng nhận bởi Liên minh tương thích Ethernet không dây (WECA), đại diện cho hơn 150 công ty thiết bị không dây hay không. Thông tin thêm về liên minh này có thể được tìm thấy trên trang web www. Wi- fi. com.
Anten định hướng
Ăng-ten định hướng gửi các chùm sóng vô tuyến theo một hướng chính thường có thể khuếch đại tín hiệu bức xạ ở mức độ lớn hơn ăng-ten đa hướng. Mức khuếch đại của tín hiệu phát ra được gọi là nhận được(nhận được). Trong mạng không dây, ăng-ten định hướng thường được sử dụng để truyền sóng vô tuyến giữa các ăng-ten đặt trên hai tòa nhà và được kết nối với các điểm truy cập (Hình 9.2). Trong cấu hình này, ăng-ten định hướng cung cấp khả năng truyền dẫn trên khoảng cách xa hơn so với ăng-ten đa hướng, vì nó có khả năng phát ra tín hiệu mạnh hơn (mức tăng cao) theo một hướng. Nhìn vào hình. 9.2, xin lưu ý rằng trên thực tế, ăng-ten phát ra tín hiệu không chỉ theo một hướng, vì một phần tín hiệu bị phân tán sang hai bên.
Ghi chú
Để làm quen với các thành phần của mạng không dây, hãy hoàn thành Bài thực hành 9-3. Ngoài ra, Bài tập thực hành 9-4 và 9-5 sẽ hướng dẫn bạn cách cài đặt bộ điều hợp WNIC trên Windows 2000 và Windows XP Professional. Trong Thực hành 9-6, bạn sẽ học cách cài đặt bộ điều hợp trên hệ thống Red Hat Linux. 7. x.
Anten đa hướng
Ăng-ten đa hướng phát ra sóng vô tuyến theo mọi hướng. Vì tín hiệu bị phân tán nhiều hơn so với ăng-ten định hướng nên nó có thể sẽ có độ lợi ít hơn. Trong mạng không dây, ăng-ten đa hướng thường được sử dụng trong mạng trong nhà, nơi có sự kết hợp liên tục của người dùng và tín hiệu phải được gửi và nhận theo mọi hướng. Ngoài ra, các mạng như vậy thường không yêu cầu mức tăng tín hiệu cao như mạng ngoài trời vì khoảng cách giữa các thiết bị không dây trong nhà ngắn hơn nhiều. Trong bộ lễ phục. Hình 9.3 thể hiện một mạng không dây sử dụng anten đa hướng
Cơm. 9.3. Anten đa hướng
Bộ chuyển đổi WNIC dành cho các thiết bị di động (chẳng hạn như máy tính xách tay, máy tính bỏ túi và máy tính bảng) có thể được trang bị một mạch ăng-ten đa hướng nhỏ. Điểm truy cập cho mạng cục bộ trong nhà có thể có ăng-ten đa hướng có thể tháo rời hoặc ăng-ten được kết nối với điểm truy cập qua cáp. Điểm truy cập cho mạng ngoài trời kết nối hai tòa nhà thường có ăng-ten có mức tăng cao được kết nối với điểm truy cập qua cáp.
Các phương pháp truy cập trong mạng không dây
Chuẩn 802.11 cung cấp hai phương thức truy cập: truy cập theo thứ tự ưu tiên và đa truy cập cảm nhận sóng mang có tránh xung đột. Cả hai phương pháp này đều hoạt động ở lớp Liên kết dữ liệu.
sử dụng truy cập theo thứ tự ưu tiên(điểm truy cập dựa trên mức độ ưu tiên cũng có chức năng như một điều phối viên điểm, chỉ định khoảng thời gian không xung đột trong đó các trạm (ngoài chính điều phối viên) không thể truyền phát nếu không liên hệ với điều phối viên trước. Trong thời gian này, điều phối viên sẽ thẩm vấn từng trạm một. Nếu một số trạm gửi một gói ngắn cho biết rằng nó cần được thăm dò vì nó có một thông báo cần truyền, điều phối viên điểm sẽ đặt cuộc thăm dò của nó trên trạm đó. Nếu một trạm không được thăm dò, điều phối viên sẽ gửi cho nó một khung báo hiệu cho biết phải đợi bao lâu trước khi giai đoạn tiếp theo bắt đầu mà không có xung đột. Trong trường hợp này, các đài có trong bảng câu hỏi lần lượt nhận được quyền thực hiện liên lạc. Khi tất cả các trạm này đã nhận được cơ hội truyền dữ liệu, giai đoạn tiếp theo sẽ ngay lập tức được thiết lập mà không có xung đột, trong đó điều phối viên sẽ thăm dò lại trạm, xác định xem các trạm đang chờ cơ hội truyền có nên được đưa vào bảng câu hỏi hay không.
Truy cập dựa trên mức độ ưu tiên dành cho các liên lạc yêu cầu độ trễ thấp trong việc truyền thông tin. Những loại hình liên lạc này thường bao gồm hội nghị thoại, video và video—các ứng dụng hoạt động tốt nhất khi chạy liên tục. Theo chuẩn 802.11, việc truy cập theo thứ tự ưu tiên còn được gọi là chức năng phối hợp điểm
Thường được sử dụng trong các mạng không dây đa truy cập có kiểm soátnhược điểm của người vận chuyển và tránh xung đột(Carrier Sense Multiple Access with Collision Tránh tránh, CSMA/CA), còn được gọi là chức năng phối hợp phân phối(chức năng phối hợp phân phối). Trong trường hợp này, trạm đang chờ truyền sẽ lắng nghe tần số liên lạc và xác định mức độ chiếm dụng của nó bằng cách kiểm tra mức chỉ báo cường độ tín hiệu máy thu (RSSI). Tại thời điểm thứ 14, khi tần số phát rảnh, rất có thể xảy ra xung đột giữa hai trạm muốn bắt đầu truyền đồng thời. Ngay khi tần số truyền được giải phóng! mỗi trạm đợi một vài giây (số giây được xác định bởi tham số DIPS) để đảm bảo rằng tần số không hoạt động. DIFS là tên viết tắt của thuật ngữ Không gian trong khung của chức năng phối hợp phân tán, xác định thời gian chờ bắt buộc được xác định trước (độ trễ).
Nếu các trạm chờ trong khoảng thời gian được chỉ định bởi khoảng DIFS thì khả năng xảy ra xung đột giữa các trạm sẽ giảm do mỗi trạm yêu cầu truyền có thời gian trễ (thời gian trễ) khác nhau được tính toán trước khi trạm kiểm tra lại việc chiếm dụng tần số truyền. Nếu tần số vẫn còn trống thì trạm có thời gian trễ tối thiểu sẽ bắt đầu truyền. Nếu tần số bận thì trạm yêu cầu truyền sẽ đợi cho đến khi tần số rảnh, sau đó nó sẽ không hoạt động trong thời gian trễ đã được tính toán.
Khi xác định thời gian trễ, khoảng thời gian của khoảng thời gian xác định trước được nhân với một số ngẫu nhiên. Khoảng thời gian là một giá trị được lưu trữ trong Cơ sở thông tin quản lý (MIB) có sẵn tại mỗi trạm. Giá trị số ngẫu nhiên dao động từ 0 đến kích thước cửa sổ xung đột tối đa, cũng được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu thông tin điều khiển trạm. Do đó, thời gian chờ duy nhất được xác định cho mỗi trạm chờ truyền, cho phép các trạm tránh xung đột.
Xử lý lỗi đường truyền
Thông tin liên lạc không dây phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, độ chói của mặt trời, thông tin liên lạc không dây khác, chướng ngại vật tự nhiên và các nguồn gây nhiễu khác. Tất cả những sự can thiệp này có thể cản trở việc tiếp nhận dữ liệu thành công. Chuẩn 802.11 cung cấp yêu cầu tự động chosự lặp lại(yêu cầu lặp lại tự động, ARQ), cho phép bạn tính đến khả năng xảy ra lỗi truyền.
Khi sử dụng yêu cầu ARQ, nếu trạm đã gửi gói không nhận được xác nhận (ACK) từ trạm đích thì nó sẽ tự động truyền lại gói. Số lần trạm truyền thực hiện lại trước khi xác định rằng gói không thể được gửi đi tùy thuộc vào kích thước của gói. Mỗi trạm lưu trữ hai giá trị: kích thước gói tin ngắn tối đa và kích thước gói tin dài. Ngoài ra, còn có hai tham số bổ sung: số lần lặp lại để gửi gói Ngắn và số lần lặp lại cho gói dài. Phân tích tất cả các giá trị này cho phép trạm quyết định có nên dừng truyền lại một gói nhất định hay không.
Như một ví dụ về xử lý lỗi bằng cách sử dụng các yêu cầu ARQ, hãy xem xét một trạm có gói ngắn có độ dài tối đa là 776 byte và số lần thử lại cho một gói ngắn là 10. Giả sử rằng trạm truyền một gói có độ dài bằng 608 byte nhưng không nhận được xác nhận từ trạm nhận. Trong trường hợp này, trạm phát sẽ truyền lại gói này 10 lần trong trường hợp không có xác nhận. Sau 10 lần thử không thành công (tức là không nhận được xác nhận), trạm sẽ ngừng truyền gói này.
Tỷ giá chuyển khoản
Tốc độ truyền và tần số tương ứng của mạng 802.11 được xác định bởi hai tiêu chuẩn: 802.11a và 802.1111b. Tốc độ truyền thông được chỉ định trong các tiêu chuẩn này đề cập đến Lớp vật lý của mô hình OSI.
Đối với các mạng không dây hoạt động ở băng tần 5 GHz, chuẩn 802.11 cung cấp tốc độ dữ liệu sau:
· 6 Mbit/s;
· 24 Mbit/s;
· 9 Mbit/s;
· 36 Mbit/s; "
· 12 Mbit/s;
· 48 Mbit/s;
· 18Mbit/s;
· 54 Mbit/s.
Ghi chú
Tất cả các thiết bị tuân theo chuẩn 802.11a phải hỗ trợ tốc độ 6, 12 và 24 Mbps. Tiêu chuẩn 802. PA được triển khai ở lớp Vật lý của mô hình OSI và để truyền tín hiệu thông tin bằng sóng vô tuyến cung cấp cho việc sử dụng ghép kênh trực giao của các kênh tách biệtTính thường xuyên(Ghép kênh phân chia tần số trực giao, OFDM). Sử dụng phương pháp ghép kênh này, dải tần 5 GHz được chia thành 52 sóng mang con (52 kênh con). Dữ liệu được phân chia giữa các sóng mang con này và được truyền đồng thời trên tất cả 52 sóng mang con. Việc truyền như vậy được gọi là song song. Bốn sóng mang con được sử dụng để điều khiển thông tin liên lạc và 48 sóng mang con mang dữ liệu. Chuẩn 802.11b được sử dụng ở dải tần 2,4 GHz và cung cấp tốc độ liên lạc sau: "
· 1 Mbit/s;
· 10Mbit/s;
· 2 Mbit/s;
· 11Mbps.
Ghi chú
Tại thời điểm viết bài, một phần mở rộng của chuẩn 802.11b, được gọi là 802.11d, dự kiến sẽ được phê duyệt. Chuẩn 802.11d cho phép truyền dữ liệu ở băng tần 2,4 GHz với tốc độ lên tới 54 Mbit/s.
Sử dụng chuẩn 802.11b điều chế trình tự trực tiếpvà phổ mở rộng(Điều chế trải phổ chuỗi trực tiếp, DSSS), là phương pháp truyền tín hiệu thông tin bằng sóng vô tuyến và thuộc lớp Vật lý. Với điều chế DSSS, dữ liệu được phân phối giữa một số kênh (tổng cộng lên tới 14 kênh), mỗi kênh chiếm một băng tần 22 MHz. Số lượng kênh chính xác và tần số của chúng phụ thuộc vào quốc gia nơi việc liên lạc được thực hiện. Ở Canada và Mỹ, 11 kênh được sử dụng ở băng tần 2,4 GHz. Ở châu Âu, số lượng kênh là 13, ngoại trừ Pháp chỉ sử dụng 4 kênh. Tín hiệu thông tin được truyền lần lượt đến các kênh và được khuếch đại đến giá trị đủ để vượt quá mức nhiễu.
Tại thời điểm viết bài, 802.11a cung cấp tốc độ nhanh hơn 802.11b. Tuy nhiên, việc tăng tốc độ đạt được bằng cách giảm khoảng cách làm việc. Hiện tại, các thiết bị 802.11a có thể truyền dữ liệu trong khoảng cách lên tới 18 m, trong khi các thiết bị 802.11b có khả năng hoạt động ở khoảng cách lên tới 90 m, điều này có nghĩa là nếu bạn sử dụng các thiết bị 802.Na thì sẽ tăng tổng diện tích làm việc của các thiết bị liên lạc, bạn sẽ cần mua thêm điểm truy cập.
