Đồ Án Mạng cục bộ vô tuyến WLAN

Lời nói đầu
Việc sử dụng mạng cục bộ vô tuyến xuất phát từ nhu cầu của quân đội mong muốn có được phương thức truyền thông tin đơn giản, dễ lắp đặt và bảo mật để sử dụng trong chiến tranh. Ngày nay việc ứng dụng mạng cục bộ vô tuyến vào đời sống xã hội trở nên phổ biến do chi phí ngày càng giảm, tính tiện lợi, khả năng di động, tốc độ ngày càng cao và ổn định không kém so với mạng có dây. Hầu hết các doanh nghiệp, bệnh viện, trường học đều có thể triển khai các phân đoạn mạng vô tuyến giúp tiết kiệm thời gian triển khai cài đặt, chi phí và cho phép linh hoạt trong kết nối. Công nghệ truyền thông vô tuyến phát triển không ngừng, trong đó việc tạo ra những bộ Wireless Controller cho phép chúng ta có thể mở rộng và chuyển vùng trong mạng dễ dàng hơn. Tuy nhiên do đặc thù của mạng vô tuyến là thiếu ổn định do ảnh hưởng bởi môi trường như nhiễu, giao thoa, suy giảm tín hiệu và tính bảo mật kém nên việc thiết kế mạng không tốt sẽ làm giảm hiệu quả của mạng thậm trí mạng không hoạt động được. Việc nghiên cứu và phát triển cơ sở hạ tầng mạng cục bộ vô tuyến là cần thiết để mang lại hiệu quả to lớn trong việc triển khai mạng, giải quyết dễ dàng các vấn đề khi sử dụng mạng đặc biệt là vấn đề bảo mật thông tin.
Trong quá trình làm đề tài “ Nghiên cứu và phát triển cơ sở hạ tầng mạng cục bộ vô tuyến” tôi đã được sự hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa, trong trường, các nhân viên và lãnh đạo của tập đoàn Compal và đặc biệt là thầy hướng dẫn TS. Đào Ngọc Chiến.
Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới Thầy giáo hướng dẫn TS. Đào Ngọc Chiến, Bộ môn Hệ thống Viễn thong, Khoa Điện tử Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Ngài Chang Casper, Bộ phận IT công ty Compal, cùng các thầy cô trong Khoa Điện tử Viễn thông và Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; nhân viên và lãnh đạo tập đoàn Compal đã có những giúp đỡ kịp thời cũng như những ý kiến quí báu giúp tôi hoàn thành đồ án này.

Tóm tắt đồ án
Mục đích của đồ án là nghiên cứu và phát triển cơ sở hạ tầng mạng cục bộ vô tuyến trên nền chuẩn IEEE 802.11a/b/g. Đồ án trình bày về công nghệ, thiết bị sử dụng, kiến trúc mạng, sự chuyển vùng, các kênh và việc sử dụng các kênh, các vấn đề về nhiễu, sự suy giảm tín hiệu, vấn đề bảo mật, phương pháp thiết kế một mạng cục bộ vô tuyến. Trên thực tế trong khóa thực tập của tôi tại tập đoàn Compal tại Trung Quốc, tôi đã thiết kế thử nghiệm một mạng WLAN cho khu văn phòng của tập đoàn Compal tại Trung Quốc. Tiêu chí thiết kế mạng là tối ưu vùng phủ sóng, giảm nhiễu, bảo mật cao, nâng cấp dễ dàng và giảm chi phí . Đồ án được trình bày trong 3 chương; trong đó:
Chương 1: Giới thiệu chung;
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở hạ tầng mạng cục bộ vô tuyến;
Chương 3: Thiết kế mạng cục bộ vô tuyến.


Abstract
The purpose of my thesis is to research and develop Wireless Local Area Network Infrastructure rely on IEEE 802.11a/b/g. The thesis presents technologies, devices, architectures, roaming, channels and ways of using channels, interference, signal reduction, securities as well as designing method for a Wireless Local Area Network. In practice during my internship course at the Compal corporation in China, I have designed a WLAN network for Compal’s office zone in China. Criteria of network design are coverage area optimum, interference reducing, high security, easy to upgrade and low cost, etc. My thesis includes 3 chapters, in which:
Chapter 1: General Introduction;
Chapter 2 : Research on Wirelees Local Area Network Infrastructure;
Chapter 3: Design a Wireless Local Area Network.

