Mở rộng WLAN bằng kỹ thuật mạng hình lưới không dây Sự phát triển nhanh của công nghệ mạng không
dây trong những năm gần đây đã cho phép
người sử dụng chủ động trong việc lựa chọn giải
pháp thích hợp khi triển khai mạng. Mỗi công
nghệ mạng không dây được thiết kế để hoạt
động ở một phạm vi nhất định và được phân loại
theo khả năng phủ sóng của từng công nghệ.
Trong thực tế thường được phân chia thành các
loại mạng: Mạng cá nhân WPAN, mạng nội bộ WLAN, mạng đô thị
WMAN, mạng diện rộng WWAN. Tính chất của mỗi loại mạng được
cấu thành thông qua một tập các tham số về băng thông, phạm vi mạng,
năng lượng tiêu thụ, vị trí của người sử dụng
ĐẶT VẤN ĐỀ

Sự phát triển nhanh của công nghệ mạng không dây trong những năm
gần đây đã cho phép người sử dụng chủ động trong việc lựa chọn giải
pháp thích hợp khi triển khai mạng. Mỗi công nghệ mạng không dây
được thiết kế để hoạt động ở một phạm vi nhất định và được phân loại
theo khả năng phủ sóng của từng công nghệ. Trong thực tế thường được
phân chia thành các loại mạng: Mạng cá nhân WPAN, mạng nội bộ
WLAN, mạng đô thị WMAN, mạng diện rộng WWAN. Tính chất của
mỗi loại mạng được cấu thành thông qua một tập các tham số về băng
thông, phạm vi mạng, năng lượng tiêu thụ, vị trí của người sử dụng
Mối tương quan về phạm vi phủ sóng và tốc độ truyền dữ liệu của từng
loại mạng được minh họa trong Hình 1 [3]. Hình 1. Các công nghệ mạng không dây và phạm vi ứng dụng

Mạng không dây
nội bộ
Dải tần
2GHz đến 11GHz
2.4GHz ISM
2.4GHz ISM (g)
Băng thông kênh
Có thể điều chỉnh
được trong khoảng
1.25MHz-20MHz
25MHz
20MHz
Chế độ truyền dữ
liệu
Song công
Bán công
Bán công
Công nghệ vô
tuyến
OFDM
DSSS
OFDM
Độ hiệu quả của
băng thông
≤ 5 bps/Hz
≤ 0.44 bps/Hz
≤ 2.7 bps/Hz
Mật mã
3DES (Bắt buộc)
AES (Tùy chọn)

cao, giá thành rẻ
KỸ THUẬT MẠNG HÌNH LƯỚI KHÔNG DÂY WMN

Khái niệm mạng hình lưới (Mesh Network) nói chung được sử dụng
trong một số lĩnh vực của ngành công nghệ thông tin. Kỹ thuật mạng
hình lưới là cách thức truyền tải dữ liệu, âm thanh và câu lệnh giữa các
nút xử lý, cho phép truyền thông liên tục và tự xác định lại cấu hình
xung quanh đường đi bị che chắn bằng cách “nhảy” từ nút này sang nút
khác cho đến khi thiết lập được kết nối. Mạng lưới có khả năng tự hàn
gắn và tạo ra mạng có độ tin cậy cao; có thể hoạt động khi có một nút bị
lỗi hoặc chất lượng kết nối mạng kém. Trong lĩnh vực mạng không dây,
mạng lưới được áp dụng để nới rộng phạm vi phủ sóng của mạng không
dây truyền thống. Các nút trong mạng truyền thông trực tiếp với các nút
khác và tham gia trong mạng lưới. Nếu một nút có thể kết nối với một
nút lận cận khác thì sẽ có kết nối với toàn mạng [8].

