Báo cáo tìm hiểu về wifi

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 16 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

GVHD: NGUYỄN VĂN PHÚCNHÓM THỰC HIỆN: 6

TV1: NGUYỄN VĨNH HƯNG - 21161056TV2: NGUYỄN ANH KHOA - 21119093TV3: PHAN THANH KHA - 21119087

KHOA: ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO MÔN: KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

PHẦN BỔ SUNG

I So sánh giữa wifi và một số chuẩn kết nối khác

Dưới đây là một số điểm so sánh giữa ba công nghệ Wi-Fi, Bluetooth và LoRa (Long Range):

1. Phạm vi:

- Wi-Fi: Wi-Fi thường có phạm vi hoạt động trong khoảng vài chục mét đến vài trăm mét, tùy thuộc vào phiên bản Wi-Fi và môi trường. Tuy nhiên, với các bộ khuếch đại tín hiệu hoặc thiết bị mesh, phạm vi có thể được mở rộng hơn.

- Bluetooth: Bluetooth thường có phạm vi hoạt động trong khoảng vài mét đến khoảng 100 mét, tùy thuộc vào lớp Bluetooth được sử dụng.

- LoRa: LoRa được thiết kế để có phạm vi hoạt động rộng hơn. Ở chế độ LoRaWAN (một dạng của LoRa), nó có thể hoạt động trong khoảng vài km đến hàng chục km, tuỳ thuộc vào môi trường và công suất truyền đi.

2. Tiêu thụ năng lượng:

- Wi-Fi: Wi-Fi tiêu thụ năng lượng tương đối cao, đặc biệt là trong quá trình truyền dữ liệu.

- Bluetooth: Bluetooth tiêu thụ năng lượng tương đối thấp so với Wi-Fi, đặc biệt trong chế độ chờ (standby). Tuy nhiên, việc truyền dữ liệu có thể tiêu tốn năng lượng hơn. - LoRa: LoRa được thiết kế để tiêu thụ năng lượng rất thấp. Với khả năng truyền dữ liệu

từ xa và tiêu thụ năng lượng thấp, nó rất phù hợp cho các ứng dụng IoT (Internet of Things) có yêu cầu năng lượng thấp và tuổi thọ pin dài.

3. Tốc độ truyền dữ liệu:

- Wi-Fi: Wi-Fi cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi băng thơng lớn như truyền video HD hoặc trị chơi trực tuyến.

- Bluetooth: Bluetooth có tốc độ truyền dữ liệu tương đối thấp so với Wi-Fi, nhưng đủ để truyền dữ liệu âm thanh hoặc hình ảnh có dung lượng nhỏ.

- LoRa: Tốc độ truyền dữ liệu của LoRa thấp hơn nhiều so với Wi-Fi và Bluetooth. LoRa thích hợp cho các ứng dụng tương đối chậm như giám sát cảm biến hoặc theo dõi vị trí.

4. Ứng dụng:

- Wi-Fi: Wi-Fi thường được sử dụng trong các mạng LAN không dây, điểm truy cập internet công cộng, mạng gia đình và văn phịng.

- Bluetooth: Bluetooth thường được sử dụng trong tai nghe khơng dây, bàn phím, chuột, loa di động và các thiết bị kết nối trực tiếp với điện thoại di động hoặc máy tính.

2

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

- LoRa: LoRa thường được sử dụng trong các ứng dụng IoT như giám sát nông nghiệp, theo dõi hạt nhân, theo dõi động vật hoang dã và quản lý thơng minh của thành phố.

5. Tóm lại

Wi-Fi, Bluetooth và LoRa là ba công nghệ không dây với các đặc điểm khác nhau, phù hợp với các ứng dụng và môi trường sử dụng khác nhau. Việc lựa chọn công nghệ phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và các yếu tố như phạm vi, tiêu thụ năng lượng và tốc độ truyền dữ liệu.

