Wi-Fi - Hướng dẫn nhanh

WiFi là viết tắt của Withích thú Fisự si mê. WiFiIt dựa trên dòng tiêu chuẩn IEEE 802.11 và chủ yếu là công nghệ mạng cục bộ (LAN) được thiết kế để cung cấp phạm vi phủ sóng băng thông rộng trong tòa nhà.

Các hệ thống WiFi hiện tại hỗ trợ tốc độ dữ liệu lớp vật lý cao nhất là 54 Mbps và thường cung cấp vùng phủ sóng trong nhà với khoảng cách 100 feet.

WiFi đã trở thành de facto tiêu chuẩn cho dặm cuối băng thông rộng kết nối trong nhà, văn phòng, và các địa điểm hotspot công cộng. Các hệ thống thường có thể cung cấp phạm vi phủ sóng chỉ khoảng 1.000 feet tính từ điểm truy cập.

WiFi cung cấp tốc độ dữ liệu đỉnh cao hơn đáng kể so với hệ thống 3G, chủ yếu vì nó hoạt động trên băng thông lớn hơn 20 MHz, nhưng hệ thống WiFiWiFi không được thiết kế để hỗ trợ tính di động tốc độ cao.

Một lợi thế đáng kể của WiFi so với WiMAX và 3G là tính khả dụng rộng rãi của các thiết bị đầu cuối. Phần lớn các máy tính xách tay xuất xưởng ngày nay đều có giao diện WiFi tích hợp sẵn. Các giao diện WiFi hiện cũng đang được tích hợp vào nhiều thiết bị, bao gồm trợ lý dữ liệu cá nhân (PDA), điện thoại không dây, điện thoại di động, máy ảnh và trình phát đa phương tiện.

WiFi là Half Duplex

Tất cả các mạng WiFi đều là hệ thống TDD dựa trên tranh chấp, trong đó điểm truy cập và các trạm di động đều tranh giành quyền sử dụng cùng một kênh. Do hoạt động của phương tiện được chia sẻ, tất cả các mạng WiFi đều là song công.

Có những nhà cung cấp thiết bị tiếp thị cấu hình lưới WiFi, nhưng những triển khai đó kết hợp các công nghệ chưa được xác định trong tiêu chuẩn.

Kênh Băng thông

Các tiêu chuẩn WiFi xác định băng thông kênh cố định là 25 MHz cho 802.11b và 20 MHz cho mạng 802.11a hoặc g.

Tin hiệu Radio

Tín hiệu vô tuyến là chìa khóa giúp kết nối mạng WiFi. Các tín hiệu vô tuyến này được truyền từ các ăng-ten WiFi sẽ được thu bởi các bộ thu WiFi, chẳng hạn như máy tính và điện thoại di động được trang bị thẻ WiFi. Bất cứ khi nào, một máy tính nhận được bất kỳ tín hiệu nào trong phạm vi của mạng WiFi, thường là 300 - 500 feet đối với ăng-ten, thẻ WiFi sẽ đọc tín hiệu và do đó tạo kết nối internet giữa người dùng và mạng mà không cần sử dụng dây.

Các điểm truy cập, bao gồm ăng-ten và bộ định tuyến, là nguồn chính truyền và nhận sóng vô tuyến. Ăng-ten hoạt động mạnh hơn và có khả năng truyền sóng vô tuyến dài hơn với bán kính 300-500 feet, được sử dụng ở các khu vực công cộng trong khi bộ định tuyến yếu hơn nhưng hiệu quả hơn phù hợp hơn cho những ngôi nhà có đường truyền vô tuyến từ 100-150 feet.

Thẻ WiFi

Bạn có thể coi thẻ WiFi như một sợi dây vô hình kết nối máy tính của bạn với ăng-ten để kết nối trực tiếp với internet.

Thẻ WiFi có thể external hoặc là internal. Nếu thẻ Wi-Fi chưa được lắp vào máy tính của bạn, thì bạn có thể mua một phần đính kèm ăng-ten USB và để nó kết nối bên ngoài với cổng USB của bạn hoặc lắp thẻ mở rộng được trang bị ăng-ten trực tiếp vào máy tính (như thể hiện trong hình trên ). Đối với máy tính xách tay, thẻ này sẽ là thẻ PCMCIA mà bạn lắp vào khe cắm PCMCIA trên máy tính xách tay.

Điểm truy cập WiFi

Điểm phát sóng WiFi được tạo bằng cách cài đặt điểm truy cập vào kết nối internet. Điểm truy cập truyền tín hiệu không dây trong một khoảng cách ngắn. Nó thường bao phủ khoảng 300 feet. Khi một thiết bị hỗ trợ WiFi, chẳng hạn như Pocket PC gặp một điểm phát sóng, thiết bị sau đó có thể kết nối không dây với mạng đó.

