Luận văn Thạc sĩ
1
Mục lục
Mục lục ............................................................................................................. 1
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Thuật ngữ......................................................................................................... 3
Danh sách các bảng biểu................................................................................. 5
Danh mục các hình vẽ, đồ thị. ........................................................................ 6
Mở đầu. ............................................................................................................ 8
Chương 1: Nền tảng kỹ thuật phần cứng và phần mềm. ..................... 10
1.1. Mạng không dây - Wireless Network.............................................. 10
1.1.1.
Lịch sử phát triển. ................................................................... 10
1.1.2.
Một số chuẩn của mạng không dây......................................... 12
1.1.3.
Tại sao lại chọn mạng không dây. .......................................... 13
1.1.4.
Các thành phần mạng không dây............................................ 15
1.1.5.
Các kiểu mạng......................................................................... 18
1.1.6.
Các dịch vụ mạng.................................................................... 22
1.1.7.
Một số vấn đề khi thiết lập mạng không dây. ......................... 25
1.2. Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân - PDA....................................... 26
1.2.1.
Lịch sử phát triển. ................................................................... 26
1.2.2.
Đặc điểm của thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân. .................. 31
1.3. Một số hệ điều hành cho máy PDA................................................. 33
1.3.1.
Palm OS. ................................................................................. 33
1.3.2.
Symbian. .................................................................................. 44
1.3.3.
Windows CE. ........................................................................... 53
Chương 2: Truyền âm thanh qua mạng IP - VoIP ............................... 61
2.1. Giới thiệu về VoIP........................................................................... 61
2.2.
Tại sao VoIP lại đóng vai trò quan trọng?....................................... 61
2.3.
VoIP làm việc như thế nào? ............................................................ 62
2.4.
Các thành phần trong giao thức H.323............................................ 67
2.4.1.
Tín hiệu âm thanh. .................................................................. 68
2.4.2.
Tín hiệu Video. ........................................................................ 69
Phan Nguyên Bình
K9T3
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Luận văn Thạc sĩ
2
2.4.3.
Các giao thức RTCP, RTP, RAS. ............................................ 71
2.4.4.
Các dịch vụ bổ sung. ............................................................... 76
2.4.5.
Các giao thức điều khiển. ....................................................... 76
2.4.6.
H.235 – An ninh cho giao thức H.323. ................................... 77
2.5. Một số dịch vụ sử dụng VoIP.......................................................... 77
Chương 3: Triển khai VoIP cho các thiết bị cầm tay. .......................... 79
3.1. Kiến trúc mạng theo mô hình client/server cho VoIP trong mạng
không dây. ....................................................................................... 79
3.2.
Kiến trúc chương trình thực nghiệm. .............................................. 80
3.2.1.
Thư viện OpenH323. ............................................................... 82
3.2.2.
Thư viện PWLib....................................................................... 85
3.2.3.
Chương trình PocketBody....................................................... 89
Chương 4: Đánh giá kết quả ................................................................... 91
4.1. Một số phương pháp đánh giá VoIP................................................ 91
4.1.1.
PSQM (ITU-T: P.861)............................................................. 92
4.1.2.
PESQ (ITU-T: P.862). ............................................................ 93
4.1.3.
PAMS (ITU-T: P.800). ............................................................ 94
4.1.4.
PSNR. ...................................................................................... 95
4.2. Kết quả thực nghiệm........................................................................ 97
4.2.1.
Theo công thức PSNR. ............................................................ 99
4.2.2.
Theo phương pháp chuẩn PAMS (ITU-T: P.800)................. 101
Kết luận ........................................................................................................ 103
Những kết quả thu được............................................................................ 103
Hướng phát triển tiếp theo. ....................................................................... 103
Tài liệu tham khảo ...................................................................................... 104
Phụ lục .......................................................................................................... 105
A - Các đường dẫn Internet tham khảo. .................................................... 105
B - Các chương trình phụ trợ. ................................................................... 105
C - Các kết quả đánh giá đường kết nối.................................................... 106
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
3
Thuật ngữ.
API
Application Programming Interface – giao diện khả
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
trình trình ứng dụng - hỗ trợ các hàm, các lớp viết
sẵn của hệ thống.
DHCP
Dynamic Host Config Protocol – giao thức cấu hình
máy chủ động.
Gateway
Một Gateway là một phần cứng hoặc phần mềm có
chức năng chuyển đổi tín hiệu từ phương tiện truyền
thông này sang dạng phương tiện truyền thông khác,
ví dụ chuyển đổi âm thanh từ chuẩn G.711 sang
chuẩn G.723.