Ngoài tốc độ, ưu điểm của chuẩn 802.Pa là tổng dải tần có sẵn cho nó trong dải 0,825 GHz lớn gần gấp đôi dải tần trong dải 0,4835 GHz của chuẩn 802.11b. Điều này có nghĩa là nhiều dữ liệu hơn có thể được truyền đi trong quá trình phát sóng, vì dải tần càng rộng thì càng có nhiều kênh thông tin mà dữ liệu nhị phân được truyền đi.
Đối với các ứng dụng yêu cầu nhiều băng thông hơn (chẳng hạn như thoại và video), hãy lên kế hoạch sử dụng thiết bị 802. Ngoài ra, hãy cân nhắc sử dụng các thiết bị như vậy trong trường hợp có nhiều người dùng trong một khu vực nhỏ (chẳng hạn như phòng máy tính). Băng thông cao hơn sẽ cho phép tất cả các máy khách trên mạng hoạt động tốt hơn và nhanh hơn.
Phạm vi của các thiết bị 802.11b bao gồm những cấu hình trong đó băng thông cao không quá quan trọng (ví dụ: đối với truyền thông chủ yếu dành cho truyền dữ liệu). Ngoài ra, 802.11b rất phù hợp cho các dự án có ngân sách thấp vì nó yêu cầu ít điểm truy cập hơn 802.11a. Điều này là do chuẩn 802.11a cung cấp vùng làm việc rộng hơn (lên tới 90 m so với 18 m mà chuẩn 802.11a cho phép). Hiện tại, tiêu chuẩn 802.11b được sử dụng thường xuyên hơn 802.11a, vì các mạng dựa trên nó rẻ hơn để triển khai và phạm vi thiết bị dành cho nó được đại diện rộng rãi hơn trên thị trường (hơn nữa, việc sản xuất chúng đã được bắt đầu sớm hơn). ). Các đặc tính của chuẩn 802.11a và 802.11b được trình bày trong bảng. 9.1.
Bảng 9.1. Đặc điểm của chuẩn 802.11a và 802.11b
|
802.11a |
802.11b |
|
|
Tần số hoạt động | ||
|
Tốc độ làm việc (vượt qua băng tầnKaniya) |
6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s |
1, 2, 10, 11 Mbit/s |
|
phương pháp cộng sảncation |
Ghép kênh trải phổ phân chia theo tần số trực giao (OFDM) |
DSSS điều chế trình tự trực tiếp |
|
Khoảng cách làm việc tối đa hiện tại | ||
|
Chi phí thực tếý kiến |
Tương đối cao do cần có thêm điểm truy cập |
Tương đối thấp do sử dụng ít điểm truy cập |
Phương pháp bảo mật
Bảo mật trong mạng không dây cũng quan trọng như trong mạng cáp. Chuẩn 802.11 cung cấp hai cơ chế bảo mật: xác thực hệ thống mở và xác thực khóa chung. Khi sử dụng xác thực hệ thống mở, bất kỳ hai trạm nào cũng có thể xác thực lẫn nhau. Trạm phát chỉ cần gửi yêu cầu xác thực đến trạm mục tiêu hoặc điểm truy cập. Nếu trạm mục tiêu chấp nhận yêu cầu, quá trình xác thực sẽ hoàn tất. Phương thức xác thực này không cung cấp đủ bảo mật và bạn nên lưu ý rằng nhiều thiết bị của nhà sản xuất sử dụng nó làm mặc định.
Cung cấp sự bảo vệ tốt hơn nhiều xác thực khóa chia sẻ(xác thực khóa chia sẻ), vì nó thực hiện Có dây Tương đương Prichỗ trống (WEP). Với cơ chế bảo mật này, hai trạm (ví dụ: bộ điều hợp WNIC và điểm truy cập) hoạt động với cùng một khóa mã hóa do dịch vụ WEP tạo ra. Khóa mã hóa WEP là khóa 40 hoặc 104 bit có thêm thông tin kích hoạt và tổng kiểm tra, dẫn đến tổng chiều dài khóa là 64 hoặc 104 bit.
Khi sử dụng xác thực khóa chung và WEP, một trạm sẽ liên hệ với trạm khác bằng yêu cầu xác thực. Trạm thứ hai gửi lại một số yêu cầu văn bản đặc biệt. Trạm đầu tiên mã hóa nó bằng khóa mã hóa WEP và gửi văn bản mã hóa đến trạm thứ hai, trạm này sẽ giải mã nó bằng cùng một khóa WEP và so sánh văn bản kết quả với yêu cầu văn bản được gửi ban đầu. Nếu cả hai văn bản đều khớp nhau, trạm thứ hai sẽ xác thực trạm thứ nhất và quá trình liên lạc sẽ tiếp tục.
Sử dụng xác thực khi mất kết nối
Một chức năng khác của xác thực là ngắt kết nối sau khi phiên giao tiếp kết thúc. Quá trình xác thực lỗi kết nối rất quan trọng vì hai trạm giao tiếp không thể vô tình bị ngắt kết nối bởi một trạm chưa được xác thực khác. Kết nối giữa hai trạm bị hỏng nếu một trong số chúng gửi thông báo lỗi xác thực. Trong trường hợp này, liên lạc ngay lập tức dừng lại.
Cấu trúc liên kết mạngIEEE 802.11
Chuẩn 802.11 cung cấp hai cấu trúc liên kết chính. Đơn giản nhất là cấu trúc liên kết với một tập hợp các dịch vụ cơ bản độc lập(Cấu trúc liên kết Bộ dịch vụ cơ bản độc lập (IBSS)), được hình thành bởi hai hoặc nhiều trạm liên lạc không dây có thể liên lạc với nhau. Loại mạng này có phần khó đoán vì các đài mới thường xuất hiện một cách bất ngờ. Cấu trúc liên kết IBSS được hình thành bằng cách liên lạc ngang hàng (bằng nhau) tùy ý giữa các bộ điều hợp WNIC của từng máy tính (Hình 9.4).
So với cấu trúc liên kết IBSS, cấu trúc liên kết siêu(Cấu trúc liên kết bộ dịch vụ mở rộng (ESS)) có vùng dịch vụ lớn vì nó có một hoặc nhiều điểm truy cập. Dựa trên cấu trúc liên kết ESS, bạn có thể tạo một mạng nhỏ, vừa hoặc lớn và có ý nghĩa! mở rộng vùng truyền thông không dây. Cấu trúc liên kết ESS được hiển thị trong Hình 2. 9,5.
Nếu bạn đang sử dụng các thiết bị tương thích 802.11, cấu trúc liên kết mạng và IBSS có thể dễ dàng chuyển đổi thành mạng dựa trên cấu trúc liên kết ESS. Tuy nhiên, không nên đặt các mạng có cấu trúc liên kết khác nhau gần đó vì liên lạc IBSS ngang hàng hoạt động không ổn định khi có các điểm truy cập được sử dụng trong mạng ESS. Thông tin liên lạc trong mạng ESS cũng có thể bị gián đoạn. "
Khuyên bảo
Để biết thêm thông tin về tiêu chuẩn IEEE 802.11, hãy truy cập trang web của IEEE tại www. ieee. org. Bản sao hoàn chỉnh của tiêu chuẩn này có thể được đặt hàng từ trang web này.
Mạng LAN không dây đa lưới
Khi một mạng dựa trên cấu trúc liên kết ESS sử dụng hai hoặc nhiều điểm truy cập, mạng sẽ trở thành địa phương không dây đa cellmạng mới(Mạng LAN không dây nhiều cell). Vùng quảng bá xung quanh một điểm nhất định trong cấu trúc liên kết như vậy được gọi là tế bào(tế bào). Ví dụ: nếu một mạng trong nhà bên trong tòa nhà có năm điểm truy cập thì có năm ô trong mạng này. Ngoài ra, nếu tất cả năm ô được cấu hình giống hệt nhau (cùng tần số hoạt động, cùng tốc độ truyền và cài đặt bảo mật chung), thì máy tính cá nhân hoặc thiết bị cầm tay được trang bị bộ điều hợp WNIC có thể được di chuyển từ ô này sang ô khác. Quá trình này được gọi là chuyển vùng(chuyển vùng).
Như một ví dụ về chuyển vùng trong cấu trúc liên kết ESS không dây, hãy xem xét một khoa đại học đã triển khai mạng không dây với năm điểm truy cập được liên kết với các ô được đánh số I đến V.1 Ô I có thể thuộc về một thư viện. Ô II và III có thể bao phủ khu vực văn phòng khoa. Ô IV có thể được đặt tại phòng hành chính và Ô V có thể được đặt trong phòng thí nghiệm giảng dạy. Nếu tất cả các ô được cấu hình giống hệt nhau, bất kỳ sinh viên, giảng viên hoặc nhân viên văn phòng nào cũng có thể di chuyển máy tính xách tay được trang bị bộ điều hợp WNIC từ ô này sang ô khác trong khi vẫn duy trì quyền truy cập vào mạng của bộ phận. Mặc dù chuẩn 802.11 không cung cấp thông số kỹ thuật cho giao thức chuyển vùng nhưng các nhà sản xuất thiết bị không dây đã phát triển một giao thức như vậy được gọi là Chôn cất- Truy cập Điểm Giao thức (IAPP), mà ở những điểm chính của nó đáp ứng tiêu chuẩn này. Giao thức IAPP cho phép trạm di động di chuyển giữa các ô mà không mất kết nối với mạng. Để đảm bảo liên lạc với chuyển vùng IAPP, chúng tôi đóng gói các giao thức UDP và IP.
Ghi chú
Như bạn đã biết từ Chương 6, Giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP) là giao thức không kết nối có thể được sử dụng cùng với IP thay vì TCP, là giao thức hướng kết nối.
Giao thức IAPP cho phép bạn thông báo cho các điểm truy cập hiện có rằng một thiết bị mới đang kết nối với mạng và cũng cho phép các điểm truy cập lân cận trao đổi thông tin cấu hình với nhau. Ngoài ra, giao thức cho phép một số điểm truy cập liên lạc với trạm di động để tự động truyền thông tin về kết nối ban đầu (bao gồm mọi dữ liệu đang chờ được gửi đến điểm truy cập khác trong trường hợp trạm di động di chuyển từ một ô được cung cấp bởi điểm truy cập đầu tiên tới một ô được cung cấp bởi điểm truy cập đầu tiên) được liên kết với điểm truy cập thứ hai.
Các công nghệ mạng vô tuyến thay thế
Một số công nghệ truyền thông phổ biến nhất sử dụng sóng vô tuyến bao gồm các công nghệ thay thế sau cho tiêu chuẩn IEEE 802.11:
· Giao thức truy cập không dây chia sẻ HomeRF (SWAP).
Mỗi công nghệ được liệt kê đại diện cho một đặc điểm kỹ thuật mạng không dây và được hỗ trợ bởi các nhà sản xuất cụ thể. Tất cả những công nghệ này sẽ được thảo luận trong các phần sau.
Bluetooth
Bluetooth – là công nghệ truyền thông không dây được mô tả bởi Bluetooth Special Interest Group. Công nghệ này đã thu hút được sự quan tâm của các nhà sản xuất như 3Com, Agere, IBM, Intel, Lucent, Microsoft, Motorola, Nokia và Toshiba. Nó sử dụng nhảy tần ở băng tần 2,4 GHz (2,4-2,4835 GHz) do Ủy ban Truyền thông Liên bang chỉ định cho truyền thông ISM không được cấp phép2. Phương pháp nhảy tần bao gồm việc thay đổi tần số sóng mang (một trong 79 tần số được chọn) cho mỗi gói được truyền. Ưu điểm của phương pháp này là làm giảm khả năng nhiễu lẫn nhau trong trường hợp nhiều thiết bị hoạt động đồng thời.
Khi sử dụng liên lạc nhiều watt, công nghệ Bluetooth cho phép truyền dữ liệu trong khoảng cách lên tới 100 m, nhưng trên thực tế, hầu hết các thiết bị Bluetooth đều hoạt động ở khoảng cách lên tới 9 m. Thông thường, liên lạc không đồng bộ được sử dụng ở tốc độ 57,6 hoặc 721 Kbps . Các thiết bị Bluetooth cung cấp khả năng liên lạc đồng bộ hoạt động ở tốc độ 432,6 Kbps, nhưng những thiết bị như vậy ít phổ biến hơn.
