Bài giảng CWNA: Chapter 01 - ĐH Công nghiệp TP.HCM

Ổ Ủ

Ẩ

Chapter 01 Ứ  CÁC T  CH C VÀ TIÊU  Ạ CHU N C A M NG KHÔNG  DÂY

ụ

M c tiêu

ủ

 Vai trò c a các t

ổ ứ  ch c

• FCC

•

IEEE

• WIFI – Alliance

ạ

M ng LAN không dây, PANs, MAN, WAN và

ệ

ị

  Xác đ nh vai trò công ngh  cho các công ngh  WLAN ệ

Ư ể

ượ

ủ

ể

ạ

   u đi m và nh

c đi m c a m ng WLAN

2

Các t

ổ ứ  ch c

 The Federal Communications Commission (FCC)

ủ ủ ỹ ượ ứ Là  m t  t ch c  phi  chính  ph   c a  M   đ c

ộ ổ ậ thành l p vào năm 1934.

ạ ậ ế ị t b

FCC t o ra các văn b n pháp lu t mà các thi ả ủ ả WLAN ph i tuân th  theo.

ế

3

ị ạ ộ ể ấ FCC qui đ nh các ph  t n s  vô tuy n mà WLAN  ổ ầ ố ứ có th  ho t đ ng, m c công su t cho phép,…

Các t

ổ ứ  ch c

 The Institute of Electrical and Electronics Engineers

 The Wi­Fi Alliance.

4

(IEEE)

FCC

ủ ủ ỹ ượ ứ ch c  phi  chính  ph   c a  M   đ c

 Là  m t  t ộ ổ ậ

thành l p vào năm 1934.

ạ ậ ế ị t  b

 FCC  t o  ra  các  văn  b n  pháp  lu t  mà  các  thi ả ư ủ WLAN ph i tuân th  theo ch ng h n nh :

ầ ố

ế

 Các t n s  sóng vô tuy n (Radio).

ấ ầ

ứ

 M c công su t đ u ra.

ế ị ử ụ

ờ

 Thi

t b  s  d ng trong nhà (indoor) và ngoài tr i

(outdoor).

5

ạ ẳ ả

FCC

ầ ố

ế ) Radio Frequencies Available (Các t n s  sóng vô tuy n

ễ

ể

ế

ầ

ế

ấ FCC cung c p 2 dãy băng t n mi n phí sau đây đ  giao ti p  trên sóng vô tuy n (radio):

­  Industrial  Scientific  Medical  (ISM)  –  dành  cho  công

ệ

ọ

nghi p, khoa h c, y t

ế .

­  Unlicensed  National  Information  Infrastructure  (U­ ạ ầ

ấ

ố

NII) – h  t ng thông tin qu c gia không c p phép.

6

FCC Industrial Scientific Medical (ISM)

 900 MHz ISM Band

– Từ 902 MHz đến 928 MHz or 915 MHz ± 13 MHz

 2.4 GHz ISM Band

– Được sử dụng cho các chuẩn 802.11, 802.11b và 802.11g. Hoạt động ở băng tần 2.4000 GHz and 2.5000 GHz (2.4500 GHz ± 50 MHz)

– Trong mạng WLAN, thường chỉ sử dụng ở các

tần số 2.4000 - 2.4835 GHz .

 5.8 GHz ISM Band

– Băng tần này cũng được gọi là băng tần 5 GHz

ISM. Các thiết bị wireless hoạt động trong khoảng 5.725 GHz and 5.875 GHz

7

FCC Unlicensed National Information Infrastructure (U­NII)

 UNII bands are made up of three separate 100 MHz-wide

bands.

 The three bands are known as the lower, middle, and

upper bands. Within each of these three bands, there are four non-overlapping DSSS channels, each separated by 5 MHz.

 The FCC mandates that the lower band be used indoors, the middle band be used indoors or outdoors, and the upper band be allocated for outdoor use.

 The 5 GHz UNII bands would allow for 8 non-overlapping access points indoors using both the lower and middle UNII bands.

8

FCC Unlicensed National Information Infrastructure (U­NII)

 Lower Band

– Bound by 5.15 GHz and 5.25 GHz and is specified by the FCC to have a maximum output power of 50 mW by FCC and 40 mW by IEEE .