II Cách thức hoạt động cụ thể của wifi

Wi-Fi là một công nghệ truyền thông không dây sử dụng sóng radio để kết nối các thiết bị với mạng Internet hoặc mạng nội bộ. Dưới đây là cách thức hoạt động cơ bản của Wi-Fi:

- Mạng Wi-Fi và Router: Một mạng Wi-Fi được tạo ra bởi một thiết bị gọi là router hoặc điểm truy cập (access point). Router là thiết bị trung tâm trong mạng Wi-Fi, nó kết nối với mạng Internet thơng qua một kết nối có dây như cáp modem hoặc cáp quang. - Sóng Radio: Router Wi-Fi phát ra tín hiệu sóng radio trong dải tần số 2,4 GHz hoặc 5

GHz. Sóng radio này mang dữ liệu và được phát ra từ các ăng-ten trên router. - Thiết bị kết nối: Các thiết bị như điện thoại di động, máy tính xách tay, máy tính bảng,

máy tính để bàn, hoặc các thiết bị thơng minh khác có khả năng kết nối Wi-Fi có thể nhận sóng radio từ router Wi-Fi.

- Kết nối và Xác thực: Khi thiết bị Wi-Fi nhìn thấy tín hiệu Wi-Fi từ router, nó có thể yêu cầu kết nối đến mạng Wi-Fi. Thiết bị và router cần thiết lập một quá trình xác thực để đảm bảo rằng chỉ những thiết bị được phép mới có thể kết nối vào mạng Wi-Fi. - Giao thức truyền dẫn: Khi kết nối được thiết lập, dữ liệu được truyền từ và đến thiết bị

qua kênh truyền dữ liệu không dây. Router Wi-Fi chịu trách nhiệm chuyển tiếp các gói tin dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng Wi-Fi và cung cấp kết nối với mạng Internet nếu có.

- Mật khẩu và Mã hóa: Mạng Wi-Fi có thể được bảo mật bằng cách yêu cầu mật khẩu để kết nối. Ngoài ra, Wi-Fi sử dụng các phương pháp mã hóa dữ liệu như WPA (Wi-Fi Protected Access) hoặc WPA2 để đảm bảo rằng dữ liệu được truyền đi an tồn và khơng thể bị xâm nhập.

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

3

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Thành viênNội dung thực hiệnMức độ hoàn thànhNguyễn Vĩnh Hưng-Các chuẩn wifi

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

1.Lý do chọn đề tài...6

2.Đối tượng nghiên cứu...6

3.Phương pháp nghiên cứu...6

NỘI DUNG...7

1.Các đặc tính kỹ thuật của WiFi...7

1.1Khái niệm wifi...7

1.2Băng tần WiFi (Band)...7

1.3Băng thông WiFi (Bandwidth)...8

2.Các thông số quan trọng của mạng WiFi...9

5.1Chuẩn WiFi đầu tiên 802.11...10

5.2Chuẩn WiFi 802.11b (tên mới WiFi 1)...10

5.3Chuẩn WiFi 802.11a (tên mới WiFi 2)...11

5.4Chuẩn WiFi 802.11g (tên mới WiFi 3)...11

5.5Chuẩn WiFi 802.11n (tên mới WiFi 4)...12

5.5.1Công nghệ không dây chính trong 802.11n...12

5.5.2Hiệu suất 802.11n...12

5.5.3Thiết bị mạng 802.11n so với các tiêu chuẩn trước đó...13

5.5.4Thế hệ tiếp nối của 802.11n...13

5.6Chuẩn WiFi 802.11ac (tên mới WiFi 5)...13

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

1.Lý do chọn đề tài

Wifi là một công nghệ khơng thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Nó được sử dụng rộng rãi trong các môi trường văn phòng, nhà ở, khách sạn, sân bay, các quán ăn và các địa điểm công cộng khác để truy cập Internet và chia sẻ dữ liệu qua đó khắc phục được nhược điểm mà mạng có dây khơng thể giải quyết được, qua đó giúp người dùng có thể kết nối với mạng xã hội ở bất cứ đâu. Tuy nhiên, vì wifi cịn có những hạn chế của nó nên sự phát triển và cải tiến không ngừng về wifi nhằm giải quyết những hạn chế đang tồn tại như tốc độ, phạm vi phủ sóng, an tồn thơng tin là điều vơ cùng tất yếu vì mục đích nâng cao chất lượng dịch vụ cho người dùng. Với mong muốn tìm hiểu rõ hơn về wifi, nhóm em làm đề tài wifi nhằm hiểu rõ hơn về công nghệ wifi hiện nay.