Ứng dụng công nghệ Bluetooth truyền song công có phân chia thời giancăn chỉnh kênh(song công phân chia theo thời gian, TDD), trong đó các gói được truyền theo hướng ngược lại bằng cách sử dụng các khe thời gian. Một chu kỳ truyền có thể sử dụng tối đa năm khe thời gian khác nhau, do đó các gói có thể được gửi và nhận đồng thời. Quá trình này gợi nhớ đến giao tiếp song công. Tối đa bảy thiết bị Bluetooth có thể giao tiếp đồng thời (một số nhà sản xuất tuyên bố rằng công nghệ của họ có thể kết nối tám thiết bị, nhưng điều này không đáp ứng các thông số kỹ thuật). Khi các thiết bị trao đổi thông tin, một trong số chúng sẽ tự động được chọn làm thiết bị chính. Thiết bị này xác định các chức năng điều khiển (ví dụ, đồng bộ hóa khe thời gian và điều khiển chuyển tiếp). Trong tất cả các khía cạnh khác của giao tiếp Bluetooth, nó giống như một mạng ngang hàng.
Khuyên bảo
Để tìm hiểu thêm về công nghệ Bluetooth, hãy truy cập trang web chính thức tại www. Bluetooth. com. Hoàn thành Bài thực hành 9-7, giới thiệu cho bạn trang web Bluetooth, trong đó mô tả các ứng dụng của Blue-tooth cho truyền thông không dây truy cập phổ quát.
HiperLAN
Công nghệ HiperLANđược phát triển ở Châu Âu và hiện có phiên bản thứ hai có tên HiperLAN2. Công nghệ này sử dụng băng tần 5 GHz và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên tới 54 Mbps. Ngoài tốc độ, ưu điểm của HiperLAN2 là khả năng tương thích với truyền thông Ethernet và ATM.
Hỗ trợ công nghệ HiperLAN2 Dữ liệu Mã hóa Tiêu chuẩn (DES) – một tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu được phát triển bởi Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) và ANSI. Nó sử dụng khóa mã hóa công khai, có thể được xem bởi tất cả các trạm mạng cũng như khóa riêng tư. (riêng tư) một khóa chỉ được cấp cho các trạm truyền và nhận. Cả hai khóa đều cần thiết để giải mã dữ liệu.
Công nghệ HiperLAN2 đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), cung cấp mức độ liên lạc đảm bảo cho các loại dịch vụ khác nhau (ví dụ: thoại hoặc video). Điều này có thể thực hiện được do các điểm truy cập quản lý mạng không dây một cách tập trung! truyền thông và lập kế hoạch cho tất cả các phiên chuyển giao thông tin.
Mạng HiperLAN2 hoạt động ở hai chế độ. Chế độ trực tiếp (directlmode) là cấu trúc liên kết mạng ngang hàng (tương tự cấu trúc liên kết 1B58 trong mạng 802.11), chỉ được hình thành bởi các trạm giao tiếp. Chế độ còn lại được gọi là chế độ tập trung vì nó được triển khai trong các mạng lớn, nơi có các điểm truy cập tập trung và quản lý lưu lượng mạng. Phương thức liên lạc cho cả hai chế độ là Song công phân chia theo thời gian (TDD), cùng một công nghệ được sử dụng trong Bluetooth.
Khuyên bảo
Để có cái nhìn sâu hơn về HiperLAN2, hãy truy cập trang web www. người hiperia2. com.
Giao thức truy cập không dây chia sẻ HomeRF (SWAP)(HomeRF) là công nghệ được hỗ trợ bởi các công ty như Motorola, National Semiconductor, Proxim và Siemens. Cái này
công nghệ này hoạt động ở băng tần 2,4 GHz và cung cấp tốc độ mạng lên tới 10 Mbit/s. Nó sử dụng CSMA/CA làm phương thức truy cập (như tiêu chuẩn 802.11) và dành cho các mạng gia đình nơi truyền dữ liệu, giọng nói, video, luồng đa phương tiện và các thông tin khác.
Một ví dụ về cách sử dụng điển hình của công nghệ HomeRF SWAP là mạng không dây kết nối nhiều máy tính cá nhân và cung cấp cho chúng quyền truy cập Internet. Một lĩnh vực ứng dụng khác là triển khai kết nối không dây cho các trung tâm giải trí (ví dụ: để kết nối một số TV và hệ thống âm thanh nổi với nhau). Mạng HomeRF SWAP có thể liên kết nhiều điện thoại với nhau. Nó cũng có thể được sử dụng để cung cấp liên lạc giữa các thiết bị điều khiển trong nhà (chiếu sáng, điều hòa không khí, thiết bị nhà bếp, v.v.). Để đảm bảo an ninh, mạng HomeRF SWAP sử dụng mã hóa dữ liệu 128 bit và mã định danh mạng 24 bit.
Tại thời điểm viết bài, công nghệ HomeRF SWAPS đang được phát triển, cung cấp thông tin liên lạc với tốc độ 25 Mbit/s. Những người tạo ra công nghệ này đang cố gắng tích hợp nó vào TV và máy chủ đa phương tiện để mở rộng khả năng của các hệ thống video phức tạp.
(Khuyên bảo)
Bạn có thể làm quen với HomeRF SWAP chi tiết hơn trên website www. homerf. tổ chức.
Công nghệ mạng sử dụngbức xạ hồng ngoại
Bức xạ hồng ngoại (IR) có thể được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn cho truyền thông mạng. Bạn đã rất quen thuộc với công nghệ này nhờ điều khiển từ xa của TV và âm thanh nổi. Bức xạ hồng ngoại là một tín hiệu điện từ, tương tự như sóng vô tuyến, nhưng tần số của nó gần với phạm vi sóng điện từ nhìn thấy được gọi là ánh sáng khả kiến.
Bức xạ hồng ngoại có thể truyền theo một hướng hoặc theo mọi hướng, với một điốt phát sáng (LED) được sử dụng để truyền và một điốt quang để thu. Bức xạ hồng ngoại thuộc cấp độ Vật lý, tần số là 100 GHz - 1000 THz (terahertz) và bước sóng điện từ nằm trong khoảng từ 700 đến 1000 nanomet (nm, 10 ~ 9).
Giống như sóng vô tuyến, IR có thể là giải pháp chi phí thấp khi không có cáp hoặc khi người dùng di động. Ưu điểm của nó là tín hiệu PC khó bị chặn mà không bị chú ý. Một ưu điểm khác là khả năng chống nhiễu của tín hiệu ICC đối với nhiễu sóng vô tuyến và điện từ. Tuy nhiên, môi trường giao tiếp này cũng có một số nhược điểm đáng kể. Thứ nhất, với truyền thông định hướng, tốc độ truyền dữ liệu không vượt quá 16 Mbit/s và với truyền thông đa hướng, giá trị này nhỏ hơn 1 Mbit/s. Thứ hai, bức xạ hồng ngoại không xuyên qua tường, điều này có thể dễ dàng xác minh bằng cách thử điều khiển TV bằng điều khiển từ xa từ phòng khác. Mặt khác, nhược điểm này lại trở thành ưu điểm, do diện tích phân phối hạn chế nên việc liên lạc sử dụng tín hiệu IR được đảm bảo an toàn hơn. Thứ ba, thông tin liên lạc hồng ngoại có thể bị nhiễu từ các nguồn .
Khuyên bảo
Công nghệ hồng ngoại có thể sử dụng các điểm truy cập để mở rộng khu vực làm việc và tạo ra các mạng lưới lớn.
Khi truyền thông tin bằng bức xạ hồng ngoại khuếch tán, tín hiệu IR được gửi đi sẽ bị phản xạ từ trần nhà, như trong Hình 2. 9.6. Đối với các liên lạc như vậy, có tiêu chuẩn IEEE 802, cung cấp khả năng hoạt động ở khoảng cách từ 9 đến 18 m, tùy thuộc vào độ cao trần nhà (trần càng cao, vùng phủ sóng mạng càng nhỏ). Đối với bức xạ hồng ngoại tán xạ, tiêu chuẩn này xác định tốc độ dữ liệu là 1 và 2 Mbit/s. Các bước sóng của tín hiệu IR khuếch tán được sử dụng trong tiêu chuẩn 802.11R nằm trong phạm vi 850–950 nm (trong toàn bộ phạm vi của tia IR là 700–1000 nm). Để so sánh, ánh sáng khả kiến có dải bước sóng xấp xỉ 400–700 Megahertz. Công suất tín hiệu quang phát ra tối đa theo chuẩn 802.11R là 2 W.
Khuyên bảo
Mặc dù các tín hiệu hồng ngoại phân tán không bị nhiễu sóng vô tuyến và điện từ nhưng cửa sổ trong các tòa nhà có thể gây nhiễu vì các tín hiệu này rất nhạy cảm với các nguồn sáng mạnh. Hãy xem xét các cửa sổ khi thiết kế mạng không dây sử dụng bức xạ hồng ngoại khuếch tán.
Phương thức truyền tín hiệu được tiêu chuẩn IEEE 802.11R sử dụng được gọi là điều chế pha xung(Điều chế vị trí xung, PPM). Theo phương pháp này, giá trị nhị phân của tín hiệu được liên kết với vị trí của xung trong một tập hợp các vị trí có thể có trong phổ bức xạ điện từ. Đối với truyền thông 1 Mbps, chuẩn 802.11R cung cấp 16 vị trí xung có thể có (16-PPM), với mỗi vị trí đại diện cho 4 bit nhị phân. Với tốc độ truyền thông 2 Mbit/s, mỗi xung đại diện cho hai bit và chỉ có bốn vị trí xung có thể có (4-PPM). Xung ở một vị trí nhất định cho biết có một số giá trị và việc không có xung có nghĩa là giá trị đó không tồn tại. PPM là một phương pháp mã hóa ký tự tương tự như mã hóa nhị phân ở chỗ nó chỉ sử dụng số 1 và số 0.
Công nghệ mạng vi sóng
Hệ thống vi sóng hoạt động ở hai chế độ. Các kênh vi sóng mặt đất truyền tín hiệu giữa hai anten parabol định hướng có hình dạng giống như một cái đĩa (Hình 9.7). Việc liên lạc như vậy diễn ra ở dải tần 4-6 GHz và 21-23 GHz và yêu cầu nhà mạng phải có giấy phép từ Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC).
Hệ thống vi sóng vệ tinh truyền tín hiệu giữa ba ăng-ten, một trong số đó được đặt trên vệ tinh của Trái đất (Hình 9.8). Các vệ tinh trong các hệ thống như vậy nằm trong quỹ đạo địa không đồng bộ ở độ cao 35.000 km so với Trái đất. Để một tổ chức sử dụng công nghệ truyền thông như vậy, tổ chức đó phải phóng vệ tinh hoặc thuê kênh từ một công ty cung cấp các dịch vụ đó. Do khoảng cách xa, độ trễ trong phạm vi truyền từ 0,5 đến 5 giây. Việc liên lạc được thực hiện ở dải tần 11–14 GHz, cần phải có giấy phép.
|
|
|
|
Giống như các phương tiện truyền thông không dây khác, công nghệ vi sóng được sử dụng khi hệ thống cáp quá đắt tiền hoặc khi không thể lắp đặt cáp. Các kênh vi sóng mặt đất có thể là một giải pháp tốt khi thiết lập thông tin liên lạc giữa hai tòa nhà lớn trong thành phố. Hệ thống thông tin vệ tinh là cách duy nhất có thể để kết nối các mạng ở các quốc gia khác nhau hoặc trên các châu lục khác nhau, nhưng giải pháp này rất tốn kém.
Truyền thông vi ba có băng thông lý thuyết lên tới 720 Mbit/s và cao hơn, nhưng trên thực tế, tốc độ hiện tại thường nằm trong khoảng 1–10 Mbit/s. Hệ thống thông tin vi sóng có một số hạn chế. Chúng đắt tiền và khó triển khai và vận hành. Chất lượng liên lạc vi sóng có thể bị suy giảm do điều kiện khí quyển, mưa, tuyết, sương mù và nhiễu sóng vô tuyến. Hơn nữa, tín hiệu vi sóng có thể bị chặn nên việc xác thực và mã hóa có tầm quan trọng đặc biệt khi sử dụng phương tiện truyền dẫn này.
Dựa trên mạng không dâyvệ tinh quỹ đạo trái đất thấp
Các vệ tinh viễn thông có quỹ đạo ở khoảng cách khoảng 30.000 km so với Trái đất. Do khoảng cách lớn của các vệ tinh này và sự nhiễu loạn ở tầng trên của khí quyển, độ trễ trong việc truyền tín hiệu có thể xảy ra, điều này không thể chấp nhận được đối với các hoạt động liên lạc có yêu cầu cao đối với thông số liên lạc này (bao gồm cả việc truyền dữ liệu nhị phân và đa phương tiện).