Các cấu hình mạng

Công nghệ mạng WLAN được áp dụng để triển khai mạng không dây
diện rộng thông qua một số cải tiến về phần cứng và phần mềm trên các
chuẩn 802.11a, 802.11b có dải tần khác nhau (Bảng 1). Chuẩn 802.11b
thường được dùng khi cài đặt giao thức truyền thông giữa các nút do đặc
tả của chuẩn này cho phép phạm vi truyền lớn hơn khi hoạt động ở dải
tần 2.4GHz.
Trong kỹ thuật mạng hình lưới, có các khái niệm:

- Nút (Node): Gồm có router và/hoặc các client (máy tính, PDA, ).
§ Đa điểm – Đa điểm: Mỗi nút có vai trò không chỉ là điểm truy nhập
cho các trạm mà còn làm nhiệm vụ chuyển tiếp dữ liệu. Hình 4. Mạng Đa điểm- Đa điểm
Cấu hình này có độ tin cậy mạng cao nhất do các nút có sự liên thông
với nhau, một nút chỉ cần có kết nối với một nút bất kỳ mà không cần
phải có kết nối trực tiếp với nút đường lên như trong cấu hình Điểm –
Đa điểm, là có thể kết nối với toàn mạng. Tuy nhiên, đổi lại giao thức
tìm đường của mạng sẽ có độ phức tạp cao hơn.

Giao thức truyền thông

Giao thức truyền thông giữa các nút là yếu tố kỹ thuật cốt lõi của mạng.
Mạng có khả năng tự phục hồi tốt cũng như tìm được đường đi tối ưu
hay không là nhờ vào giao thức truyền dữ liệu giữa các nút xử lý trong

nút. Không giống với các giao thức khác, DSR không đòi hỏi phải
truyền định kỳ các gói dữ liệu tìm đường quảng bá, các tín hiệu kết nối
hoặc các gói dữ liệu phát hiện nút lân cận. Với lý do này, DSR làm giảm
nghẽn mạch mạng do truyền định kỳ các gói dữ liệu về 0 khi tất cả các
nút có vị trí tương đối ổn định so với các nút khác và tất cả các đường đi
cần thiết cho việc truyền thông đã được phát hiện.

Cơ chế phát hiện đường RD

Khi một nút S cần gửi một gói tin tới nút đích D, S ghi thứ tự các bước
đi trong cả đường đi tới D vào phần thông tin header của gói tin. Thông
thường, S sẽ lấy thông tin về đường đi thích hợp tới D bằng cách tìm
trong bộ nhớ các đường đi được lưu lại từ những lần đi trước (Route
Cache) của nút. Nếu không tìm thấy, S khởi tạo cơ chế RD để tìm đường
đi. Trong trường hợp này, S được gọi là gốc (initiator) và D là đích
(target) của cơ chế RD.

Cơ chế duy trì đường (Route Maintenance)

Khi gửi hoặc chuyển tiếp một gói tin bằng đường truyền xác định được,
mỗi nút có trách nhiệm kiểm chứng việc nhận dữ liệu của nút tiếp theo
trong đường đi. Gói dữ liệu sẽ được tiếp tục truyền (với một số lần được
xác định trước) cho tới khi có xác nhận đã nhận được dữ liệu.

Các tham số ảnh hưởng đến hiệu suất mạng

Một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu khi thiết kế, triển khai
và đưa mạng vào hoạt động là khảo sát được các tham số ảnh hưởng đến
hiệu suất của mạng.


Khác với các loại mạng ad-hoc khác, hầu hết các ứng dụng mạng lưới
không dây là các dịch vụ băng rộng với nhiều yêu cầu về chất lượng
dịch vụ (QoS). Do vậy còn có nhiều vấn đề khác cần quan tâm khi thiết
kế giao thức truyền thông: độ trễ truyền, tỉ lệ mất mát dữ liệu, băng
thông tại từng nút,