Gatekeeper
Một thiết bị hoặc một máy tính điều khiển một hoặc
nhiều Gateway trong một vùng nào đó.
IP
Giao thức Internet (Internet Protocol).
IP Network
Một mạng IP là mạng được thiết kế dựa vào nguyên
tắc chuyển đổi gói tin dữ liệu từ các hệ thống này
sang hệ thống khác.
IETF
Internet Engineering Task Force – Nhóm chuẩn hoá
các vấn đề liên quan đến Internet.
ITU-T
Phân khu Truyền thông thuộc Tổ chức Truyền thông
Quốc tế International Telecommunications Union.
ISDN
Intergrated Services Digital Network – Mạng tích
hợp dịch vụ kỹ thuật số
LAN
Local Area Network – Mạng cục bộ.
MCU
Multipoint Control Unit - bộ điều khiển đa truy nhập
Phan Nguyên Bình
K9T3
4
Luận văn Thạc sĩ
trong hệ thống VoIP sử dụng chuẩn H.323.
MSE
Mean Square Error – bình phương lỗi.
PAMS
Perceptual Analysis and Measurement System - hệ
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
thống phân tích và đánh giá theo trực quan.
PDA
Personal Digital Assistant - Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật
số cá nhân.
PESQ
Perceptual Evaluation of Speech Quality – Đánh giá
theo tri giác chất lượng tiếng nói.
PSNR
Peak Signal-to-Noise Ratio – tỷ lệ tín hiệu gốc đối
với tín hiệu tạp (còn gọi là “tỷ lệ tín trên tạp”).
PSQM
Perceptural Speech Quality Measurement – độ đo
chất lượng tiếng nói mô phỏng tri giác.
PSTN
Public Switched Telephone Network - mạng điện
thoại chuyển mạch chung.
RTCP
Giao thức điều khiển truyền dẫn thời gian thực
(Real-time Transport Control Protocol).
RTP
Giao thức truyền dẫn thời gian thực (Real-Time
Protocol).
TCP
Giao thức điều khiển chuyển đổi – giao thức IP, cho
phép phát tán gói tin tin cậy từ người gửi đến người
nhận.
UDP
Giao thức điều khiển chuyển đổi – giao thức IP, cho
phép thực hiện truyền thông không tin cậy giữa
người gửi và người nhận.
VoIP
Voice over IP.
WAN
Wide Area Network – mạng diện rộng.
Phan Nguyên Bình
K9T3
5
Luận văn Thạc sĩ
Danh sách các bảng biểu.
Bảng 1: Một số chuẩn 802.11........................................................... 13
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Bảng 2: Các dịch vụ mạng................................................................ 22
Bảng 3: Bảng tiến trình lịch sử phát triển của PDA ......................... 31
Bảng 4: Một số giao thức mã hoá âm thanh ..................................... 69
Bảng 5: Các bước thực hiện đánh giá chất lượng âm thanh............. 91
Bảng 6: Bảng tính điểm độ đo theo chuẩn ITU-T ............................ 92
Bảng 7: Các thiết bị sử dụng trong thực nghiệm.............................. 97
Bảng 8: Các bước thực hiện kiểm thử .............................................. 99
Bảng 9: Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn ........ 99
Bảng 10:
Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn..... 99
Bảng 11:
Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn.. 100
Bảng 12:
Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn... 100
Bảng 13:
Các giá trị đầu vào kiểm thử trong môi trường chuẩn.. 100
Bảng 14:
Các giá trị kết quả kiểm thử trong môi trường chuẩn... 101
Bảng 15:
Bảng thống kê kết quả thử nghiệm thực tế ................... 101
Phan Nguyên Bình
K9T3
6
Luận văn Thạc sĩ
Danh mục các hình vẽ, đồ thị.
Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM .................... 12
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Hình 2: Các thành phần của mạng không dây ................................. 15
Hình 3: Hệ thống phân phối ............................................................. 17
Hình 4: BSS độc lập và BSS phụ thuộc ........................................... 18
Hình 5: Bộ dịch vụ mở rộng – mạng mở rộng ................................. 21
Hình 6: Máy tính LK-3000 .............................................................. 27
Hình 7: LC-836MN.......................................................................... 27
Hình 8: Mobile NoteTaker ............................................................... 28
Hình 9: Máy tính Sharp giai đoạn 1979-1980.................................. 28
Hình 10:
Máy PDA Casio PF-8000 ............................................... 29
Hình 11:
Máy PDA Tandy Z (đồ hoạ và màn hình lớn hơn)......... 30
Hình 12:
Một trong những palm pilot sử dụng PalmOS................ 33
Hình 13:
Thiết kế của màn hình cảm ứng ...................................... 35
Hình 14:
Bảng ký tự Graffiti.......................................................... 36
Hình 15:
Các phím nóng trên Palm................................................ 37
Hình 16:
Mô hình sử dụng bộ nhớ trong Palm OS ........................ 38
Hình 17:
Một số giao diện trong hệ điều hành Palm ..................... 40
Hình 18:
Menu trong hệ điều hành Palm OS ................................. 42
Hình 19:
Giao diện nút nhấn trong hệ điều hành Plam OS............ 43
Hình 20:
Mô hình tổng quan kiến trúc hệ điều hành Symbian ...... 45
Hình 21:
Kiến trúc file server......................................................... 51
Hình 22:
Phân tầng nhân của Symbian .......................................... 52
Hình 23:
Thanh lệnh trong một trình ứng dụng Windows CE ...... 57
Hình 24:
Kiến trúc hệ điều hành Windows CE.............................. 58
Hình 25:
Tổ chức bộ nhớ Windows CE......................................... 60
Hình 26:
Mô hình sự rời rạc hoá tín hiệu âm thanh ....................... 63
Hình 27:
Giao thức H.323 theo mô hình OSI ................................ 67
Phan Nguyên Bình
K9T3
7
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Luận văn Thạc sĩ
Hình 28:
RAS không có và có Gatekeeper .................................... 74
Hình 29:
Tiến trình tự động phát hiện Gatekeeper ........................ 75
Hình 30:
Mô hình kết nối dạng IBSS............................................. 79
Hình 31:
Mô hình mạng phụ thuộc qua một Access point ............ 79
Hình 32:
Mô hình mạng có sử dụng server cung cấp DHCP......... 80
Hình 33:
Mô hình mạng qua môi trường Internet.......................... 80
Hình 34:
Mô hình kiến trúc chương trình pocketbody .................. 81
Hình 35:
Mô hình cây kế thừa của lớp H323................................. 83
Hình 36:
Cây kế thừa của lớp H323Channel ................................. 84
Hình 37:
Cây kế thừa của lớp H323Codec .................................... 84
Hình 38:
Cây kế thừa lớp H323SignalPDU................................... 84
Hình 39:
Cây kế thừa lớp PSocket ................................................. 87
Hình 40:
Giao diện chương trình PocketBody............................... 89
Hình 41:
Giao diện thay đổi tham số điều khiển ........................... 90
Hình 42:
Giao diện chấp nhận cuộc gọi......................................... 90
Hình 43:
Mô hình đánh giá chất lượng âm thanh một chiều ......... 91
Hình 44:
Mô hình tổng quát của phương pháp PSQM .................. 93
Hình 45:
Mô hình tổng quát của phương pháp PESQ ................... 94
Hình 46:
Mô hình thực nghiệm chương trình PocketBody ........... 97
Hình 47:
Thống kê tiêu chí kết nối .............................................. 102
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
8
Mở đầu.
VoIP là một trình ứng dụng trên nền Internet phát triển rất nhanh. Nó có
hai điểm nổi bật so với hệ thống truyền dẫn âm thanh qua mạng điện thoại
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
truyền thống. Thứ nhất là sự phát triển của các kỹ thuật nén âm thanh và chia
sẻ băng thông mạng. Thứ nhì, nó tạo điều kiện để xây dựng các dịch vụ mới
từ việc tích hợp dịch vụ kết nối âm thanh với các dịch vụ đa phương tiện khác
hay các trình ứng dụng dữ liệu như hình ảnh, bảng hội thảo chung và chia sẻ
tệp.
Ngày nay hầu hết hệ thống VoIP được triển khai dựa trên các kết nối có
dây. Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống VoIP qua mạng không dây cũng đang
trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi. Nó cho phép người sử dụng có
thể di động mà vẫn thực hiện nối mạng thông qua các thiết bị hỗ trợ kết nối
mạng không dây. Một trong những thiết bị đó là PDA, PDA là thiết bị hỗ trợ
kỹ thuật số cá nhân. Nó được coi là “văn phòng di động”, là nơi lưu trữ thông
tin, hỗ trợ tính toán, hỗ trợ việc kết nối với các mạng không dây như mạng
802.11, tạo điều kiện tốt để phát triển các trình ứng dụng mạng.
Với xu hướng đó, việc triển khai hệ thống VoIP trên thiết bị hỗ trợ kỹ
thuật số cá nhân (PDA) thông qua kết nối mạng không dây đặt ra nhiều vấn đề
kỹ thuật.