Hiện nay có một số công ty đang phát triển quỹ đạo thấpvệ tinh(Vệ tinh quỹ đạo Trái đất thấp (LEO)), có quỹ đạo ở khoảng cách 700 đến 1600 km tính từ bề mặt Trái đất, điều này sẽ tăng tốc độ truyền tín hiệu hai chiều. Do quỹ đạo thấp hơn, các vệ tinh LEO bao phủ các khu vực nhỏ hơn và do đó cần khoảng ba mươi vệ tinh LEO để bao phủ hoàn toàn bề mặt hành tinh. Teledesic, Motorola và Boeing hiện đang phát triển một mạng lưới các vệ tinh như vậy để cung cấp Internet và các dịch vụ mạng toàn cầu khác ở mọi nơi trên Trái đất. Người dùng tương tác với các vệ tinh LEO bằng cách sử dụng ăng-ten và thiết bị giải mã tín hiệu đặc biệt. Bắt đầu từ năm 2005, vệ tinh LEO có thể được sử dụng trong các lĩnh vực sau:
Phát sóng truyền thông Internet; tiến hành hội nghị video hành tinh;
· học từ xa;
· Các phương tiện truyền thông khác (truyền giọng nói, video và dữ liệu).
Tốc độ liên lạc dựa trên các vệ tinh LEO dự kiến sẽ dao động từ 128 Kbps đến 100 Mbps cho các luồng ngược dòng (tới vệ tinh) và lên tới
720 Mbit/s cho luồng hạ lưu (từ vệ tinh). Các vệ tinh LEO sử dụng tần số cực cao đã được Ủy ban Truyền thông Liên bang tại Hoa Kỳ và các tổ chức tương tự ở các nơi khác nhau trên thế giới phê duyệt. Phổ điện từ của thông tin liên lạc sử dụng vệ tinh LEO cũng được ITU phê duyệt. Tần số hoạt động nằm trong khoảng 28,6–29,1 GHz đối với các kênh đường lên và 18,8–19,3 GHz đối với các kênh đường lên. các kênh hạ lưu. Khi mạng này hoạt động (kiến trúc mạng được hiển thị trong Hình 9.9), chẳng hạn, người quản lý dự án ở Boston sẽ có thể hội nghị truyền hình hoặc trao đổi các tệp nhị phân quan trọng với một nhà nghiên cứu sống trong một túp lều trên núi ở Wyoming và một trang trại gia súc. chủ sở hữu ở Argentina sẽ có thể liên hệ với dữ liệu nông nghiệp từ mạng lưới Đại học Bắc Carolina (Colorado). (Hoàn thành phần Thực hành 9-8 để biết thêm thông tin về cách sử dụng vệ tinh LEO để xây dựng mạng.)
Bản tóm tắt
1 Công nghệ mạng không dây hiện đại sử dụng sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, sóng vi ba và vệ tinh có quỹ đạo thấp.
2 Cơ sở của mạng không dây là các thử nghiệm với truyền thông vô tuyến gói, được thực hiện từ lâu bởi các nhà khai thác vô tuyến nghiệp dư.
3 Hiện nay, mạng không dây được sử dụng ở nhiều khu vực (ví dụ khi khó triển khai mạng cáp). Ngoài ra, các mạng như vậy còn giảm chi phí lắp đặt mạng và cung cấp khả năng kết nối với máy tính di động.
4 Công nghệ liên lạc vô tuyến thường sử dụng liên lạc theo đường thẳng truyền từ điểm này đến điểm khác dọc theo bề mặt Trái đất (thay vì để tín hiệu vô tuyến bật ra khỏi bầu khí quyển Trái đất). Những công nghệ như vậy cũng sử dụng thông tin liên lạc trải phổ, trong đó sóng vô tuyến được truyền qua một số tần số lân cận.
5 Tiêu chuẩn IEEE 802.11 hiện đang được sử dụng trong nhiều loại mạng vô tuyến. Tiêu chuẩn này có ba thành phần chính: bộ điều hợp mạng không dây (WNIC), điểm truy cập và ăng-ten. Có hai tiêu chuẩn (802.11a và 802.11b) xác định tốc độ truyền thông tuân theo tiêu chuẩn 802.11. Một tiêu chuẩn mới đang được giới thiệu - 802.11g, là một phần mở rộng của tiêu chuẩn 802.11b.
6 lựa chọn thay thế phổ biến cho 802.11 bao gồm Bluetooth, HiperLAN và Giao thức truy cập không dây chia sẻ HomeFR.
7 Chuẩn 802.11R sử dụng bức xạ hồng ngoại khuếch tán (IR) để xây dựng các mạng nhỏ, tương đối an toàn đặt tại các văn phòng hoặc khu vực làm việc khá hạn chế.
8 Mạng vi ba tồn tại ở hai loại: mạng dựa trên các kênh vi sóng mặt đất và mạng vệ tinh. Tất nhiên, mạng lưới vệ tinh có thể rất tốn kém do chi phí phóng vệ tinh lên vũ trụ rất cao.
9 Mạng vệ tinh Quỹ đạo Trái đất thấp (LEO) sử dụng một chòm sao vệ tinh ở quỹ đạo rất thấp phía trên Trái đất, dẫn đến độ trễ truyền tín hiệu thấp hơn đáng kể so với liên lạc vệ tinh thông thường. Khi các mạng dựa trên vệ tinh LEO được triển khai, khả năng kết nối mạng sẽ có sẵn ở mọi nơi trên hành tinh.
10 Trong bảng. 9.2 liệt kê những ưu điểm và nhược điểm của truyền thông mạng sử dụng sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại và sóng vi ba.
Bảng 9.2. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ truyền thông không dây
|
Sóng radio |
bức xạ hồng ngoại |
Sóng vi sóng |
Vệ tinh quỹ đạo thấp |
|
|
Thuận lợi |
Một giải pháp thay thế rẻ tiền cho những trường hợp khó thực hiện truyền thông qua cáp. Một trong những phương tiện triển khai viễn thông di động Thường không yêu cầu cấp phép. |
Tín hiệu khó bị chặn mà không được chú ý. |
Một giải pháp thay thế rẻ tiền cho những trường hợp khó thực hiện liên lạc bằng cáp, đặc biệt là trên khoảng cách xa. Kênh vi sóng mặt đất ở khoảng cách xa có thể rẻ hơn đường dây viễn thông thuê |
Có thể nằm phía trên Trái đất khi tạo mạng lưới toàn cầu. Chúng không tạo ra độ trễ trong việc truyền tín hiệu như vệ tinh địa đồng bộ. |
|
sai sót |
Có thể không đáp ứng yêu cầu mạng tốc độ cao. Chịu sự can thiệp từ các mạng di động, quân sự, thông thường và các nguồn tín hiệu vô tuyến khác. Chịu sự can thiệp tự nhiên. |
Có thể không phù hợp với truyền thông tốc độ cao. Chịu sự can thiệp từ các nguồn ánh sáng bên ngoài. Không truyền qua tường. Phạm vi thiết bị được cung cấp nhỏ hơn so với các loại mạng không dây khác |
Có thể không phù hợp với truyền thông tốc độ cao Đường trong lắp đặt và vận hành. Chịu sự nhiễu loạn tự nhiên (mưa, tuyết, sương mù) và nhiễu sóng vô tuyến, đồng thời cũng phụ thuộc vào điều kiện khí quyển. |
Sẽ chỉ có vào năm 2005 |
Bài viết thảo luận về ba công nghệ truyền dữ liệu không dây, những cái tên quen thuộc với mọi người: ZigBee, BlueTooth và Wi-Fi, đồng thời cung cấp các lĩnh vực có thể sử dụng và đề xuất lựa chọn công nghệ cho một tác vụ cụ thể.
Công nghệ không dây BlueTooth
Công nghệ BlueTooth (chuẩn IEEE 802.15) là công nghệ đầu tiên cho phép tổ chức mạng cá nhân không dây (WPAN - Wireless Personal Network). Nó cho phép truyền dữ liệu và giọng nói trong khoảng cách ngắn (10–100 m) trong dải tần 2,4 GHz không được cấp phép và kết nối PC, điện thoại di động và các thiết bị khác khi không có đường truyền.
BlueTooth có nguồn gốc từ sự ra đời của Ericsson, hãng đã bắt đầu phát triển một công nghệ truyền thông mới vào năm 1994. Ban đầu, mục tiêu chính là phát triển giao diện vô tuyến năng lượng thấp, chi phí thấp cho phép liên lạc giữa điện thoại di động và tai nghe không dây. Tuy nhiên, sau đó, công việc phát triển giao diện vô tuyến đã phát triển suôn sẻ thành việc tạo ra một công nghệ mới.
Trong thị trường viễn thông cũng như thị trường máy tính, sự thành công của công nghệ mới được đảm bảo bởi các công ty sản xuất hàng đầu quyết định tính khả thi và lợi ích kinh tế của việc tích hợp công nghệ mới vào các phát triển mới của họ. Vì vậy, để đảm bảo một tương lai tốt đẹp và sự phát triển hơn nữa cho đứa con tinh thần của mình, vào năm 1998, Ericsson đã tổ chức tập đoàn BlueTooth SIG (Nhóm lợi ích đặc biệt), được giao các nhiệm vụ sau:
- phát triển hơn nữa công nghệ BlueTooth;
- thúc đẩy công nghệ mới trên thị trường viễn thông.
Tập đoàn BlueTooth SIG bao gồm các công ty như Ericsson, Nokia, 3COM, Intel, National Semiconductor.
Sẽ là hợp lý khi cho rằng các bước đầu tiên được tập đoàn BlueTooth SIG thực hiện là tiêu chuẩn hóa công nghệ mới với mục tiêu tương thích giữa các thiết bị BlueTooth do các công ty khác nhau phát triển. Điều này đã được thực hiện. Vì mục đích này, các thông số kỹ thuật đã được phát triển để mô tả chi tiết các phương pháp sử dụng tiêu chuẩn mới và đặc điểm của các giao thức truyền dữ liệu.
Kết quả là ngăn xếp giao thức truyền dữ liệu không dây BlueTooth đã được phát triển (Hình 1).
Cơm. 1. Ngăn xếp giao thức Bluetooth
Công nghệ BlueTooth hỗ trợ cả kết nối điểm-điểm và điểm-đa điểm. Hai hoặc nhiều thiết bị sử dụng cùng một kênh sẽ tạo thành một piconet. Một trong các thiết bị hoạt động với tư cách là thiết bị chính (chính) và phần còn lại - với tư cách là thiết bị cấp dưới (nô lệ). Một piconet đơn có thể có tối đa bảy nô lệ đang hoạt động, với các nô lệ còn lại ở trạng thái "đậu", vẫn được đồng bộ hóa với chủ. Các piconet tương tác tạo thành một “mạng phân tán” (scatternet).
Chỉ có một thiết bị chính trong mỗi piconet, nhưng các thiết bị phụ có thể là một phần của các piconet khác nhau. Ngoài ra, thiết bị chính của một piconet có thể là thiết bị phụ ở một piconet khác (Hình 2).
Cơm. 2. Piconet với các thiết bị phụ. a) với một thiết bị phụ. b) một số. c) mạng phân tán
Kể từ khi các mô-đun BlueTooth đầu tiên được tung ra thị trường, việc sử dụng rộng rãi chúng trong các ứng dụng mới đã bị cản trở do việc triển khai phần mềm phức tạp của ngăn xếp giao thức BlueTooth. Nhà phát triển phải triển khai độc lập quyền kiểm soát mô-đun BlueTooth và phát triển các cấu hình xác định sự tương tác của mô-đun với các thiết bị BlueTooth khác bằng cách sử dụng các lệnh giao diện bộ điều khiển máy chủ (HCI - Giao diện bộ điều khiển máy chủ). Sự quan tâm đến công nghệ BlueTooth ngày càng tăng, ngày càng có nhiều công ty phát triển các thành phần cho nó, nhưng không có giải pháp nào có thể đơn giản hóa đáng kể việc quản lý các mô-đun BlueTooth. Và một giải pháp như vậy đã được tìm thấy. Công ty Phần Lan, sau khi nghiên cứu tình hình thị trường, là một trong những công ty đầu tiên cung cấp cho các nhà phát triển giải pháp sau.
Trong hầu hết các trường hợp, công nghệ BlueTooth được các nhà phát triển sử dụng để thay thế kết nối nối tiếp có dây giữa hai thiết bị bằng kết nối không dây. Để tổ chức kết nối và thực hiện truyền dữ liệu, nhà phát triển cần lập trình, sử dụng các lệnh giao diện bộ điều khiển máy chủ, triển khai các cấp trên của ngăn xếp giao thức BlueTooth, bao gồm: L2CAP, RFCOMM, SDP, cũng như cấu hình tương tác cổng nối tiếp - SPP (Cấu hình cổng nối tiếp) và Cấu hình khám phá dịch vụ (SDP). Công ty Phần Lan đã quyết định tận dụng điều này bằng cách phát triển phiên bản chương trình cơ sở cho các mô-đun BlueTooth, phiên bản này thể hiện việc triển khai phần mềm hoàn chỉnh cho toàn bộ ngăn xếp giao thức BlueTooth (Hình 1), cũng như các cấu hình SPP và SDP. Giải pháp này cho phép nhà phát triển điều khiển mô-đun, thiết lập kết nối nối tiếp không dây và thực hiện truyền dữ liệu bằng các lệnh ký tự đặc biệt, giống như được thực hiện khi làm việc với các modem thông thường thông qua các lệnh AT tiêu chuẩn.