Hầu hết các điểm truy cập được đặt ở những nơi công cộng dễ dàng tiếp cận như sân bay, quán cà phê, khách sạn, cửa hàng sách và môi trường khuôn viên trường. 802.11b là thông số kỹ thuật phổ biến nhất cho các điểm phát sóng trên toàn thế giới. Chuẩn 802.11g tương thích ngược với .11b nhưng .11a sử dụng dải tần số khác và yêu cầu phần cứng riêng biệt như bộ điều hợp a, a / g hoặc a / b / g. Các mạng WiFi công cộng lớn nhất được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ internet tư nhân (ISP); họ tính phí cho người dùng muốn truy cập internet.

Các điểm nóng ngày càng phát triển trên khắp thế giới. Trên thực tế, T-Mobile USA kiểm soát hơn 4.100 điểm phát sóng đặt tại các địa điểm công cộng như Starbucks, Borders, Kinko's và các câu lạc bộ hàng không của Delta, United và US Airways. Ngay cả một số nhà hàng McDonald's hiện nay cũng có tính năng truy cập điểm phát sóng WiFi.

Bất kỳ máy tính xách tay nào có tích hợp không dây, bộ điều hợp không dây được nhà sản xuất gắn vào bo mạch chủ hoặc bộ điều hợp không dây như thẻ PCMCIA đều có thể truy cập mạng không dây. Hơn nữa, tất cả các máy tính bỏ túi hoặc máy Palm có đèn Flash nhỏ gọn, hỗ trợ SD I / O hoặc WiFi tích hợp, đều có thể truy cập các điểm phát sóng.

Một số Điểm phát sóng yêu cầu khóa WEP để kết nối, khóa này được coi là riêng tư và an toàn. Đối với các kết nối mở, bất kỳ ai có thẻ WiFi đều có thể truy cập vào điểm phát sóng đó. Vì vậy, để có thể truy cập internet theo WEP, người dùng phải nhập mã khóa WEP.

Chuẩn 802.11 được xác định thông qua một số thông số kỹ thuật của mạng WLAN. Nó định nghĩa một giao diện không dây giữa một máy khách không dây và một trạm gốc hoặc giữa hai máy khách không dây.

There are several specifications in the 802.11 family −

802.11 - Điều này liên quan đến mạng LAN không dây và cung cấp đường truyền 1 - hoặc 2 Mbps ở băng tần 2,4 GHz sử dụng trải phổ nhảy tần (FHSS) hoặc trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS).
802.11a- Đây là phần mở rộng của 802.11 liên quan đến mạng LAN không dây và có tốc độ lên tới 54 Mbps ở băng tần 5 GHz. 802.11a sử dụng lược đồ mã hóa ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) trái ngược với FHSS hoặc DSSS.
802.11b- WiFi tốc độ cao 802.11 là phần mở rộng của 802.11 liên quan đến mạng LAN không dây và mang lại kết nối nhanh như truyền 11 Mbps (với dự phòng xuống 5,5, 2 và 1 Mbps tùy thuộc vào cường độ tín hiệu) ở băng tần 2,4 GHz . Đặc tả 802.11b chỉ sử dụng DSSS. Lưu ý rằng 802.11b thực sự là một sửa đổi cho chuẩn 802.11 ban đầu được bổ sung vào năm 1999 để cho phép chức năng không dây tương tự như kết nối Ethernet có dây cứng.
802.11g - Điều này liên quan đến mạng LAN không dây và cung cấp 20+ Mbps ở băng tần 2,4 GHz.

Dưới đây là so sánh kỹ thuật giữa ba tiêu chuẩn WiFi chính.

Đặc tính	WiFi (802.11b)	WiFi (802.11a / g)
PrimaryApplication	mạng địa phương không dây	mạng địa phương không dây
Frequency Band	ISM 2,4 GHz	ISM 2,4 GHz (g) 5 GHz U-NII (a)
Channel Bandwidth	25 MHz	20 MHz
Half/Full Duplex	Một nửa	Một nửa
Radio Technology	Trình tự trực tiếp Trải phổ	OFDM (64 kênh)
Bandwidth	<= 0,44 bps / Hz	≤ = 2,7 bps / Hz
Efficiency
Modulation	QPSK	BPSK, QPSK, 16-, 64-QAM
FEC	không ai	Bộ luật hợp hiến
Encryption	Tùy chọn- RC4m (AES trong 802.11i)	Tùy chọn- RC4 (AES trong 802.11i)
Mobility	Trong giai đoạn phát triển	Trong giai đoạn phát triển
Mesh	Nhà cung cấp độc quyền	Nhà cung cấp độc quyền
Access Protocol	CSMA / CA	CSMA / CA

Mạng LAN không dây IEEE 802.11 sử dụng giao thức kiểm soát truy cập phương tiện được gọi là Đa truy cập theo cảm giác nhà cung cấp với tính năng tránh va chạm (CSMA / CA). Mặc dù tên gọi tương tự như Đa truy cập nhận biết sóng mang của Ethernet với phát hiện va chạm (CSMA / CD), khái niệm hoạt động hoàn toàn khác.