Luận văn “VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số
cá nhân” tập trung vào việc nghiên cứu, triển khai và đánh giá các mô hình
mạng ứng dụng cho VoIP. Cấu trúc luận văn như sau:
Chương 1: Được chia làm 3 phần.
Phần 1: Trình bày tổng quan về mạng không dây bao gồm lịch sử
phát triển, các thành phần kỹ thuật chính trong mạng, các kiểu mô hình
mạng không dây. Đồng thời nêu ra các vấn đề khi thiết lập mạng
không dây thực tế.
Phần 2: Nói về lịch sử phát triển của PDA, từ đó ta sẽ thấy sự phát
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
9
triển về mặt công nghệ phần cứng của PDA và các đặc điểm kỹ thuật.
Phần 3: Giới thiệu về lịch sử và một số đặc tính kỹ thuật của các
hệ điều hành sử dụng cho các máy PDA như Palm OS, Symbian và
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Windows CE.
Chương 2: Chương nói về VoIP.
Trình bày tổng quan về VoIP và đưa ra các lý do để khẳng định
VoIP đóng vai trò quan trọng và là hướng phát triển trong tương lai của
các phần mềm sử dụng kết nối mạng. Nêu nên cách thức làm việc của
VoIP và giới thiệu mô hình giao thức chuẩn H.323. Giới thiệu các
thành phần trong giao thức chuẩn H.323.
Chương 3: Triển khai bằng chương trình hệ thống VoIP.
Triển khai VoIP cho các Giới thiệu chương trình đã xây dựng dựa
trên hai thư viện mã nguồn mở OpenH323 và PWLib. Cách thức hoạt
động thông qua giao diện chương trình, các lớp (Class) chính trong hai
thư viện H323 và PWLib.
Chương 4: Nêu một số phương pháp đánh giá chất lượng VoIP.
Trình bày cách đánh giá chất lượng âm thanh một chiều thông qua
phương pháp PSQM, PESQ. Trình bày phần đánh giá chất lượng âm
thanh hai chiều dựa vào chuẩn PAMS (ITU-T: P.800). Trong phần này
cũng đưa ra công thức đo tín hiệu chuẩn trên tín hiệu tạp âm PSNR.
Chương 5: Đánh giá kết quả thử nghiệm
Đánh giá kết quả thử nghiệm chương trình dựa vào cách đánh giá
kết quả âm thanh đầu ra của hệ thống theo công thức PSNR và đánh
giá của một số người sử dụng chương trình.
Phan Nguyên Bình
K9T3
10
Luận văn Thạc sĩ
Chương 1:
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
1.1.
Nền tảng kỹ thuật phần cứng và phần mềm.
Mạng không dây - Wireless Network.
1.1.1. Lịch sử phát triển.
Kết nối không dây được xem là một công nghệ rất phát triển, mở ra một
thời đại mới của công nghệ truyền thông. Sự ra đời của mạng không là thế kỷ
19 và cha đẻ là Guglielmo Marconi, người nổi danh trong thế giới công nghệ
không dây.
Năm 1894, khi Marconi bắt đầu việc thử nghiệm với sóng không dây
(Radio) - hay còn gọi là sóng điện từ, mục đích của ông là tạo sóng và nhận
biết sóng điện từ qua một khoảng cách dài [1]. Năm 1896, Marconi đã thành
công và đạt được bằng sáng chế, ông đã thành lập công ty trách nhiệm hữu
hạn về tín hiệu và điện báo không dây, nhà máy sản xuất máy thu thanh
(Radio) đầu tiên trên thế giới. Năm 1901, các tín hiệu đã được nhận từ bên kia
Đại Tây Dương và vào năm 1905 tín hiệu không dây đầu tiên đã được gửi
bằng cách sử dụng mã moóc (Morse) [1].
Công nghệ không dây được phát triển như là một công cụ hữu ích. Tín
hiệu không dây để truyền dữ liệu qua một thiết bị đã được mã hoá phức tạp.
Sự mã hoá này làm cho các truy cập không được phép tới mạng hầu hết là
không thể thực hiện được. Loại công nghệ này đã được giới thiệu lần đầu tiên
trong chiến tranh thế giới lần thứ 2 khi mà quân đội Mỹ bắt đầu việc gửi các
sơ đồ trận đánh qua các tuyến quân địch và khi các tàu hải quân đào tạo các
hạm đội của họ từ bờ biển này tới bờ biển kia.