 Middle Band

– Bound by 5.25 GHz and 5.35 GHz and is specified at:

250 mW by FCC. 200 mW by IEEE.

 Upper Band

– Bound by between 5.725 GHz and 5.825 GHz – Reserved for outdoor links and is limited by the FCC to

1 Watt (1000 mW ) of output power.

9

FCC ISM & UNII

10

FCC

11

Output Power Levels The  2.4  GHz  ISM  band  may  be  used  indoors  or  outdoors,  and  the  output  power  at  the  intentional  radiator  cannot  exceed  1  watt  and  depending  on  whether  the  implementation  is  a  point­to­multipoint  or a point­to­point implementation.

FCC

Indoor and outdoor usage

12

­ The FCC limits the 5.15–5.25 U­NII band to  indoor­only usage. ­ The other U­NII bands can be used indoors or  outdoors; however, the 5.725–5.825 band is  especially well suited for outdoor operations

IEEE

The Institute of Electrical and Electronics Engineers

The  IEEE  developed  standards  that  impact  and  benefit  wireless networking.

13

These  standards  include  wireless  specific  standards  as  well as standards that have been implemented in the wired  networking  domain,  which  are  now  being  utilized  in  the  wireless networking domain.

IEEE 802.11 standards

­The 802.11 standard was the first standard describing the  operation of wireless LANs

­Contained all of the available transmission technologies  including Direct Sequence Spread Spectrum  (DSSS),  Frequenc y  Hopping Spread Spectrum  (FHSS), and  infrared .

­IEEE 802.11 standard describes DSSS systems that  operate at 1 Mbps and 2 Mbps only

14

IEEE 802.11

IEEE 802.11 standards

IEEE 802.11b­1999 (amended slightly in 2001)

ớ ầ ự ổ ổ

ả direct­sequence ố spectrum ế spread

ử ụ S   d ng  tr i  ph   chu i  tr c  ti p  v i  t n  s   cao  ­  (high­rate  HR/DSSS) thay vì DSSS.

ấ ố ộ ề ữ ệ Cung c p t c đ  truy n d  li u (data rates) 11 Mbps.

Uses the 2.4 GHz ISM band (2400 GHz – 24835 GHz).

15

ươ ượ ớ ả Có kh  năng t ng thích ng c v i DSSS.

IEEE 802.11 standards

IEEE 802.11a ­ 1999

ở ầ ạ ộ ­Ho t đ ng băng t n 5 GHz UNII.

­H  tr  các t c đ  (data rates) 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48,  and 54 Mbps.

16

ổ ợ ố ộ

IEEE 802.11 standards

IEEE 802.11g­2003

ổ ổ ợ ả ổ ự ế

ề ồ

­H  tr  tr i ph  chu i tr c ti p (DSSS) và  ế ớ ờ ươ ng thích v i đi u ch   HR/DSSS đ ng th i t ầ i băng t n 2.4 GHz ISM.  OFDM t

ạ

ố ộ ổ ữ ệ ­T c đ  trao đ i d  li u: 54 Mbps.

ượ

17

ng thích ng ế ị ươ ớ ẩ ả ­Có kh  năng t compatibility) v i các thi c (backwards  t b  chu n 802.11b.

IEEE 802.11 standards

IEEE 802.11n (2009)

­S a đ i theo IEEE 802.11 t

ử ổ ạ ầ i t ng PHY và MAC.

ế ị ạ t  b   m ng  WLAN  có  ượ ng (throughput) cao

ớ ể ạ ố ặ ơ ề ­Đi u  này  cho  phép  các  thi ề ể th  truy n thông v i thông l ơ h n và có th  đ t t i đa 100Mbps ho c cao h n.

ề ượ ự ệ ệ c  th c  hi n  nh   công  ngh   MIMO

18

ờ ­Đi u  này  đ (multiple­input­multiple­output)­

IEEE 802.11 standards

19

IEEE 802.11n (2009) Công nghệ MIMO: Thiết bị phát WLAN chia gói dữ liệu ra thành nhiều phần, mỗi phần được gọi là chuỗi dữ liệu (Spatial Stream) và phát từng chuỗi dữ liệu qua các anten riêng rẽ đến các anten thu. 15/9/2009 Data rate: 54-600Mbps

 Nhiệm vụ WECA là xác nhận khả năng tương tác của

​) và thúc đẩy

các sản phẩm Wi-Fi ™ (IEEE 802. 11​ Wi-Fi như các tiêu chuẩn mạng WLAN trên tất cả các phân khúc thị trường của toàn cầu.