Thoạt nhìn, giải pháp được thảo luận ở trên có thể giảm đáng kể thời gian tích hợp công nghệ BlueTooth vào các sản phẩm mới được phát triển. Tuy nhiên, điều này đặt ra một số hạn chế nhất định đối với việc sử dụng công nghệ BlueTooth. Điều này chủ yếu ảnh hưởng đến việc giảm thông lượng tối đa và số lượng kết nối không đồng bộ đồng thời được mô-đun BlueTooth hỗ trợ.
Vào giữa năm 2004, phiên bản đặc tả BlueTooth 1.2 được xuất bản năm 2001 đã được thay thế bằng phiên bản đặc tả BlueTooth 1.2. Sự khác biệt chính giữa thông số kỹ thuật 1.2 và 1.1 bao gồm:
- Triển khai công nghệ nhảy tần thích ứng (AFH).
- Cải thiện khả năng kết nối bằng giọng nói.
- Giảm thời gian cần thiết để thiết lập kết nối giữa hai mô-đun BlueTooth.
BlueTooth và Wi-Fi được biết là sử dụng cùng băng tần 2,4 GHz không được cấp phép. Do đó, trong trường hợp các thiết bị BlueTooth nằm trong phạm vi phủ sóng của các thiết bị Wi-Fi và liên lạc với nhau, điều này có thể dẫn đến xung đột và ảnh hưởng đến hiệu suất của các thiết bị. Công nghệ AFH cho phép bạn tránh va chạm: trong quá trình trao đổi thông tin, để chống nhiễu, công nghệ BlueTooth sử dụng nhảy tần kênh, việc lựa chọn kênh này không tính đến các kênh tần số mà thiết bị Wi-Fi trao đổi dữ liệu trên đó. Trong bộ lễ phục. Hình 3 minh họa nguyên lý hoạt động của công nghệ AFH.
Cơm. 3. Nguyên lý hoạt động của công nghệ AFH. a) xung đột b) tránh xung đột bằng cách sử dụng điều chỉnh tần số kênh thích ứng
Sự phát triển của công nghệ BlueTooth không đứng yên. Tập đoàn SIG đã phát triển ý tưởng phát triển công nghệ cho đến năm 2008 (Hình 4).
Cơm. 4. Các giai đoạn phát triển của công nghệ Bluetooth
Hiện tại, trên thị trường có một số lượng lớn các công ty cung cấp mô-đun BlueTooth cũng như các thành phần để triển khai độc lập phần cứng của thiết bị BlueTooth. Hầu hết tất cả các nhà sản xuất đều cung cấp các mô-đun hỗ trợ thông số kỹ thuật BlueTooth phiên bản 1.1 và 1.2 và tương ứng với loại 2 (phạm vi 10 m) và loại 1 (phạm vi 100 m). Tuy nhiên, mặc dù phiên bản 1.1 hoàn toàn tương thích với phiên bản 1.2, nhưng tất cả những cải tiến được thảo luận ở trên có trong phiên bản 1.2 chỉ có thể đạt được nếu cả hai thiết bị đều tuân thủ phiên bản 1.2.
Vào tháng 11 năm 2004, thông số kỹ thuật BlueTooth phiên bản 2.0 đã được thông qua, hỗ trợ công nghệ Tốc độ dữ liệu nâng cao (EDR). Thông số kỹ thuật 2.0 có hỗ trợ EDR cho phép trao đổi dữ liệu ở tốc độ lên tới 3 Mbit/s. Các mẫu mô-đun được sản xuất hàng loạt đầu tiên tương ứng với phiên bản 2.0 và hỗ trợ công nghệ truyền dữ liệu tiên tiến EDR đã được các nhà sản xuất cung cấp vào cuối năm 2005. Phạm vi của các mô-đun như vậy là 10 m khi không có đường ngắm, tương ứng với loại 2 và khi có đường ngắm, nó có thể đạt tới 30 m.
Như đã lưu ý trước đó, mục đích chính của công nghệ BlueTooth là thay thế kết nối nối tiếp có dây. Tuy nhiên, hồ sơ SPP được sử dụng để tổ chức kết nối tất nhiên không phải là hồ sơ duy nhất mà các nhà phát triển có thể sử dụng trong sản phẩm của họ. Công nghệ BlueTooth xác định các cấu hình sau: Cấu hình truy cập chung, Cấu hình khám phá dịch vụ, Cấu hình điện thoại không dây, Cấu hình liên lạc nội bộ, Cấu hình cấu hình tai nghe), Cấu hình mạng quay số, Cấu hình fax, Cấu hình truy cập Lan, Cấu hình trao đổi đối tượng chung, Cấu hình đẩy đối tượng, Tệp Chuyển hồ sơ, hồ sơ đồng bộ hóa.
Công nghệ dữ liệu không dây Wi-Fi
Tình huống với Wi-Fi hơi khó hiểu, vì vậy trước tiên hãy xác định thuật ngữ được sử dụng.
Chuẩn IEEE 802.11 là chuẩn cơ bản để xây dựng mạng cục bộ không dây (Wireless Local Network – WLAN). Chuẩn IEEE 802.11 không ngừng được cải tiến và hiện nay có cả một họ, bao gồm các thông số kỹ thuật IEEE 802.11 với các chỉ số chữ cái a, b, c, d, e, g, h, i, j, k, l, m , n, o , p, q, r, s, u, v, w. Tuy nhiên, chỉ có bốn trong số chúng (a, b, g và i) là những cái chính và phổ biến nhất trong số các nhà sản xuất thiết bị, trong khi những cái còn lại (c-f, h-n) là những bổ sung, cải tiến hoặc sửa chữa các thông số kỹ thuật được chấp nhận.
Ngược lại, Viện Kỹ sư Điện Điện tử (IEEE) chỉ xây dựng và áp dụng các thông số kỹ thuật cho các tiêu chuẩn trên. Trách nhiệm của anh không bao gồm việc kiểm tra khả năng tương thích của thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau.
Để quảng bá thiết bị mạng cục bộ không dây (WLAN) trên thị trường, một nhóm đã được thành lập có tên là Liên minh Wi-Fi. Liên minh này quản lý việc chứng nhận thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau và cấp phép cho các thành viên của Liên minh Wi-Fi sử dụng logo nhãn hiệu Wi-Fi. Sự hiện diện của logo Wi-Fi trên thiết bị đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và khả năng tương thích của thiết bị khi xây dựng mạng cục bộ không dây (WLAN) trên thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau. Hiện nay, thiết bị tương thích Wi-Fi là thiết bị được xây dựng theo chuẩn IEEE 802.11a, b và g (cũng có thể sử dụng chuẩn IEEE 802.11i để cung cấp kết nối an toàn). Ngoài ra, sự hiện diện của logo Wi-Fi trên thiết bị có nghĩa là thiết bị hoạt động ở băng tần 2,4 GHz hoặc 5 GHz. Do đó, Wi-Fi nên được hiểu là khả năng tương thích của thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau nhằm mục đích xây dựng mạng cục bộ không dây, có tính đến các hạn chế đã nêu ở trên.
Thông số kỹ thuật ban đầu của IEEE 802.11, được thông qua vào năm 1997, đã thiết lập việc truyền dữ liệu ở tốc độ 1 và 2 Mbps trong dải tần số 2,4 GHz không được cấp phép, cũng như phương pháp kiểm soát quyền truy cập vào phương tiện vật lý (kênh vô tuyến) sử dụng tính năng đa truy cập xác thực. loại bỏ xung đột (Carrier Sense Đa truy cập với tránh va chạm, CSMA-CA). Phương pháp CSMA-CA như sau. Để xác định trạng thái của kênh (bận hoặc rảnh), một thuật toán được sử dụng để ước tính mức tín hiệu trong kênh, theo đó đo công suất tín hiệu ở đầu vào máy thu và chất lượng tín hiệu. Nếu công suất của tín hiệu nhận được ở đầu vào máy thu thấp hơn giá trị ngưỡng thì kênh được coi là rảnh, nhưng nếu công suất của chúng cao hơn giá trị ngưỡng thì kênh được coi là bận.
Kể từ khi áp dụng đặc tả tiêu chuẩn IEEE 802.11, một số nhà sản xuất đã giới thiệu thiết bị của họ ra thị trường. Tuy nhiên, thiết bị IEEE 802.11 vẫn chưa được phổ biến rộng rãi do đặc tả tiêu chuẩn không xác định rõ ràng các quy tắc cho sự tương tác của các lớp ngăn xếp giao thức. Do đó, mỗi nhà sản xuất đã đưa ra phiên bản tiêu chuẩn IEEE 802.11 của riêng mình, phiên bản này không tương thích với các phiên bản khác.
Để khắc phục tình trạng này, vào năm 1999, IEEE đã áp dụng bổ sung đầu tiên cho đặc tả tiêu chuẩn IEEE 802.11, được gọi là IEEE 802.11b. Chuẩn IEEE 802.11b là chuẩn mạng cục bộ không dây đầu tiên trở nên phổ biến. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa trong đó là 11 Mbit/s. Các nhà phát triển tiêu chuẩn có thể đạt được tốc độ này bằng cách sử dụng phương pháp mã hóa sử dụng một chuỗi mã bổ sung (Khóa mã bổ sung). Để kiểm soát quyền truy cập vào kênh vô tuyến, phương pháp tương tự được sử dụng như trong đặc tả ban đầu của tiêu chuẩn IEEE 802.11 - CSMA-CA. Tất nhiên, giá trị trên của tốc độ truyền dữ liệu tối đa chỉ là giá trị lý thuyết vì phương pháp CSMACA được sử dụng để truy cập kênh vô tuyến, phương pháp này không đảm bảo tính khả dụng của kênh miễn phí bất kỳ lúc nào. Do đó, trên thực tế, khi truyền dữ liệu qua giao thức TCP/IP, thông lượng tối đa sẽ vào khoảng 5,9 Mbit/s và khi sử dụng giao thức UDP - khoảng 7,1 Mbit/s.
Nếu môi trường điện từ xấu đi, thiết bị sẽ tự động giảm tốc độ truyền ban đầu xuống 5,5 Mbit/s, sau đó xuống 2 Mbit/s bằng phương pháp Lựa chọn tốc độ thích ứng (ARS). Việc giảm tốc độ cho phép sử dụng các phương pháp mã hóa đơn giản hơn và ít dư thừa hơn, làm cho tín hiệu truyền đi ít bị suy giảm và biến dạng do nhiễu. Nhờ phương pháp lựa chọn tốc độ thích ứng, thiết bị IEEE 802.11b có thể giao tiếp trong các môi trường điện từ khác nhau.
Tiêu chuẩn tiếp theo gia nhập họ IEEE 802.11 là IEEE 802.11a, một đặc điểm kỹ thuật được IEEE áp dụng vào năm 1999. Sự khác biệt chính giữa đặc tả tiêu chuẩn IEEE 802.11a và đặc tả tiêu chuẩn IEEE 802.11 ban đầu như sau:
- việc truyền dữ liệu được thực hiện ở dải tần 5 GHz không được cấp phép;
- điều chế tần số trực giao (OFDM) được sử dụng;
- tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 54 Mbit/s (tốc độ thực khoảng 20 Mbit/s).
Giống như 802.11b, 802.11a triển khai kỹ thuật lựa chọn tốc độ thích ứng (ARS) giúp giảm tốc độ dữ liệu theo thứ tự sau: 48, 36, 24, 18, 12, 9 và 6 Mbps. Thông tin được truyền qua một trong 12 kênh được phân bổ ở băng tần 5 GHz.
Việc sử dụng băng tần 5 GHz trong việc phát triển thông số kỹ thuật 802.11a chủ yếu là do băng tần này ít bị tắc nghẽn hơn băng tần 2,4 GHz và do đó các tín hiệu được truyền trong nó ít bị nhiễu hơn. Không còn nghi ngờ gì nữa, thực tế này là một lợi thế, nhưng đồng thời, việc sử dụng băng tần 5 GHz dẫn đến thực tế là hoạt động đáng tin cậy của thiết bị IEEE 802.11a chỉ được đảm bảo trong tầm nhìn. Vì vậy, khi xây dựng mạng không dây cần phải cài đặt thêm nhiều điểm truy cập, điều này ảnh hưởng đến chi phí triển khai mạng không dây. Ngoài ra, tín hiệu được truyền ở băng tần 5 GHz dễ bị hấp thụ hơn (công suất phát ra của thiết bị IEEE 802.11b và 802.11a là như nhau).