2.Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong bài báo cáo của nhóm về cơng nghệ wifi, các thông số, và các chuẩn wifi.

3.Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu và định nghĩa các khái niệm liên quan đến wifi, xem xét các tài liệu về wifi từ các nguồn như sách, bài báo, tài liệu trực tuyến và các nghiên cứu trước đó để có được cái nhìn tổng quan về wifi. So sánh kết quả của nghiên cứu với các nghiên cứu trước đó và đánh giá ưu và nhược điểm của từng loại.

NỘI DUNG

1. Các đặc tính kỹ thuật của WiFi

6

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

1.1 Khái niệm wifi

- Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity. Là một mạng không dây có khả năng kết nối với các mạng khác hay với máy tính bằng sóng vơ tuyến. Nó nhanh hơn và phạm vi hoạt động lớn hơn Bluetooth.

- Thương hiệu Wi-Fi được chính thức đặt cho cơng nghệ không dây dựa trên chuẩn IEEE 802.11.

1.2 Băng tần WiFi (Band)

- Giống như mọi loại sóng vơ tuyến khác, sóng WiFi cũng có một thơng số đặc trưng là băng tần (Band).

- Thực chất băng tần không phải là một tần số cố định như nhiều người vẫn lầm tưởng, mà là một dải tần số dao động giữa giá trị thấp nhất (Fmin) và giá trị cao nhất (Fmax) nằm trong dải sóng vơ tuyến.

Hình 1: băng tần wifi

- Hiện nay hầu hết các chuẩn WiFi đều hoạt động trên hai băng tần là 2.4 GHz và 5 GHz, tức là tần số thu phát sóng WiFi sẽ dao động nhỏ xung quanh các giá trị này (ví dụ dải tần WiFi 2.4 GHz là 2.401GHz- 2.495GHz).

- Về lý thuyết, tần số càng cao biểu trưng cho khả năng mang thông tin trên một đơn vị thời gian càng lớn, vì sự tăng lên của số chu kì sóng có thể phân chia để mang dữ liệu.

- Tuy nhiên, còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ đường truyền như thuật tốn mã hóa-giải mã, phần cứng thu phát sóng, và đặc biệt là độ rộng (Width) của băng tần (Band) được sử dụng (gọi là Bandwidth – băng thông).

1.3 Băng thông WiFi (Bandwidth)

7

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

- Băng thơng hay cịn gọi là Bandwidth được sử dụng để truyền tải những dữ liệu có sẵn trong 1 giây. Cũng có thể hiểu đây là tốc độ truyền dữ liệu của một đường truyền.

- Băng tần có thể được so sánh như một đường ống nước, băng thông là số đo độ rộng của đường ống đó, cịn nước chảy trong đường ống chính là dữ liệu. Ống nước càng lớn, lưu lượng nước tối đa có thể chảy qua trong 1 khoảng thời gian càng nhiều, tương tự băng thông càng rộng thì lượng dữ liệu tối đa có thể truyền dẫn qua đó càng được nhiều dẫn đến tốc độ truyền càng nhanh.Như vậy thì theo cách hiểu này, băng thơng là độ rộng đường truyền tín hiệu mà từ đó ta có thể quy ra lượng dữ liệu tối đa có thể gửi nhận cùng lúc trên đường truyền – cái thường được ghi trên các bộ phát WiFi hoặc các tài liệu đặc tả đặc tính kỹ thuật của thiết bị viễn thông.Tuy nhiên, rất ít khi chúng ta khai thác được hết con số nói trên, do tốc độ đường truyền Internet mà ISP cung cấp hầu hết là thấp hơn con số lý thuyết đó (lượng nước chảy đầu vào khơng đủ làm đầy đường ống).Chính vì thế mà người ta đã gán lưu lượng dữ liệu thực tế truyền được trong một giây (tính theo bit hoặc byte) cho băng thông như một cách hiểu thứ hai rất phổ biến, dù khơng chính xác với định nghĩa gốc.