Hệ thống WiFi là cấu hình phương tiện chia sẻ bán song công, trong đó tất cả các đài phát và nhận trên cùng một kênh vô tuyến. Vấn đề cơ bản của một hệ thống vô tuyến là một đài không thể nghe thấy khi nó đang gửi, và do đó không thể phát hiện ra một vụ va chạm. Do đó, các nhà phát triển các thông số kỹ thuật 802.11 đã đưa ra một cơ chế tránh va chạm được gọi làDistributed Control Function (DCF).

Theo DCF, một trạm WiFi sẽ chỉ truyền khi kênh rõ ràng. Tất cả các quá trình truyền đều được xác nhận, vì vậy nếu một trạm không nhận được thông báo xác nhận, nó sẽ giả định rằng đã xảy ra xung đột và thử lại sau một khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên.

Tỷ lệ va chạm sẽ tăng lên khi lưu lượng truy cập tăng lên hoặc trong các tình huống mà các trạm di động không thể nghe thấy nhau.

Có kế hoạch kết hợp khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) trong công nghệ WiFi với việc áp dụng tiêu chuẩn IEEE 802.11e. Chuẩn 802.11e sẽ bao gồm hai chế độ hoạt động, một trong hai chế độ này có thể được sử dụng để cải thiện dịch vụ cho thoại -

Tiện ích mở rộng đa phương tiện WiFi (WME) - Bắt buộc
Đa phương tiện theo lịch trình WiFi (WSM) - Tùy chọn

Tiện ích mở rộng đa phương tiện WiFi (WME)

Tiện ích mở rộng đa phương tiện WiFi sử dụng giao thức được gọi là Truy cập điều khiển phân tán đa phương tiện nâng cao (EDCA), là một phần mở rộng của phiên bản nâng cao của Chức năng điều khiển phân tán (DCF) được định nghĩa trong 802.11 MAC gốc.

Phần nâng cao là EDCA sẽ xác định tám cấp độ ưu tiên truy cập vào kênh không dây chia sẻ. Giống như DCF ban đầu, truy cập EDCA là một giao thức dựa trên tranh chấp sử dụng một tập hợp các khoảng thời gian chờ và bộ hẹn giờ dự phòng được thiết kế để tránh va chạm. Tuy nhiên, với DCF, tất cả các trạm đều sử dụng các giá trị giống nhau và do đó có cùng mức độ ưu tiên truyền trên kênh.

Với EDCA, mỗi mức độ ưu tiên truy cập khác nhau được ấn định một loạt khoảng thời gian chờ và bộ đếm dự phòng khác nhau. Các đường truyền có mức độ ưu tiên truy cập cao hơn được chỉ định khoảng thời gian ngắn hơn. Tiêu chuẩn này cũng bao gồm chế độ bùng nổ gói cho phép một điểm truy cập hoặc một trạm di động đặt trước kênh và gửi 3 đến 5 gói trong một chuỗi.

Đa phương tiện theo lịch trình WiFi (WSM)

Các dịch vụ trì hoãn thực sự nhất quán có thể được cung cấp với Đa phương tiện theo lịch trình WiFi (WSM) tùy chọn. WSM hoạt động giống như Chức năng Điều khiển Điểm (PCF) ít được sử dụng được định nghĩa với 802.11 MAC gốc.

Trong WSM, điểm truy cập định kỳ phát một thông báo điều khiển buộc tất cả các trạm phải coi kênh là bận và không cố gắng truyền. Trong khoảng thời gian đó, điểm truy cập sẽ thăm dò từng trạm được xác định cho dịch vụ nhạy cảm về thời gian.

Để sử dụng tùy chọn WSM, các thiết bị cần gửi một cấu hình lưu lượng mô tả các yêu cầu về băng thông, độ trễ và chập chờn. Nếu điểm truy cập không có đủ tài nguyên để đáp ứng cấu hình lưu lượng, nó sẽ trả về tín hiệu bận .