Những mẫu đầu tiên của thiết bị IEEE 802.11a được giới thiệu ra thị trường vào năm 2001. Cần lưu ý rằng thiết bị chỉ hỗ trợ chuẩn IEEE 802.11a chưa có nhu cầu lớn trên thị trường vì một số lý do. Thứ nhất, vào thời điểm đó, thiết bị IEEE 802.11b đã chứng tỏ được mình trên thị trường, thứ hai, mọi người đều lưu ý những nhược điểm của việc sử dụng băng tần 5 GHz, và thứ ba, thiết bị IEEE 802.11a không tương thích với IEEE 802.11b. Tuy nhiên, sau đó, để quảng bá IEEE 802.11a, các nhà sản xuất đã cung cấp các thiết bị hỗ trợ cả hai tiêu chuẩn, cũng như thiết bị cho phép thích ứng với các mạng được xây dựng trên thiết bị của tiêu chuẩn IEEE 802.11b, 802.11a, 802.11g.
Năm 2003, thông số kỹ thuật tiêu chuẩn IEEE 802.11g đã được thông qua, thiết lập việc truyền dữ liệu ở băng tần 2,4 GHz với tốc độ 54 Mbit/s (tốc độ thực tế là khoảng 24,7 Mbit/s). Kiểm soát truy cập vô tuyến sử dụng phương pháp tương tự như thông số kỹ thuật gốc của IEEE 802.11 - CSMACA, cũng như điều chế tần số trực giao (OFDM).
Thiết bị IEEE 802.11g hoàn toàn tương thích với 802.11b, tuy nhiên, do bị nhiễu nên trong hầu hết các trường hợp, tốc độ truyền dữ liệu thực tế của 802.11g tương đương với tốc độ do thiết bị 802.11b cung cấp. Do đó, giải pháp đúng đắn duy nhất cho người dùng tiềm năng của mạng cục bộ không dây là mua thiết bị hỗ trợ ba tiêu chuẩn cùng một lúc: 802.11a, b và g.
Hầu hết các nhà phát triển đều liên kết thiết bị tương thích với Wi-Fi chủ yếu với việc tổ chức các điểm truy cập để truy cập Internet và với thiết bị thuê bao. Cần lưu ý rằng ngành công nghiệp hệ thống nhúng đã không bỏ qua các tiêu chuẩn IEEE 802.11a, b và g. Đã có những ưu đãi trong phân khúc thị trường này giúp có thể làm cho bất kỳ thiết bị nào tương thích với Wi-Fi. Chúng ta đang nói về các mô-đun OEM của tiêu chuẩn IEEE 802.11b, bao gồm: bộ thu phát, bộ xử lý ứng dụng và thực thi phần mềm. Do đó, các mô-đun này đại diện cho một giải pháp hoàn chỉnh có thể giảm đáng kể thời gian và chi phí triển khai khả năng tương thích Wi-Fi của sản phẩm đang được phát triển. Về cơ bản, các mô-đun OEM theo chuẩn IEEE 802.11b được tích hợp vào các sản phẩm để giám sát và điều khiển từ xa thông qua Internet. Để kết nối mô-đun OEM của tiêu chuẩn IEEE 802.11b với sản phẩm, giao diện nối tiếp RS-232 được sử dụng và mô-đun này được điều khiển bằng các lệnh AT. Khoảng cách tối đa giữa mô-đun OEM theo tiêu chuẩn IEEE 802.11b và điểm truy cập khi sử dụng ăng-ten từ xa đặc biệt có thể lên tới 500 m. Trong nhà, khoảng cách tối đa không vượt quá 100 m và khi có đường ngắm sẽ tăng lên đến 300 m Một nhược điểm đáng kể của các mô-đun OEM như vậy là giá cao.
Bảng 1 thể hiện các đặc tính kỹ thuật chính của tiêu chuẩn IEEE 802.11a, b và g.
Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật chính của chuẩn IEEE 802.11a, b và g
Công nghệ dữ liệu không dây ZigBee
Công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee được giới thiệu ra thị trường sau sự ra đời của công nghệ truyền dữ liệu không dây BlueTooth và Wi-Fi. Sự xuất hiện của công nghệ ZigBee chủ yếu là do đối với một số ứng dụng (ví dụ: điều khiển từ xa hệ thống chiếu sáng hoặc cửa gara hoặc đọc thông tin từ cảm biến), tiêu chí chính khi lựa chọn công nghệ truyền dẫn không dây là mức tiêu thụ điện năng thấp của phần cứng. và chi phí thấp của nó. Điều này dẫn đến thông lượng thấp, vì trong hầu hết các trường hợp, cảm biến được cấp nguồn bằng pin tích hợp, thời gian hoạt động của pin này phải vượt quá vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm. Nếu không, việc thay pin hàng tháng cho cảm biến đóng/mở cửa gara sẽ thay đổi hoàn toàn thái độ của người dùng đối với công nghệ không dây. Các công nghệ truyền dữ liệu không dây BlueTooth và Wi-Fi hiện có vào thời điểm đó không đáp ứng được các tiêu chí này, cung cấp khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ cao, với mức tiêu thụ điện năng và chi phí phần cứng cao. Năm 2001, Nhóm làm việc số 4 của IEEE 802.15 bắt đầu nghiên cứu tạo ra một tiêu chuẩn mới đáp ứng các yêu cầu sau:
- mức tiêu thụ điện năng rất thấp của phần cứng thực hiện công nghệ truyền dữ liệu không dây (tuổi thọ pin sẽ dao động từ vài tháng đến vài năm);
- truyền thông tin nên được thực hiện ở tốc độ thấp;
- chi phí phần cứng thấp.
Kết quả là sự phát triển của tiêu chuẩn IEEE 802.15.4. Trong nhiều ấn phẩm, chuẩn IEEE 802.15.4 được hiểu là công nghệ ZigBee và ngược lại ZigBee là chuẩn IEEE 802.15.4. Tuy nhiên, không phải vậy. Trong bộ lễ phục. Hình 5 thể hiện mô hình tương tác giữa chuẩn IEEE 802.15.4, công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee và người dùng cuối.
Cơm. 5. Mô hình tương tác giữa chuẩn IEEE 802.15.4, công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee và người dùng cuối
Tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 xác định sự tương tác của chỉ hai lớp thấp nhất trong mô hình tương tác: lớp vật lý (PHY) và lớp điều khiển truy cập vô tuyến cho ba dải tần không được cấp phép: 2,4 GHz, 868 MHz và 915 MHz. Bảng 2 cho thấy các đặc điểm chính của thiết bị hoạt động trong các dải tần số này.
Bảng 2. Đặc tính chính của thiết bị
Lớp MAC chịu trách nhiệm kiểm soát quyền truy cập vào kênh vô tuyến bằng phương pháp Đa truy cập cảm biến sóng mang với tránh va chạm (CSMA-CA), cũng như quản lý kết nối và ngắt kết nối khỏi mạng dữ liệu và đảm bảo bảo vệ thông tin được truyền bằng khóa đối xứng (AES-128).
Đổi lại, công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee do Liên minh ZigBee đề xuất sẽ xác định các cấp độ còn lại của mô hình tương tác, bao gồm cấp độ mạng, cấp độ bảo mật, cấp độ cấu trúc ứng dụng và cấp độ hồ sơ ứng dụng. Lớp mạng, công nghệ dữ liệu không dây ZigBee, chịu trách nhiệm phát hiện thiết bị và cấu hình mạng và hỗ trợ ba cấu trúc liên kết mạng được hiển thị trong Hình 2. 6.
Cơm. 6. Ba tùy chọn cấu trúc liên kết mạng
Để đảm bảo tích hợp công nghệ không dây ZigBee với chi phí thấp vào các ứng dụng khác nhau, việc triển khai phần cứng vật lý của tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 có hai dạng: thiết bị chức năng giảm (RFD) và thiết bị đầy đủ chức năng (FFD). Khi triển khai một trong các cấu trúc liên kết mạng được hiển thị trong Hình. 6, cần có ít nhất một thiết bị FFD để hoạt động như một bộ điều phối mạng. Bảng 3 liệt kê các chức năng được thực hiện bởi các thiết bị FFD và RFD.
Bảng 3. Danh sách các chức năng được thực hiện bởi các thiết bị FFD và RFD
Chi phí thấp cho phần cứng của thiết bị RFD được đảm bảo bằng cách giới hạn bộ chức năng khi tổ chức tương tác với bộ điều phối mạng hoặc thiết bị FFD. Ngược lại, điều này được phản ánh trong việc triển khai chưa đầy đủ mô hình tương tác được hiển thị trong Hình. 5 và cũng áp đặt các yêu cầu tối thiểu về tài nguyên bộ nhớ.
Ngoài việc phân chia các thiết bị thành RFD và FFD, Liên minh ZigBee còn xác định ba loại thiết bị logic: điều phối viên (điều phối viên) ZigBee, bộ định tuyến ZigBee và thiết bị đầu cuối ZigBee. Điều phối viên khởi tạo mạng, quản lý các nút và cũng lưu trữ thông tin về cài đặt của từng nút được kết nối với mạng. Bộ định tuyến ZigBee chịu trách nhiệm định tuyến các tin nhắn được truyền qua mạng từ nút này sang nút khác. Thiết bị đầu cuối đề cập đến bất kỳ thiết bị đầu cuối nào được kết nối với mạng. Các thiết bị RFD và FFD được thảo luận ở trên chính xác là các thiết bị cuối. Loại thiết bị logic khi xây dựng mạng được người dùng cuối xác định bằng cách chọn một cấu hình cụ thể (Hình 5) do liên minh ZigBee đề xuất. Khi xây dựng một mạng với cấu trúc liên kết “mọi người với mọi người”, việc truyền tin nhắn từ nút mạng này sang nút mạng khác có thể được thực hiện dọc theo các tuyến khác nhau, điều này giúp có thể xây dựng các mạng phân tán (kết hợp nhiều mạng nhỏ thành một mạng lớn - a cây cụm) với việc cài đặt nút này với nút khác trên một khoảng cách đủ lớn và đảm bảo việc gửi tin nhắn đáng tin cậy.
Lưu lượng truyền qua mạng ZigBee thường được chia thành định kỳ, gián đoạn và lặp lại (đặc trưng bởi khoảng thời gian ngắn giữa việc gửi tin nhắn thông tin).
Lưu lượng truy cập định kỳ là điển hình cho các ứng dụng yêu cầu nhận thông tin từ xa, chẳng hạn như từ cảm biến hoặc đồng hồ đo không dây. Trong các ứng dụng như vậy, việc thu thập thông tin từ cảm biến hoặc đồng hồ đo được thực hiện như sau. Như đã đề cập trước đó, bất kỳ thiết bị đầu cuối nào, trong ví dụ này là cảm biến không dây, phải ở chế độ “ngủ” trong phần lớn thời gian hoạt động của nó, do đó đảm bảo mức tiêu thụ điện năng rất thấp. Để truyền thông tin, thiết bị đầu cuối tại một số thời điểm nhất định sẽ thức dậy từ chế độ "ngủ" và tìm kiếm radio để tìm tín hiệu đặc biệt (đèn hiệu) được truyền bởi thiết bị quản lý mạng (điều phối viên ZigBee hoặc bộ định tuyến ZigBee) mà đồng hồ đo không dây được kết nối. Nếu có tín hiệu đặc biệt (đèn hiệu) trên radio, thiết bị đầu cuối truyền thông tin đến thiết bị quản lý mạng và ngay lập tức chuyển sang chế độ “ngủ” cho đến phiên liên lạc tiếp theo.
Ví dụ, lưu lượng truy cập không liên tục là phổ biến với các thiết bị điều khiển ánh sáng từ xa. Hãy tưởng tượng một tình huống khi cảm biến chuyển động lắp ở cửa trước được kích hoạt, cần phải truyền lệnh bật đèn ở hành lang. Việc truyền lệnh trong trường hợp này được thực hiện như sau. Khi thiết bị quản lý mạng nhận được tín hiệu cảm biến chuyển động, nó sẽ ra lệnh cho thiết bị đầu cuối (công tắc không dây) kết nối với mạng không dây ZigBee. Sau đó, kết nối được thiết lập với thiết bị đầu cuối (công tắc không dây) và một thông báo thông tin được truyền đi có chứa lệnh bật đèn. Sau khi nhận được lệnh, kết nối sẽ bị ngắt và công tắc không dây bị ngắt kết nối khỏi mạng ZigBee.
Chỉ kết nối và ngắt kết nối thiết bị đầu cuối với mạng ZigBee vào những thời điểm cần thiết cho phép bạn tăng đáng kể thời gian thiết bị đầu cuối ở chế độ “ngủ”, từ đó đảm bảo mức tiêu thụ điện năng tối thiểu. Phương pháp sử dụng tín hiệu đặc biệt (đèn hiệu) tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.