Bảo mật mạng

Qua thực tế sử dụng, công nghệ WLAN đã bộc lộ nhiều yếu điểm trong
bảo mật nên bài toán bảo mật cho mạng lưới không dây vẫn chưa thực
sự có lời giải thỏa đáng. Có rất nhiều các kỹ thuật bảo mật được đề xuất
cho WLAN, tuy nhiên chưa có cơ chế hoàn chỉnh nào được đề xuất cho
mạng lưới. Do kiến trúc của phân tán của hệ thống nên chưa có cơ chế
phân phối khóa công khai trong WMN. Hầu hết các giải pháp bảo mật
cho mạng ad hoc không đủ tin cậy để cài đặt do cơ chế bảo mật của
mạng khác với ở các mạng ad hoc. Vì vậy, bảo mật mạng vẫn còn là vấn
đề bỏ ngỏ, các cơ chế bảo mật như: các thuật toán mật mã, phân phối
khóa bảo mật, bảo mật tầng MAC, phát hiện xâm nhập và quan sát mạng
cần được tiếp tục phát triển.

Tính dễ sử dụng

Giao thức cần được thiết kế sao cho đạt được tính tự trị nhiều nhất có thể
để tăng cường khả năng quản lý năng lượng, tự tổ chức, kiểm soát thay
đổi cấu hình động, khắc phục các sự cố kết nối, xác thực người sử dụng
nhanh. Ngoài ra, các công cụ quản lý mạng như: theo dõi hiệu suất
mạng, định cấu hình các tham số của WMN cũng cần được phát triển
tương ứng. Các công cụ này cùng với cơ chế tự trị của giao thức sẽ góp
phần thúc đẩy sự phát triển của WMN.


đơn nguyên hoặc mạng phạm vi rộng liên kết các văn phòng khác nhau
nằm ở các đơn nguyên khác nhau. Hiện tại, các mạng IEEE 802.11 được
sử dụng rất nhiều trong các văn phòng. Tuy nhiên, đây chỉ là các mạng
độc lập, chưa có sự kết nối với nhau. Việc dùng mạng hữu tuyến để kết
nối là giải pháp không mang lại hiệu quả kinh tế do chi phí thiết lập
đường truyền lớn. Trong trường hợp này, mạng hình lưới không dây là
giải pháp phù hợp và tiết kiệm được chi phí. Điều khiển tự động

Thông thường tín hiệu của các hệ thống điều khiển nguồn điện và các
thiết bị điện tử (đèn chiếu sáng, thang máy, điều hòa nhiệt độ, ) trong
các khu nhà lớn được truyền qua mạng hữu tuyến. Tính chất của mạng
hạn chế khả năng mở rộng của hệ thống khi lắp đặt thêm các thiết bị mới
ở những địa hình phức tạp. Việc triển khai mạng hình lưới thay thế để
truyền tín hiệu mang lại hiệu quả kinh tế cao và khả năng linh động
trong sử dụng mạng.

Y tế

Dữ liệu trong hệ thống y tế như hình ảnh và thông tin chẩn đoán cần
được xử lý và truyền kịp thời từ phòng này sang phòng khác. Dữ liệu
này thường chứa hình ảnh chẩn đoán độ phân giải cao nên việc truyền
đòi hỏi băng thông lớn. Khác với mạng hữu tuyến thông thường chỉ có
thể hỗ trợ truy nhập mạng từ những vị trí nhất định, mạng lưới không
dây cung cấp cho người sử dụng một cách truy nhập mạng cơ động

phí nhưng vẫn đảm bảo được các yêu cầu tối thiểu của mạng không dây
diện rộng. Mạng hình lưới không dây có thể được ứng dụng để triển khai
nhiều dịch vụ thiết thực phục vụ cuộc sống. Tuy nhiên, để kỹ thuật này
được phát triển thành chuẩn chính thức và hoạt động thực sự có hiệu
quả, cần phải tiến hành nhiều nghiên cứu để hoàn thiện các yếu tố quan
trọng, đặc biệt là giao thức truyền thông và bảo mật mạng.