Mục lục
Lời nói đầu 1
Tóm tắt đồ án 2
Abstract 2
Mục lục 3
Danh sách hình vẽ 6
Danh sách bảng biểu 9
Danh sách các từ viết tắt 10
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 12
1.1 Khái niệm về mạng vô tuyến 12
1.2 Mạng cục bộ vô tuyến WLAN 13
1.3 Các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng 14
1.4 Truy cập môi trường trong WLAN 15
1.4.1 Kỹ thuật đa truy nhập cảm nhận sóng mang tránh xung đột 15
1.4.2 Phương pháp CSMA/CA với cơ chế cảm nhận sóng mang ảo 17
1.5 Kĩ thuật trải phổ trong WLAN 18
1.5.1 Kỹ thuật trải phổ trực tiếp DSSS 19
1.5.2 Trải phổ nhảy tần FHSS 21
1.6 Kĩ thuật điều chế số trong WLAN 23
1.7 Giải tần hoạt động 24
1.8 Vai trò của mạng cục bộ vô tuyến WLAN 25
1.8.1 Vai trò truy cập 25
1.8.2 Mở rộng mạng 26
1.8.3 Kết nối tòa nhà đến tòa nhà 27
1.8.4 Kết nối di động 28
1.8.5 Văn phòng lưu động 29
1.9 Vấn đề thiết kế mạng 30
Tóm tắt 30
Chương 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ HẠ TẦNG MẠNG CỤC BỘ VÔ TUYẾN 31
2.1 Giới thiệu 31
2.2 Thiết bị 31
2.2.1 Access point 31
2.2.2 Các client trong WLAN 33
2.2.3 Controller 34
2.2.4 Anten 34
2.3 Kiến trúc mạng 38
2.3.1 Cấu trúc cơ bản 38
2.3.2 Kiến trúc mở rộng 39
2.3.3 Cấu trúc độc lập 39
2.4 Sự chuyển vùng 40
2.4.1 Quy định của các chuẩn 802.11 41
2.4.2 Sử dụng VPN 41
2.4.3 Chuyển vùng qua lớp 2 và lớp 3 42
2.5 Vấn đề của mạng WLAN 43
2.5.1 Đầu cuối ẩn, đầu cuối hiện 43
2.5.2 Hiện tượng đa đường 44
2.5.3 Suy giảm đường truyền không gian tự do 46
2.5.4 Suy giảm do vật chắn 47
2.5.5 Nhiễu băng tần hẹp 47
2.5.6 Nhiễu toàn bộ băng tần 49
2.5.7 Nhiễu xuyên kênh và kênh liền kề 50
2.5.8 Thời tiết 52
2.6 Thông lượng hệ thống 52
2.6.1 Thay đổi tốc độ động 54
2.6.2 Thông lượng cùng một địa điểm 54
2.6.3 Thông lượng của một mạng WLAN 57
2.7 Xác thực 57
2.7.1 Khái niệm 57
2.7.2 Các phương pháp xác thực 62
2.8 Bảo mật 66
2.8.1 Sử dụng WEP 66
2.8.2 Sử dụng phương pháp lọc 69
2.8.3 Các giải pháp bảo mật 69
Tóm tắt 73
Chương 3 THIẾT KẾ MẠNG CỤC BỘ VÔ TUYẾN 74
3.1 Giới thiệu 74
3.2 Các bước thiết kế 75
3.2.1 Khảo sát vị trí 76
3.2.2 Khảo sát sóng vô tuyến 80
3.2.3 Kế hoạch triển khai 84
3.2.4 Kế hoạch bảo mật 86
3.3 Thiết kế cho khu vực văn phòng của công ty Compal tại Trung Quốc 87
Tóm tắt 92
Kết luận 93
Tài liệu tham khảo 94