Tài liệu VOIP trong mạng không dây sử dụng thiết bị kỹ thuật số cá nhân

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