Trong một số ứng dụng, chẳng hạn như hệ thống bảo mật, việc truyền thông tin về kích hoạt cảm biến phải được thực hiện gần như ngay lập tức và không bị chậm trễ. Nhưng chúng ta phải tính đến thực tế là tại một thời điểm nhất định, một số cảm biến có thể “hoạt động” cùng một lúc, tạo ra cái gọi là lưu lượng truy cập lặp lại trong mạng. Xác suất xảy ra sự kiện này là thấp, nhưng việc không tính đến nó trong các hệ thống bảo mật là không thể chấp nhận được. Trong mạng không dây ZigBee, đối với các tin nhắn được truyền tới mạng không dây khi một số cảm biến bảo mật (thiết bị đầu cuối) được kích hoạt cùng lúc, việc truyền dữ liệu từ mỗi cảm biến được cung cấp trong một khe thời gian được phân bổ đặc biệt. Trong công nghệ ZigBee, một khe thời gian được phân bổ đặc biệt được gọi là Khe thời gian được đảm bảo (GTS). Sự hiện diện trong công nghệ ZigBee về khả năng cung cấp khoảng thời gian đảm bảo để truyền các tin nhắn khẩn cấp cho phép chúng ta nói về việc triển khai phương pháp QoS (chất lượng dịch vụ) trong ZigBee. Việc phân bổ một khe thời gian đảm bảo để truyền các tin nhắn khẩn cấp được thực hiện bởi điều phối viên mạng (Hình 6, Điều phối viên PAN).
Khi phát triển phần cứng cho công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee triển khai mô hình tương tác, hầu hết tất cả các nhà sản xuất đều tuân thủ khái niệm theo đó tất cả phần cứng được đặt trên một con chip. Trong bộ lễ phục. Hình 7 cho thấy khái niệm triển khai phần cứng của công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee.
Cơm. 7. Khái niệm triển khai phần cứng của công nghệ truyền dữ liệu không dây ZigBee
Để xây dựng mạng không dây (ví dụ: mạng có cấu trúc liên kết hình sao) dựa trên công nghệ ZigBee, nhà phát triển phải mua ít nhất một điều phối viên mạng và số lượng thiết bị đầu cuối cần thiết. Khi quy hoạch mạng, cần lưu ý rằng số lượng thiết bị đầu cuối hoạt động tối đa được kết nối với bộ điều phối mạng không được vượt quá 240. Ngoài ra, cần mua các công cụ phần mềm để phát triển, định cấu hình mạng và tạo ứng dụng người dùng và hồ sơ từ nhà sản xuất chip ZigBee. Hầu như tất cả các nhà sản xuất chip ZigBee đều cung cấp toàn bộ dòng sản phẩm trên thị trường, theo quy luật, chỉ khác nhau về dung lượng ROM và bộ nhớ RAM. Ví dụ: một con chip có 128 KB ROM và 8 KB RAM có thể được lập trình để hoạt động như một bộ điều phối, bộ định tuyến và thiết bị đầu cuối.
Chi phí cao của bộ gỡ lỗi, bao gồm một bộ phần mềm và phần cứng để xây dựng mạng không dây ZigBee ở bất kỳ mức độ phức tạp nào, là một trong những yếu tố hạn chế việc phân phối hàng loạt công nghệ ZigBee trên thị trường Nga. Cần lưu ý rằng sự xuất hiện của công nghệ truyền dẫn không dây ZigBee đã trở thành một câu trả lời rõ ràng cho nhu cầu của thị trường về việc tạo ra hệ thống điều khiển thông minh cho nhà riêng và các tòa nhà, nhu cầu này đang tăng lên hàng năm. Trong tương lai gần, các ngôi nhà và tòa nhà riêng sẽ được trang bị một số lượng lớn các nút mạng không dây để giám sát và điều khiển các hệ thống hỗ trợ sự sống trong nhà. Việc lắp đặt các hệ thống này có thể được thực hiện bất cứ lúc nào và trong thời gian ngắn vì chúng không yêu cầu đi dây cáp trong tòa nhà.
Chúng tôi liệt kê các ứng dụng có thể tích hợp công nghệ ZigBee:
- Hệ thống tự động hóa hỗ trợ cuộc sống cho nhà ở và công trình (điều khiển từ xa ổ cắm mạng, công tắc, biến trở, v.v.).
- Hệ thống điều khiển điện tử tiêu dùng.
- Hệ thống tự động lấy số đo từ nhiều đồng hồ đo khác nhau (gas, nước, điện, v.v.).
- Hệ thống an ninh (cảm biến khói, cảm biến truy cập và an ninh, cảm biến rò rỉ gas và nước, cảm biến chuyển động, v.v.).
- Hệ thống giám sát môi trường (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, cảm biến rung, v.v.).
- Hệ thống tự động hóa công nghiệp.
Phần kết luận
Tổng quan ngắn gọn về các công nghệ truyền dữ liệu không dây BlueTooth, Wi-Fi và ZigBee được đưa ra trong bài viết cho thấy rằng ngay cả đối với các nhà phát triển có kinh nghiệm, cũng khó có thể ưu tiên rõ ràng cho công nghệ này hay công nghệ khác chỉ dựa trên tài liệu kỹ thuật.
Do đó, phương pháp lựa chọn phải dựa trên phân tích toàn diện một số thông số. Đặc điểm so sánh của công nghệ BlueTooth, Wi-Fi và ZigBee được trình bày trong Bảng 4. Thông tin này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn khi lựa chọn công nghệ truyền dữ liệu không dây.
Bảng 4. Đặc điểm so sánh của công nghệ BlueTooth, Wi-Fi và ZigBee
Văn học
- V.A. Grigoriev, O.I. Lagutenko, Yu.A. Raspaev. “Hệ thống và mạng truy cập vô tuyến”, M.,: EcoTrends, 2005.
- www.ieee.com
- www.chipcon.com
- www.ember.com
- www.BlueTooth.org
Khoa học hiện đại đang trải qua một sự bùng nổ trong sự phát triển của nó. Hiện nay, công nghệ máy tính đã bắt đầu đóng một vai trò quan trọng. Điều này trước hết là do sự ra đời của máy tính bảng, điện thoại thông minh, máy tính xách tay và máy tính trong cuộc sống của con người, hoạt động bình thường của chúng đòi hỏi phải truy cập Internet.
Trong nông nghiệp, công nghiệp và tất nhiên, trong lĩnh vực quân sự, cần có các hệ thống kiểm soát đáng tin cậy và sự thống nhất của chúng trong một mạng lưới toàn cầu đặc biệt. Những xu hướng như vậy đang diễn ra trên khắp thế giới và đang thúc đẩy sự phát triển của công nghệ không dây. Bài viết này cung cấp danh sách các loại công nghệ không dây chính, cũng như mô tả về từng loại.
Tất cả các công nghệ không dây có thể được chia thành các loại chính sau theo số lượng đối tượng:
- công nghệ không dây cá nhân;
- mạng không dây;
- mạng không dây cục bộ;
- mạng không dây toàn cầu.
Công nghệ không dây cá nhân (mạng)
Loại này bao gồm các công nghệ như:
Bluetooth là một công nghệ vô tuyến tầm ngắn. Thông thường khoảng cách này là khoảng 300 mét. Kiểu giao tiếp này dựa trên thuật toán FHSS.
IrDA là cổng hồng ngoại mô tả các giao thức của lớp vật lý và logic. Công nghệ này thường được gọi là hồng ngoại. Công nghệ này đã được thay thế bằng công nghệ Wi-Fi và Bluetooth mà chúng ta biết. Cổng hồng ngoại, như Bluetooth, là công nghệ tầm ngắn. Một trong những tính năng của cổng hồng ngoại là dữ liệu chỉ được truyền khi máy thu hiển thị đầy đủ.
Công nghệ USB là công nghệ không dây có phạm vi hoạt động gần 9-10 mét. Đây là phạm vi rộng nhất được sử dụng bởi các thiết bị truyền thông thương mại. USB không dây là một loại công nghệ USB không dây được thiết kế để thay thế USB có dây. Chức năng chính của công nghệ này là đảm bảo trao đổi nhanh chóng trong khoảng cách ngắn và đảm bảo quá trình tương tác giữa PC và các thiết bị ngoại vi.
Wireless HD là công nghệ không dây có chức năng chính là truyền video chất lượng HD. WiGig là công nghệ không dây băng thông rộng hoạt động ở dải tần từ 60 GHz và cung cấp khả năng truyền dữ liệu lên tới 7-8 Gbit mỗi giây, ở khoảng cách xấp xỉ 9-10 mét. LibertyLink là công nghệ mạng không dây sử dụng cảm ứng từ để truyền dữ liệu.
Mạng không dây RuBee là mạng không dây cục bộ, là mạng dành cho cảm biến. Để truyền dữ liệu, mạng sử dụng sóng từ. Mạng được sử dụng cho các mục đích bất thường, không yêu cầu tốc độ cao nhưng yêu cầu hoạt động lâu dài và liên lạc an toàn tốt.
Các mạng như vậy được sử dụng để vận hành các cơ sở có rủi ro cao. Wavenis là mạng không dây sử dụng tần số 433, 868 và 915 MHz, đồng thời cung cấp khả năng truyền dữ liệu trên khoảng cách gần 1000 m trong khu vực mở và lên tới 200 mét trong tòa nhà với tốc độ lên tới 100 Kbps.
Công nghệ này được sử dụng để tổ chức mạng cá nhân hoặc mạng cho các cảm biến. One-Net là một giao thức để tạo mạng cảm biến không dây, cũng như mạng để tự động hóa các tòa nhà và vật thể.
Dữ liệu được truyền trên khoảng cách lên tới 100 m, trong không gian mở, với tốc độ truyền dữ liệu khoảng 28 – 230 Kbps. DASH7 là một tiêu chuẩn để tổ chức mạng cảm biến không dây. Mạng cảm biến là mạng gồm các thiết bị điện toán được trang bị cảm biến cảm ứng đặc biệt. Khoảng cách truyền phụ thuộc trực tiếp vào cường độ tín hiệu được truyền đi.
Mạng Wi-Fi không dây cục bộ là một nhóm các tiêu chuẩn IEEE. Được sử dụng để truyền dữ liệu trong phạm vi từ 2 đến 5 GHz và cung cấp tốc độ truyền từ 1 Mbit mỗi giây, ở khoảng cách lên tới 150 mét. Wi-Fi được sử dụng để tổ chức cả mạng cục bộ và kết nối với Internet toàn cầu. Wi-Fi là công nghệ phổ biến nhất để tổ chức cả mạng gia đình và văn phòng cũng như truy cập Internet. HiperLAN là một tiêu chuẩn mạng không dây. Có hai họ tiêu chuẩn: HiperLAN1 và HiperLAN2. Tiêu chuẩn này được sử dụng để truyền dữ liệu trong khoảng cách lên tới 50 mét và tốc độ truyền lên tới 10 Mbit mỗi giây.
Mạng không dây toàn cầu
Các mạng này bao gồm: - Thông tin di động thế hệ 1G; - Thông tin di động thế hệ 2G; — Thông tin di động thế hệ 2.5G; - Thông tin di động thế hệ 3G; — truyền thông di động thế hệ 3,5 G; - Thông tin di động thế hệ 4G;
Bài viết này cung cấp sự phân loại chính của công nghệ không dây. Đây không phải là danh sách tất cả các công nghệ không dây mà chỉ là một phần nhỏ trong số đó. Công nghệ không dây xuất hiện khi khoa học công nghệ phát triển nên số lượng rất lớn.
Chà, nếu bạn là nhà phát triển web hoặc chủ sở hữu của một tài nguyên web được tải nhiều thì tài nguyên đó hiện phù hợp với bạn cho thuê máy chủ chuyên dụngđể phù hợp với nhu cầu của tài nguyên web. Bạn có thể nhận được lời khuyên chi tiết về tất cả các ưu điểm của máy chủ chuyên dụng trên trang web của nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ.
công nghệ truyền thông không dây tốc độ cao- - [L.G. Sumenko. Từ điển Anh-Nga về công nghệ thông tin. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Chủ đề công nghệ thông tin nói chung EN công nghệ không dây tốc độ cao ...