Bảo mật là một trong những thiếu sót lớn của WiFi, mặc dù hệ thống mã hóa tốt hơn hiện đã trở nên phổ biến. Mã hóa là tùy chọn trong WiFi và ba kỹ thuật khác nhau đã được xác định. Các kỹ thuật này được đưa ra ở đây -

Quyền riêng tư tương đương có dây (WEP)

Mã hóa 40 hoặc 104 bit dựa trên RC4 với khóa tĩnh.

Truy cập được bảo vệ bằng WiFi (WPA)

Đây là một tiêu chuẩn mới của Liên minh WiFi sử dụng khóa WEP 40 hoặc 104-bit, nhưng nó thay đổi khóa trên mỗi gói. Chức năng chính thay đổi đó được gọi là Giao thức toàn vẹn khóa tạm thời (TKIP).

IEEE 802.11i / WPA2

IEEE được hoàn thiện theo tiêu chuẩn 802.11i, dựa trên kỹ thuật mã hóa mạnh mẽ hơn nhiều được gọi là Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao. Liên minh WiFi chỉ định các sản phẩm tuân thủ tiêu chuẩn 802.11i là WPA2.

Tuy nhiên, việc triển khai 802.11i yêu cầu nâng cấp phần cứng.

Bức tranh đã trở nên hơi bối rối khi các nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu sử dụng WiFi để cung cấp các dịch vụ mà nó không được thiết kế ban đầu. Hai ví dụ chính về điều này là ISP không dây và mạng lưới WiFi toàn thành phố.

ISP không dây (WISP)

Một doanh nghiệp phát triển nhờ WiFi là ISP không dây (WISP). Đây là ý tưởng kinh doanh dịch vụ truy cập Internet sử dụng công nghệ mạng LAN không dây và kết nối Internet dùng chung tại một địa điểm công cộng được coi là điểm phát sóng.

Từ quan điểm kỹ thuật, truy cập vào dịch vụ bị giới hạn dựa trên phạm vi truyền của công nghệ WLAN. Bạn phải ở điểm nóng (nghĩa là trong vòng 100m tính từ điểm truy cập) để sử dụng nó. Từ quan điểm kinh doanh, người dùng có thể đăng ký dịch vụ của một nhà cung cấp dịch vụ cụ thể với mức phí hàng tháng hoặc truy cập dịch vụ theo yêu cầu với mức phí mỗi giờ. Mặc dù cơ sở phí hàng tháng là hiệu quả nhất về chi phí, nhưng có rất ít thỏa thuận truy cập giữa các nhà cung cấp dịch vụ, vì vậy bạn phải ở một điểm nóng do nhà cung cấp dịch vụ của bạn điều hành để truy cập dịch vụ của bạn.

Mạng lưới toàn thành phố

Để giải quyết phạm vi hạn chế, các nhà cung cấp như Mesh Networks và Tropos Networks đã phát triển khả năng mạng lưới bằng cách sử dụng công nghệ vô tuyến của WiFi.

Ý tưởng của mạng lưới vô tuyến là các thông điệp có thể được chuyển tiếp qua một số điểm truy cập đến một trạm điều khiển mạng trung tâm. Các mạng này thường có thể hỗ trợ tính di động khi các kết nối được chuyển từ điểm truy cập này sang điểm truy cập khi trạm di động di chuyển.

Một số thành phố đang sử dụng mạng lưới WiFi để hỗ trợ các ứng dụng an toàn công cộng (ví dụ: thiết bị đầu cuối trên tàu tuần dương của cảnh sát) và cung cấp truy cập Internet cho cộng đồng (tức là điểm nóng trên toàn thành phố).

Hệ thống WiFi sử dụng hai kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến chính.

802.11b (<=11 Mbps) - Liên kết vô tuyến 802.11b sử dụng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp được gọi là complementary coded keying(CCK). Luồng bit được xử lý bằng một mã hóa đặc biệt và sau đó được điều chế bằng cách sử dụng Khóa dịch chuyển pha cầu phương (QPSK).
802.11a and g (<=54 Mbps)- Hệ thống 802.11a và g sử dụng ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 64 kênh (OFDM). Trong hệ thống điều chế OFDM, băng tần có sẵn được chia thành một số kênh con và một số bit được gửi trên mỗi kênh. Máy phát mã hóa các luồng bit trên 64 sóng mang con bằng cách sử dụng khóa dịch pha nhị phân (BPSK), khóa dịch pha cầu phương (QPSK) hoặc một trong hai mức Điều chế biên độ cầu phương (16 hoặc 64-QAM). Một số thông tin được truyền đi là dư thừa, do đó người nhận không cần phải nhận tất cả các sóng mang phụ để tái tạo lại thông tin.