- Cuối cùng, băng thông được chia thành 2 loại là băng thông tải lên (Upload) và băng thông tải xuống (Download). Thông thường với đường truyền Internet sử dụng mạng cáp quang thì hai thơng số này là khơng chênh lệch nhau nhiều.

Hình 2: băng thơng

2. Các thông số quan trọng của mạng WiFi

2.1 Ping

8

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

- Ping là từ được viết tắt bởi Packet Internet Groper, là một cơng cụ mạng máy tính

sử dụng trên các mạng TCP/IP để kiểm tra tốc độ đường truyền kết nối giữa hai thiết bị, thường là máy tính và máy chủ server cụ thể nào đó.

- Ping có thể ước lượng khoảng thời gian trễ trọn vịng (round-trip delay time, viết tắt:

RTT, ý nghĩa: thời gian để truyền một tín hiệu hoặc thơng tin tới một nơi khác ở xa và

quay trở lại) để gửi gói dữ liệu đi và tỷ lệ các gói dữ liệu có thể bị mất trong quá trình truyền tải giữa hai máy.

- Một cách dễ hiểu thì Ping được sử dụng để kiểm tra tốc độ kết nối, tải các gói dữ liệu giữa hai thiết bị là một máy tính đến với một máy chủ.

2.2 Jitter

- Jitter là thông số đặc trưng cho độ ổn định của độ trễ truyền dẫn các gói tin. - Ví dụ, độ trễ trung bình khi smartphone của bạn nhận các gói tin từ máy chủ

Skype ổn định quanh 20ms, bạn đơn giản là ln nghe thấy giọng nói của người ở đầu dây bên kia sau 20ms kể từ khi người đó nói, giống như nghe lại một bản ghi âm liền mạch vậy.

- Tuy nhiên, nếu độ trễ tín hiệu đột ngột tăng lên 50ms, sẽ có một khoảng trống thời gian kéo dài 50-20=30ms mà smartphone của bạn khơng nhận được bất cứ tín hiệu nào, gây ra ngắt quãng âm thanh mà bạn nghe được. Con số thời gian 30ms thu được chính là Jitter, thứ gây ra sự giật lag khó chịu mỗi khi bạn thực hiện đàm thoại trực tiếp qua Internet.

2.3 Packet loss

- Packet loss là tỉ lệ tính theo % số gói tin bị mất (thiết bị đích khơng nhận được từ thiết bị nguồn) trên tổng số gói tin gửi nhận giữa hai thiết bị.

- Thông số này cũng gây ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và tốc độ truyền tin, do các thiết bị trong mạng phải tiến hành gửi lại các packets đã mất.

- Trên đường tới máy chủ đích, gói tin phải đi qua nhiều máy chủ trung gian và các thiết bị vật lý hỗ trợ truyền dữ liệu. Với mạng WiFi, AP (Access Point- điểm truy cập) đóng vai trị trung gian kết nối thiết bị của bạn và mạng Internet.

3. Ưu, nhược điểm của wifi3.1 Ưu điểm

- Tiện lợi: Wi-Fi cho phép bạn kết nối với internet mà không cần dây và điều khiển từ xa, làm cho việc kết nối đến internet trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn.

- Linh hoạt: Wi-Fi cho phép nhiều thiết bị kết nối đến internet cùng một lúc và từ bất kỳ đâu trong phạm vi sóng Wi-Fi.

9

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

- Tính di động: Fi cho phép bạn truy cập internet từ bất kỳ địa điểm nào có sóng Wi-Fi, làm cho nó trở thành một cơng nghệ di động.

- Tốc độ: Wi-Fi có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với nhiều kết nối internet khác.

3.2 Nhược điểm

- Giới hạn phạm vi: Wifi có phạm vi giới hạn, phụ thuộc vào số lượng và độ dày của tường và vật cản trong tòa nhà.