Nhiều trường học và công ty đã nghĩ rằng nó có thể phát triển mạng tin
học của họ bằng cách phát triển mạng cục bộ (LAN) sử dụng mạng LAN
không dây. Mạng LAN không dây đầu tiên đưa ra năm 1971 khi các môn
khoa học mạng về các truyền thông không dây tại trường đại học Hawaii với
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
11
mục đích nghiên cứu được gọi là ALOHNET [1]. Hình học Topo hình sao của
hệ thống bao gồm bảy máy tính được triển khai qua 4 đảo để kết nối với máy
tính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng đường dây điện thoại. Và
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
vì vậy, công nghệ không dây, như chúng ta biết, bắt đầu cuộc hành trình của
nó tới mọi nhà, mọi lớp học và các công ty trên toàn thế giới.
Đến những năm 1990, đã xuất hiện các hệ thống điện thoại di động. Các
hệ thống này sử dụng công nghệ không dây để tiến hành thực hiện kết nối
giữa các người sử dụng với nhau thông qua các trạm tiếp sóng. Mỗi hệ thống
điện thoại di động sử dụng các phương thức truy nhập mạng và sử dụng kênh
truyền thông khác nhau. Ở Mỹ hệ thống điện thoại di động được sử dụng là
CDMA và TDMA[2]. CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử
dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi.
Những người sử dụng nói trên được phân biệt lẫn nhau nhờ dùng một mã đặc
trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến được dùng lại ở mỗi điện
thoại trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã
trải phổ giả ngẫu nhiên (PN).
Được giới thiệu từ năm 1991, hệ thống GSM nhanh chóng trở nên phổ
biến ở Châu Âu và Châu Á[3]. GSM là công nghệ mạng kỹ thuật số có sử
dụng mã hóa để bảo đảm an toàn thông tin. Trước đây, nếu so sánh về mặt
thiết bị, các điện thoại sử dụng GSM thường là nhỏ gọn hơn so với các điện
thoại sử dụng công nghệ CDMA, điểm khác biệt nữa là các thuê bao được hệ
thống GSM xác thực thông qua một thẻ SIM, thẻ này có chức năng cung cấp
thông tin về thuê bao đồng thời cho phép người sử dụng có thể lưu trữ các
thông tin về sổ địa chỉ trên thẻ này. Mô hình thiết bị GSM được mô tả trong
hình sau:
Phan Nguyên Bình
K9T3
12
Luận văn Thạc sĩ
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
:
:
Giải mã
âm thanh
Mã hóa
âm thanh
*Giải mã kênh.
*Hủy khối.
*Triệt tiêu nhiễu
*Mã hóa kênh.
*Chèn khối.
*Sinh nhiễu
Bộ giải mã
Bộ mã hóa
Bộ giải
điều biến
Bộ điều biến
Bộ giải
điều tần
Điều tần
Bộ vi xử lý, đồng hồ, âm báo, hệ thống bus, bàn phím,...
SIM = Subscriber Identify Module
Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị sử dụng trong mạng GSM
Năm 1998, một số hãng IBM, Intel, Nokia,... giới thiệu công nghệ không
dây bluetooth để thay thế cho công nghệ sử dụng cáp nối truyền thống. Các
thiết bị di động như điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân,
máy tính xách tay và kể cả máy tính để bàn cũng có thể kết nối không dây sử
dụng công nghệ bluetooth. Bluetooth hỗ trợ kết nối trực tiếp dễ dàng và nhanh
chóng giữa các máy điện thoại, tạo ra một mạng đặc biệt (Ad hoc) để trao đổi
thông tin[5].
1.1.2. Một số chuẩn của mạng không dây.
WLAN chuẩn mạng không dây WiFi - 802.11 và đặc điểm kỹ thuật của
nó như sau:
Chuẩn
IEEE
802.11
Tốc độ
1 Mbps
2 Mbps
802.11a
Giải tần
Lên tới
54 Mbps
Phan Nguyên Bình
Chú thích
Chuẩn đầu tiên năm 1997. Đặc điểm gồm cả lựa
2.4 GHz
chọn giải tần (Frequency Hopping) và mã hoã
tuần tự trực tiếp (Direct-Sequence Modulation)
Chuẩn thứ hai 1999, nhưng sản phẩm theo
5 GHz
chuẩn này không được đưa ra cho đến cuối năm
2000.
K9T3
13
Luận văn Thạc sĩ
802.11b
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
802.11g
5.5 Mbps
11 Mbps
Lên tới
54 Mbps
2.4 GHz
2.4 GHz
Chuẩn thứ 3. Là chuẩn thiết bị phổ biến nhất
hiện nay.