Chúng tôi đề xuất đổi tên trang này thành Mạng máy tính không dây. Giải thích lý do và thảo luận trên trang Wikipedia: Đổi tên / ngày 1 tháng 12 năm 2012. Có lẽ tên hiện tại của nó không tương ứng với tiêu chuẩn của ... ... Wikipedia
Mạng cảm biến không dây là mạng phân tán, tự tổ chức gồm nhiều cảm biến (cảm biến) và bộ truyền động được kết nối với nhau thông qua kênh vô tuyến. Hơn nữa, phạm vi phủ sóng của một mạng như vậy có thể dao động từ... ... Wikipedia
- (tên gọi khác: mạng ad hoc không dây, mạng động không dây) mạng không dây phi tập trung không có cấu trúc cố định. Các thiết bị khách kết nối nhanh chóng, tạo thành một mạng. Mỗi nút mạng cố gắng chuyển tiếp... ... Wikipedia
Mạng máy tính không dây là công nghệ cho phép bạn tạo ra các mạng máy tính tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn của mạng có dây thông thường (ví dụ: Nội dung 1 Ứng dụng 2 Bảo mật 3 ... Wikipedia
Mạng ad hoc không dây là mạng không dây phi tập trung không có cấu trúc cố định. Các thiết bị khách kết nối nhanh chóng, tạo thành một mạng. Mỗi nút mạng cố gắng chuyển tiếp dữ liệu dành cho các nút khác. Đồng thời... ... Wikipedia
đường dây cục bộ không dây- Tên gọi được sử dụng phổ biến nhất cho công nghệ truy cập thuê bao. Chủ đề công nghệ thông tin nói chung EN Wireless Local LoopWLL ... Hướng dẫn dịch thuật kỹ thuật
đường dây thuê bao số không dây- Ứng dụng công nghệ truyền dữ liệu tốc độ cao qua đường cáp xDSL để xây dựng mạng truy nhập không dây số. Các thuật ngữ tương đương AirDSL và skyDSL. [L.M. Nevdyaev. Công nghệ viễn thông. Thông minh Anh-Nga... ... Hướng dẫn dịch thuật kỹ thuật
dịch vụ nhắn tin và đa phương tiện không dây- - [L.G. Sumenko. Từ điển Anh-Nga về công nghệ thông tin. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Chủ đề công nghệ thông tin nói chung EN dịch vụ nhắn tin và đa phương tiện không dâyWIMS ... Hướng dẫn dịch thuật kỹ thuật
Chúng tôi đề xuất đổi tên trang này thành Mạng tự tổ chức không dây. Giải thích lý do và thảo luận trên trang Wikipedia: Đổi tên / ngày 1 tháng 12 năm 2012. Có lẽ tên hiện tại của nó không tương ứng với tiêu chuẩn của ... ... Wikipedia
Sách
- , V. M. Vlasov, B. Ya. Maktas, V. N. Bogumil, I. V. Konin. Tài liệu đào tạo mô tả chi tiết công nghệ định vị vệ tinh được áp dụng cho nhiệm vụ giám sát và kiểm soát chuyển động của phương tiện vận tải đường bộ. Công nghệ xác định...
- Công nghệ không dây trong vận tải ô tô. Điều hướng toàn cầu và vị trí xe. Hướng dẫn. Grif Bộ Quốc phòng Liên bang Nga, V.M. Vlasov Sách giáo khoa mô tả chi tiết công nghệ định vị vệ tinh được áp dụng cho nhiệm vụ giám sát và kiểm soát chuyển động của vận tải đường bộ. Công nghệ xác định...
hỗ trợ | . quán cà phê| . KSM Kovaliov M.P., st.gr. KSM-06-1Vaulin D.K.
Đại học Kỹ thuật Krivorizky, Ukraine
Công nghệ mạng không dây hiện đại
Bài viết này trình bày tổng quan về các tiêu chuẩn hiện đại trong công nghệ mạng không dây. Bài viết mô tả tất cả những phẩm chất tích cực và tiêu cực của tùy chọn này để giải quyết các vấn đề truyền dữ liệu gói qua khoảng cách. Chúng tôi cũng sẽ tìm hiểu các nhóm công nghệ mạng không dây hiện đại và xác định các tiêu chuẩn tốt nhất trong nhóm của họ, phù hợp nhất để truyền dữ liệu gói qua đường dẫn “không khí”.
Công nghệ mạng không dây
Việc lựa chọn công nghệ mạng không dây tùy thuộc vào nhu cầu, ngân sách và kế hoạch tương lai của doanh nghiệp bạn. Giả sử rằng việc kết nối trực tiếp doanh nghiệp của bạn bằng cáp đồng hoặc cáp quang là không thể (ví dụ: do thiếu sự cho phép phù hợp) hoặc quá đắt hoặc tải trên mạng của bạn đã tăng đến mức mức sử dụng băng thông của nó bị hạn chế. đạt đến mức quan trọng hoặc người quản lý Tiếp thị đề nghị bạn kết nối mạng lưới văn phòng trung tâm với mạng lưới các cửa hàng nằm rải rác trên một khu vực rộng lớn. Cho dù tình hình liên lạc của doanh nghiệp bạn có khó khăn đến đâu, công nghệ mạng không dây vẫn có thể giúp bạn tìm ra giải pháp bạn cần.
Công nghệ mạng không dây có thể được chia thành ba loại chính: thông tin di động, thông tin liên lạc không dây giữa các tòa nhà và thông tin liên lạc bên trong chúng . Chúng tôi sẽ phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng loại công nghệ, cung cấp thông tin về giá của các thiết bị liên lạc liên quan và khám phá các ứng dụng liên lạc không dây tiềm năng.
kết nối di động
Công nghệ mạng không dây dành cho người dùng di động rất phổ biến và không tốn kém để triển khai. Ví dụ về các công nghệ như vậy là vô tuyến gói, Dữ liệu gói kỹ thuật số di động (CDPD) và truyền thông di động chuyển mạch kênh. Mặc dù những công nghệ này cung cấp tốc độ truyền dữ liệu thấp nhất (so với các công nghệ mạng không dây khác), các hệ thống triển khai chúng vẫn hoạt động trên toàn thế giới. Một số công nghệ, chẳng hạn như Đài phát thanh di động chuyên dụng nâng cao (ESMR), Dịch vụ liên lạc cá nhân (PCS) và liên lạc vệ tinh hai chiều, mới bắt đầu được tung ra thị trường.
Chuyển mạch di động
Giống như CDPD, mạng di động chuyển mạch kênh sử dụng các mạng di động tương tự hiện có. Sự khác biệt là trong trường hợp này, thay vì chuyển đổi gói dữ liệu, chuyển mạch mạng di động thông thường được sử dụng. Để truyền dữ liệu, người dùng kết nối modem di động với PC của họ và điện thoại di động có hỗ trợ dữ liệu và thiết lập kết nối quay số giống như với modem analog cũ.
Nếu bạn cần chuyển các tập tin dài, chuyển mạch mạng di động là lựa chọn tốt nhất của bạn; radio gói và CDPD phù hợp hơn để gửi tin nhắn ngắn. Truyền thông di động chuyển mạch kênh là một hình thức truyền thông khá chậm. Dữ liệu được truyền ở tốc độ lên tới 14,4 Kbps và chỉ ở một số khu vực dịch vụ nhất định, tốc độ mới tăng lên 20 Kbps. Ở các thành phố lớn và khi di chuyển ra khỏi trạm gốc, tốc độ truyền có thể giảm. Công nghệ đang được xem xét là dễ tiếp cận nhất vì hơn 95% lãnh thổ Hoa Kỳ được phủ sóng bởi mạng di động.
Truyền thông không dây giữa các tòa nhà
Đôi khi, đối với liên lạc ở khoảng cách ngắn, quản trị viên mạng có thể coi hệ thống liên lạc không dây là giải pháp thay thế cho kết nối cáp trực tiếp hoặc đường dây thuê riêng. Giải pháp thay thế này hấp dẫn vì nhiều lý do: các hệ thống như vậy cung cấp tốc độ truyền dữ liệu khá cao, có khả năng mở rộng cao và vận hành rẻ hơn.Các công nghệ truyền thông không dây - như hồng ngoại, laser, vi sóng băng hẹp (vi sóng) và băng thông rộng (sử dụng điều chế quang phổ) - cung cấp khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 155 Mbit/s. Chi phí mua thiết bị đường truyền không dây thường thấp hơn chi phí sử dụng đường truyền thuê riêng và thấp hơn nhiều so với chi phí lắp đặt cáp quang hoặc cáp đồng trục.
Phân loại công nghệ
Hãy chia các tiêu chuẩn của công nghệ mạng không dây thành 2 nhóm:
· Công nghệ truyền thông di động
·
Công nghệ truyền thông di động
Đây là những công nghệ được sử dụng tích cực trong truyền thông di động và các thiết bị di động khác.
3 G - Công nghệ gói kỹ thuật số được sử dụng để mô tả thế hệ thứ ba của điện thoại di động, cung cấp quyền truy cập vào nội dung video và dịch vụ Internet băng thông rộng cho thiết bị di động. Thế hệ đầu tiên được đại diện bởi điện thoại di động analog, thế hệ thứ hai là mạng di động kỹ thuật số.
Sử dụng tiêu chuẩnW-CDMA(UMTS), CDMA2000, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT, UWC-136.
.Bluetooth– Công nghệ thông tin di động hoạt động ở tần số 2400-2483,5 MHz. Những tần số này không được chọn ngẫu nhiên; chúng mở và không có bất kỳ giấy phép nào ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. . Tần số được sử dụng sẽ xác định khả năng truyền dữ liệu của Bluetooth. Độ rộng kênh cho thiết bị Bluetooth là 723,2 kb/s ở chế độ không đồng bộ (tuy nhiên, ngay cả ở chế độ này vẫn có tới 57,6 kb/s để truyền đồng thời theo hướng ngược lại) hoặc 433,9 kb/s ở chế độ đồng bộ hoàn toàn.
Khoảng cách có thể thiết lập kết nối Bluetooth là nhỏ, từ 10 đến 30 mét. Hiện tại, công việc đang được tiến hành để tăng khoảng cách này lên ít nhất là 100 mét.
Tính năng chính của Bluetooth là nhiều thiết bị Bluetooth khác nhau sẽ tự động kết nối với nhau ngay khi chúng ở trong phạm vi phủ sóng. Người dùng không phải đau đầu về dây cáp, trình điều khiển hay bất cứ thứ gì khác, tất cả những gì anh ta yêu cầu là đảm bảo rằng các thiết bị Bluetooth đủ gần nhau, các thiết bị Bluetooth và phần mềm sẽ lo phần còn lại.
Công nghệ truyền thông không dây giữa và trong các đối tượng
Đây là những công nghệ được sử dụng tích cực để tổ chức liên lạc giữa các tòa nhà khác nhau và cả bên trong chúng.
WiMAX- viết tắt của khả năng tương tác toàn cầu để truy cập vi sóng - là công nghệ cung cấp truy cập Internet băng thông rộng không dây. WiMAX dựa trên chuẩn IEEE 802.16.
Mạng WiMAX có thể hoạt động theo hai tùy chọn truy cập: đã sửa Và di động
WIMAX di động cho phép người dùng nhận cả truy cập cố định (tương tự như xDSL thông thường, chỉ không có dây) và truy cập vào Mạng từ bất kỳ đâu trong vùng phủ sóng hoặc thậm chí khi đang di chuyển (nói một cách đại khái, giống như tiêu chuẩn di động GPRS hiện có, chỉ nhanh hơn nhiều).
Chuẩn 802.16 xác định một số chế độ hoạt động của mạng WiMAX:
· Đã sửa lỗi WiMAX - truy cập cố định;
· WiMAX du mục - truy cập phiên;
· WiMAX di động - truy cập trong khi di chuyển;
· WiMAX di động - truy cập di động.
Wifilà một hệ thống có phạm vi ngắn hơn, thường bao phủ hàng trăm mét, sử dụng các dải tần không được cấp phép để cung cấp khả năng truy cập mạng. Thông thường, người dùng sử dụng Wi-Fi để truy cập mạng cục bộ của họ, mạng này có thể không được kết nối với Internet. Nếu WiMAX có thể được so sánh với thông tin di động thì Wi-Fi giống điện thoại cố định không dây hơn.
Trong mạng Wi-Fi, tất cả các trạm người dùng muốn truyền thông tin qua một điểm truy cập (AP) đều cạnh tranh để giành được “sự chú ý” của điểm truy cập sau. Cách tiếp cận này có thể gây ra tình trạng liên lạc giữa các trạm ở xa hơn liên tục bị gián đoạn vì các trạm ở gần hơn. Tình trạng này gây khó khăn cho việc sử dụng các dịch vụ như Thoại qua IP (VoIP), vốn phụ thuộc nhiều vào kết nối không bị gián đoạn. Sử dụng Wi-Fi 802.11 - Nhóm thông số kỹ thuật do EEE phát triển cho mạng cục bộ không dây (LAN không dây) Có các loại thông số kỹ thuật sau:
Phần kết luận.
Bài viết này xem xét các loại công nghệ mạng không dây hiện đại. Mô tả của họ đã được đưa ra, các đặc điểm, tính năng vận hành và môi trường sử dụng đã được xem xét. Tóm lại bài viết này, có thể nói rằng ngày nay các công nghệ mạng không dây có tiềm năng phát triển rất tốt và cũng có nhiều ưu điểm so với các công nghệ mạng khác. Chúng ta hãy lưu ý rằng do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử, công nghệ không dây có thể sẽ sớm trở thành giải pháp tốt nhất, chất lượng cao nhất và quan trọng nhất là hiệu quả trong công nghệ mạng.
Văn học