- Sự can thiệp: Sóng Wifi có thể bị can thiệp bởi các tín hiệu khác, do đó chất lượng kết nối có thể bị giảm.

- An ninh: Wifi có thể bị tấn công bởi hacker nếu không được bảo vệ đúng cách, do đó cần phải cài đặt phần mềm bảo mật để đảm bảo an tồn.

- Băng thơng: Số lượng người sử dụng cùng lúc có thể làm giảm băng thông và tốc độ truyền dữ liệu.

4. Cách thức hoạt động

Wifi hoạt truyền tải dữ liệu qua sóng vơ tuyến theo hai chiều. Qua bộ chuyển đổi tín hiệu khơng dây dữ liệu sẽ được chuyển thành sóng vơ tuyến, và được thu phát bằng 1 ăng ten. Sau đó, Router Wifi sẽ phân tích và giải mã tín để kết nối tới hệ thống mạng internet thông qua cổng Ethernet. Quy trình trên sử dụng phổ biến cho cách thức truyền tải dữ liệu khơng dây dùng sóng radio. Tuy nhiên, trên Wifi sẽ có một số khác biệt như: có thể tùy chỉnh tần số, kênh truyền theo các tiêu chuẩn đã được quy định. Điều này, giảm độ suy hao, tăng độ phủ sóng, tăng khả năng chống nhiễu giúp Wifi trở thành kết nối mạng không dây rất rất phổ biến.

5. Các chuẩn wifi

5.1 Chuẩn WiFi đầu tiên 802.11

Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã giới thiệu một chuẩn đầu tiên cho WLAN. Chuẩn này được gọi là 802.11 sau khi tên của nhóm được thiết lập nhằm giám sát sự phát triển của nó. Tuy nhiên, 802.11 chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps – quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng. Với lý do đó, các sản phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không được sản xuất nữa.

5.2 Chuẩn WiFi 802.11b (tên mới WiFi 1)

- IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào tháng Bảy năm 1999, tạo ra chuẩn 802.11b. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương đương với Ethernet truyền thống.

- 802.11b sử dụng tần số tín hiệu vơ tuyến khơng được kiểm sốt (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.11. Các nhà cung cấp thích sử dụng tần số này để giảm chi phí sản

10

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

xuất. Các thiết bị 802.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết bị điện thoại khơng dây (kéo dài), lị vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.4 GHz. Mặc dù vậy, bằng cách lắp các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng xuyên nhiễu này.

Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt và khơng dễ bị

cản trở.

Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất; các thiết bị gia dụng có thể

gây trở ngại cho tần số vô tuyến mà 802.11b bắt được.

5.3 Chuẩn WiFi 802.11a (tên mới WiFi 2)

- Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng thứ hai cho chuẩn 802.11 có tên gọi 802.11a. Vì 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802.11b. Tuy nhiên trong thực tế, 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời. Do giá thành cao hơn nên 802.11a thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp cịn 802.11b thích hợp hơn với thị trường mạng gia đình.

- 802.11a hỗ trợ băng thơng lên đến 54 Mbps và tín hiệu trong một phổ tần số quy định quanh mức 5GHz. Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.11b. Với tần số này, các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác hơn. - Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công nghệ này không

thể tương thích với nhau. Chính vì vậy một số hãng đã cung cấp các thiết bị mạng lai

cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là thực hiện hai chuẩn này song

song (mỗi thiết bị kết nối phải sử dụng một trong hai, không thể sử dụng đồng thời cả hai).

Ưu điểm của 802.11a – tốc độ cực nhanh; tần số được kiểm soát nên tránh được

sự xuyên nhiễu từ các thiết bị khác.

Nhược điểm của 802.11a – giá thành đắt; phạm vi hẹp và dễ bị cản trở.5.4 Chuẩn WiFi 802.11g (tên mới WiFi 3)

Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường. 802.11g là một nỗ lực để kết hợp những ưu điểm của chuẩn 802.11a và 802.11b. Nó hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng. 802.11g có khả năng tương thích với các chuẩn 802.11b, điều đó