Đã được chuẩn hoá và đang được sử dụng đồng
thời với 802.11b
Bảng 1: Một số chuẩn 802.11
Trong bảng trên, chuẩn IEEE 802.11b và chuẩn 802.11g đang được sử
dụng phổ biến trong các mạng không dây, các điểm truy nhập không dây
thường hỗ trợ cả hai chuẩn này. Khi hai máy tính nối với nhau, có thể thiết lập
mô hình mạng theo cách cả hai máy tính cùng nối với điểm truy nhập để điểm
truy nhập quản lý các kết nối giữa hai máy này hoặc hai máy có thể nối trực
tiếp với nhau. Hai mô hình kết nối ở trên sẽ được mô tả ở trong các chương
tiếp theo.
Chuẩn Bluetooth – IEEE 802.15 – mô tả cách thức kết nối không dây
trong phạm vi hẹp giữa các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth. Chuẩn
Bluetooth hoạt động với tần số sóng 2.45GHz và hỗ trợ trao đổi dữ liệu lên tới
720kbps.
1.1.3. Tại sao lại chọn mạng không dây.
Khả năng di động.
Điểm nổi bật để lựa chọn hệ thống không dây chính là khả
năng lưu động (Mobile) trong phạm vi cho phép để kết nối với hệ
thống mạng thông qua một kênh không dây. Ví dụ, với hệ thống
mạng không dây, người sử dụng có thể làm việc tốt ở mọi nơi trong
vùng phủ sóng: một lập trình viên có thể làm việc từ trong thư viện,
phòng trà, công viên,... trong phạm vi phủ sóng của các trạm cơ sở.
Dễ dàng và nhanh chóng phát triển.
Giống như tất cả các mạng máy tính, mạng không dây chuyển
đổi dữ liệu thông qua môi trường truyền dẫn. Môi trường truyền
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
14
chính là dạng sóng điện từ. Để thích hợp cho việc sử dụng mạng
không dây, môi trường truyền phải bao phủ được một vùng rộng để
các máy trạm có thể làm việc tốt khi di chuyển trong vùng được bao
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
phủ. Hai công nghệ được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay là tia
hồng ngoại và sóng không dây. Hầu hết các máy tính hiện nay đều
có cổng hồng ngoại, cho phép kết nối nhanh chóng tới máy in hay
thiết bị ngoại vi khác. Tuy nhiên, ánh sáng hồng ngoại có giới hạn,
nó dễ bị chặn bởi các bức tường, các vách ngăn làm việc hoặc các
kiến trúc văn phòng. Trong khi sóng không dây có thể xuyên qua
các vật liệu đó, nên nó được sử dụng rộng rãi hơn.
Mềm dẻo.
Lợi điểm mạng không dây là tính mềm dẻo, cho phép triển khai
nhanh chóng. Để kết nối các người sử dụng, mạng không dây cần
thiết lập một hoặc một số trạm phát sóng, cung cấp môi trường kết
nối cho các thiết bị đầu cuối. Về mặt kiến trúc hạ tầng của mạng
không dây, thì chất lượng kết nối đối với một người dùng hay đối
với với nhiều người dùng là tương tự như nhau. Một khi kiến trúc hạ
tầng đã được xây dựng xong thì việc thêm người sử dụng hầu như
chỉ là việc khai báo để xác thực quyền truy nhập. Chính vì tính mềm
dẻo này mà mạng không dây được triển khai phổ biến ở các nơi
công cộng như nhà ga, bến tàu, sân bay, các quán cafe,...
Chi phí thấp.
Trong một vài trường hợp, chi phí sẽ giảm đáng kể khi sử dụng
mạng không dây. Ví dụ: Thiết bị 802.11 có thể dễ dàng tạo cầu kết
nối giữa 2 toà nhà. Việc cài đặt mạng không dây có chi phí thấp hơn
hẳn đối với việc thuê một cáp truyền dẫn hay lắp đặt cáp nối giữa
hai toà nhà này.
Phan Nguyên Bình
K9T3
15
Luận văn Thạc sĩ
1.1.4. Các thành phần mạng không dây.
Hệ thống phân phối
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Mạng không dây bao gồm 4 thành phần vật lý:
Access
point
Trạm không dây
Hình 2: Các thành phần của mạng không dây
Điểm truy nhập (Access Point).
Là thiết bị cầu nối, thi hành chức năng kết nối thiết bị không
dây với hệ thống hạ tầng mạng hữu tuyến.
Hệ thống phân phối (Distribute System).