Các thông số kỹ thuật 802.11 ban đầu cũng bao gồm một tùy chọn cho tần số hopping spread spectrum (FHSS), nhưng điều đó phần lớn đã bị loại bỏ.

Điều chế thích ứng

WiFi sử dụng điều chế thích ứng và các mức sửa lỗi chuyển tiếp khác nhau để tối ưu hóa tốc độ truyền và hiệu suất lỗi.

Khi tín hiệu vô tuyến bị mất nguồn hoặc bị nhiễu, tỷ lệ lỗi sẽ tăng lên. Điều chế thích ứng có nghĩa là máy phát sẽ tự động chuyển sang một kỹ thuật điều chế mạnh mẽ hơn, mặc dù kém hiệu quả hơn trong những điều kiện bất lợi đó.

Có một số vấn đề được cho là nguyên nhân đằng sau việc áp dụng công nghệ WiFi chậm chạp -

Security Problems- Những lo ngại về bảo mật đã kìm hãm việc áp dụng WiFi trong thế giới doanh nghiệp. Tin tặc và các chuyên gia tư vấn bảo mật đã chứng minh có thể dễ dàng bẻ khóa công nghệ bảo mật hiện tại được gọi là quyền riêng tư tương đương có dây (WEP) được sử dụng trong hầu hết các kết nối WiFi. Một tin tặc có thể đột nhập vào mạng WiFi bằng các vật liệu và phần mềm sẵn có.
Compatibility and Interoperability- Một trong những vấn đề lớn với WiFi là tính tương thích và khả năng tương tác của nó. Ví dụ, các sản phẩm 802.11a không tương thích với các sản phẩm 802.11b. Do các tần số hoạt động khác nhau, các điểm phát sóng 802.11a sẽ không giúp ích cho máy khách 802.11b. Do thiếu tiêu chuẩn hóa, hài hòa và chứng nhận, các nhà cung cấp khác nhau đưa ra các sản phẩm không hoạt động với nhau.
Billing Issues- Các nhà cung cấp Wi-Fi cũng đang tìm cách giải quyết vấn đề tích hợp và thanh toán back-end, vốn đã cản trở việc triển khai các điểm phát Wi-Fi thương mại. Một số ý tưởng đang được xem xét đối với việc thanh toán qua Wi-Fi như mỗi ngày, mỗi giờ và phí kết nối hàng tháng không giới hạn.

WiFi là một công nghệ mạng không dây phổ biến sử dụng tần số vô tuyến để truyền dữ liệu. WiFi cho phép kết nối Internet tốc độ cao mà không cần sử dụng dây cáp.

Thuật ngữ WiFi là từ gọi tắt của "độ trung thực không dây" và thường được sử dụng để chỉ công nghệ mạng không dây. Liên minh WiFi tuyên bố các quyền sử dụng của mình như một nhãn hiệu chứng nhận cho thiết bị được chứng nhận theo tiêu chuẩn 802.11x.

WiFi là một sự tự do - không có dây. Nó cho phép bạn kết nối Internet từ bất cứ đâu - quán cà phê, phòng khách sạn hoặc phòng họp tại nơi làm việc. Hơn nữa - nó nhanh hơn gần 10 lần so với kết nối quay số thông thường. Mạng WiFi hoạt động ở băng tần vô tuyến 2,4 không được cấp phép, với tốc độ dữ liệu 11 Mbps (802.11b) hoặc 54 Mbps (802.11a), tương ứng.

Để truy cập WiFi, bạn cần có thiết bị hỗ trợ WiFi (máy tính xách tay hoặc PDA). Các thiết bị này có thể gửi và nhận dữ liệu không dây ở bất kỳ vị trí nào được trang bị truy cập WiFi.

Tiếp theo là gì?

Bây giờ, trọng tâm trong không dây đang chuyển sang khu vực rộng, tức là WiMax. WiMax, viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access, được định nghĩa trong các tiêu chuẩn IEEE 802.16. Nó được thiết kế để cung cấp dịch vụ truy cập không dây băng thông rộng (BWA) khu vực thành phố lớn và đang được Diễn đàn WiMax thúc đẩy.

WiMAX khá giống với WiFi, nhưng ở quy mô lớn hơn nhiều và tốc độ nhanh hơn. Một phiên bản du mục sẽ giúp các thiết bị hỗ trợ WiMAX được kết nối trên một khu vực rộng lớn, giống như điện thoại di động ngày nay.

Để biết thêm chi tiết về WiMAX, bạn có thể xem qua Hướng dẫn WiMAX của chúng tôi .