Khi nhiều điểm truy cập được kết nối với nhau để tạo ra một
miền bao phủ rộng, chúng phải kết nối với nhau để có thể theo dõi
được sự di chuyển của trạm di động. Hệ thống phân phối là một
mạng Backbone các thành phần logic của mạng không dây để
chuyển tiếp các gói tin đến trạm đích. Thông thường, mạng Ethernet
được sử dụng để làm môi trường truyền trong công nghệ mạng
Backbone này.
Môi trường không dây (Wireless Medium).
Để chuyển các gói tin từ trạm tới trạm, mạng không dây cần sử
dụng một môi trường, môi trường đó là sóng không dây (Radio
Frequency - RF).
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
16
Trạm không dây (Sation).
Các mạng được xây dựng để chuyển đổi dữ liệu giữa các trạm.
Các trạm là các thiết bị tính toán có hệ thống giao diện mạng không
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
dây. Thông thường, trạm này là các máy tính xách tay, máy pocket
PC. Trong một vài trường hợp, để giảm thiểu lượng dây cáp mạng
nối tới các máy tính, các máy tính để bàn cũng hỗ trợ kết nối mạng
không dây để kết nối tới các mạng LAN.
1.1.4.1. Hệ thống phân phối.
Hệ thống phân phối cung cấp khả năng mở rộng thông qua việc
kết nối các điểm truy nhập. Khi các khung tin được chuyển vào hệ
thống phân phối, nó sẽ được chuyển đến điểm truy nhập nào đó và
được điểm truy nhập này chuyển tiếp đến trạm di động đích. Hệ thống
phân phối chịu trách nhiệm theo dõi các trạm di động trong vùng phủ
sóng của nó và chuyển tiếp gói tin đến các trạm di động.
Trong hệ thống phân phối, Backbone Ethernet đóng vai trò như
một môi trường truyền, nhưng Backbone Ethernet không phải là toàn
bộ hệ thống phân phối bởi nó không thể tự xác định được khung tin gửi
cho các điểm truy nhập nào. Nói theo cách của mạng không dây, mạng
Backbone Ethernet chỉ là môi trường truyền dẫn hệ thống phân phối.
Phần còn lại của hệ thống phân phối nằm ở thiết bị điểm truy nhập.
Điểm truy nhập thường hoạt động như dạng cầu nối, ở đây, có ít nhất
một giao diện mạng không dây và một giao diện mạng hữu tuyến
(Ethernet). Phần giao diện mạng hữu tuyến có thể được kết nối với một
mạng hữu tuyến có sẵn, phần mạng không dây trở thành một sự mở
rộng của mạng hữu tuyến này. Sự chuyển đổi các khung tin giữa 2 môi
trường truyền thông mạng này được điều khiển theo cơ chế cầu nối.
Phan Nguyên Bình
K9T3
17
Luận văn Thạc sĩ
Mạng Backbone
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
Cầu nối (Bridge)
Hệ thống phân phối
Môi trường không dây
Trạm
A
Trạm
B
Trạm
C
Hình 3: Hệ thống phân phối
Dựa vào hệ thống này, các trạm di động kết nối với nhau vì chúng
không thực hiện kết nối trực tiếp. Mọi khung tin gửi từ một trạm di
động trong mạng có kiến trúc hạ tầng đều phải sử dụng hệ thống phân
phối ở điểm truy nhập để chuyển tiếp gói tin cho các trạm di động
khác.
1.1.4.2. Kết nối nội bộ giữa các điểm truy nhập.
Hệ thống phân phối bao gồm cả phương thức điều khiển kết nối.
Một trạm di động được kết nối với duy nhất một điểm truy nhập tại
một thời điểm. Khi trạm đã được kết nối với một điểm truy nhập, các
điểm truy nhập còn lại trong mạng dịch vụ mở rộng cần nhận biết được
điểm truy nhập này. Khi một trạm di động trong một vùng dịch vụ đơn
A muốn gửi thông điệp đến trạm di động trong vùng dịch vụ đơn B, thì
thông điệp này được điểm truy nhập của vùng A chuyển tiếp đến điểm
truy nhập của vùng B thông qua cơ chế cầu nối qua mạng Backbone
Ethernet. Để thi hành toàn bộ hệ thống phân phối, các điểm truy nhập
phải thông báo cho các trạm khác biết về các trạm đã liên kết với nó.
Cơ chế thông báo này sử dụng giao thức Inter-Access Point Protocol
(IAPP) thông qua môi trường truyền Backbone.
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
18
1.1.4.3. Cầu không dây và hệ thống phân phối.
Ngoài hệ thống kết nối nội bộ thông qua mạng Ethernet, các điểm
truy nhập có thể sử dụng chính sóng không dây để thiết lập cầu nối
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
giữa chúng. Cấu hình hệ thống phân phối không dây này thường được
gọi là cấu hình “cầu không dây” (Wireless Bridge), nó cho phép kết nối
2 mạng thông qua lớp kết nối. Cầu không dây thường được dùng để kết
nối nhanh chóng các vị trí cách xa nhau.
1.1.5. Các kiểu mạng.
1.1.5.1. Mạng dịch vụ cơ sở - BSS
Khối cơ sở của mạng không dây được gọi là BSS (Basic Service
Set – bộ dịch vụ cơ sở), cho phép nhóm các trạm làm việc với nhau.
Việc kết nối giữa các trạm diễn ra trong một vùng có biên mờ được gọi
là vùng dịch vụ cơ sở (Basic Service Area), ở đây định nghĩa các thuộc
tính truyền dẫn của thiết bị môi trường không dây. Khi một trạm làm
việc nằm trong vùng dịch vụ cơ sở, nó có thể kết nối được với các
thành viên khác cùng nằm trong vùng cơ sở đó. Hai loại hình khối cơ
sở được sử dụng là bộ dịch vụ cơ sở độc lập và bộ dịch vụ cơ sở có
kiến trúc - bộ dịch vụ phụ thuộc.
BSS phụ thuộc
BSS độc lập
Access
point
Hình 4: BSS độc lập và BSS phụ thuộc
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
19
Mạng BSS độc lập - IBSS:
Các trạm phát được kết nối trực tiếp với nhau trong phạm vi
phủ sóng của từng cặp trạm làm việc. Số lượng trạm làm việc nhỏ
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
nhất của mô hình này là 2 trạm. Thông thường mô hình này được
thiết lập với quy mô làm việc nhỏ và thời gian tồn tại của cả hệ
thống ngắn. Thích hợp cho các cuộc hội thảo, hội nghị,... Đôi khi
cấu hình mạng theo dạng này còn được gọi là mạng đặc biệt (Adhoc Network) hay mạng cấu hình bộ dịch vụ cơ sở đặc biệt (Ad-hoc
BSS Network).
Mạng BSS phụ thuộc:
Như trong hình 4 ta thấy rõ sự khác biệt của mạng này với các
mạng IBSS bởi việc sử dụng một điểm truy nhập (Access Point).
Điểm truy nhập được sử dụng cho tất cả các kết nối trong mạng phụ
thuộc, nó bao gồm cả các kết nối giữa các trạm di động trong cùng
một vùng cung cấp dịch vụ. Nếu một trạm di động trong một mạng
phụ thuộc cần kết nối tới một trạm khác, kết nối sẽ được chuyển
theo 2 bước. Đầu tiên, trạm gốc gửi các khung tin đến điểm truy
nhập, bước thứ 2, điểm truy nhập chuyển đổi khung tin tới trạm
đích. Lợi điểm của mạng phụ thuộc là:
- Các trạm trong mạng cấu hình theo dạng bộ dịch vụ cơ sở phụ
thuộc đều được xem như là cách điểm truy nhập một khoảng như
nhau.
- Điểm truy nhập trong mô hình mạng này cũng đóng vai trò hỗ
trợ các trạm di động tiết kiệm năng lượng phát sóng. Tình huống
này xảy ra khi điểm truy nhập phát hiện một trạm di động nào đó
chuyển sang trạng thái tiết kiệm năng lượng.
Phan Nguyên Bình
K9T3
Luận văn Thạc sĩ
20
Trong mạng phụ thuộc, các trạm di động được gắn với điểm
truy nhập giống như việc các trạm này sử dụng cáp kết nối gắn vào
mạng 802.3.
VoIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân
1.1.5.2. Mạng mở rộng – ESS
Các bộ dịch vụ cơ sở hay các mạng dịch vụ cơ sở có thể được tạo
để phủ trong một quy mô nhỏ như một gia đình hoặc một văn phòng, ví
dụ như mạng LAN không dây 802.11. Tất nhiên, chuẩn mạng 802.11
cho phép mở rộng các mạng và tạo các kết nối giữa các mạng này với
nhau trong một bộ dịch vụ mở rộng (Extended Service Set - ESS) –
mạng mở rộng. Mạng mở rộng được tạo bởi việc phối hợp mắt xích
giữa từng bộ dịch vụ cơ sở thông qua một đường trục Ethernet để kết
nối các bộ dịch vụ cơ sở với nhau.
Phan Nguyên Bình
K9T3
- Xem thêm -