 Có 6 công ty bao gồm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet (về sau được Cisco sáp nhập), Symbol và Lucent liên kết với nhau để tạo ra Liên minh tương thích Ethernet không dây WECA

 The website for WECA is : www.wirelessethernet.org

20

WECA Wireless Ethernet Compatibility Alliance

Wi­Fi Alliance

ẩ ứ ề ầ c yêu c u v

ộ ả ươ

 Khi m t s n ph m đáp  ng đ ượ ẽ ể ng thích do WECA ki m tra tì WECA s   ứ ả ả

ề ẩ

ầ ấ ử ụ

ệ ả

tính t ộ gán cho s n ph m đó m t ch ng nh n v  tính  ươ t ng thích và cho phép nhà s n xu t s  d ng  ả logo wifi trong vi c qu ng cáo và đóng gói s n  ph m.ẩ

ế ị ế ể t b  đó có th  giao ti p

 Logo này nói lên r ng thi c v i các thi

21

ượ ớ ằ ế ị t b  khác có logo Wi­Fi. đ

Spread Spectrum Technology

Spread spectrum technology is used in multiple ways that can be  organized  within  four  primary  categories:  wireless  LANs,  wireless  PANs  (WPANs),  wireless  MANs  (WMANs)  and  wireless  WANs.

22

Wireless LANs

There are three primary roles that wireless LANs play  in today’s enterprise organizations:

■ Access role

■ Distribution role

23

■ Core role

Access role

In the access role, the wireless network is used to provide  wireless clients with access to wired resources. The access  point remains fixed while the clients may move.

24

The  access  point  is  usually  connected  to  an  Ethernet  network  where  other  resources,  such  as  file  servers,  printers,…, reside.

25

Distribution role

connection

In  the  distribution  role,  wireless  bridges  provide  a  backhaul  disconnected  wired  between  networks.

In this case, each network is connected to the Ethernet port  of a wireless bridge and the wireless bridges communicate  with each other using the IEEE 802.11 standard.

Once  these  connections  are  made,  network  traffic  can  be  passed  across  the  bridge  link  so  that  the  two  previously  disconnected networks may act as one.

26

Distribution role

27

Core role

In  the  core  role,  the  wireless  LAN  is  the  network.  This

may be suitable for small networks built on­the­fly, such

as those built at construction sites or in disaster areas.

However,  the  limited  data  throughput  will  prohibit  the

wireless  LAN  from  being  the  core  of  the  network  in  a

28

large enterprise installation.

Core role

29

Wireless PANs

A  wireless  PAN  (personal  area  network)  provides  hands­free  connectivity and communications within a confined range and  limited throughput capacity.

Bluetooth  is  a  perfect  example  of  a  wireless  PAN  technology  that is both beneficial and in widespread use.

Operating  in  the  2.4  GHz  ISM  band,  Bluetooth  technologies  can  cause  interference  with  wireless  LAN  technologies  like  DSSS,  HR/DSSS,  and  ERP.  However,  the  newer  adaptive  frequency hopping technology helps to reduce this interference  if  not  completely  remove  it.  Adaptive  frequency  hopping  is  a  new feature found in Bluetooth 1.2 devices and higher.

30

Wireless PAN Network

31

WPAN

32

Wireless MANs

WiMAX is the most commonly referenced wireless MAN  technology.

WiMAX  is  based  on  the  IEEE  802.16  standard  and  provides  expected  throughput  of  approximately  40  Mbps  for  fixed,  line  of  sight  connections  and  approximately  15  Mbps for mobile, non–line of sight connections.

to

the

throughput

33

speeds,  WiMAX  In  addition  incorporates QoS mechanisms that help to provide greater  throughput  for  all  users  and  important  applications  using  the network.

Wireless WANs

to  connect

Wide area networks (WANs) are usually used to connect LANs  together.  If  the  LANs  are  separated  by  a  large  distance,  WAN  them.  These  technologies  may  be  employed  technologies  include  Frame  Relay,  analog  dial­up  lines,  Digital  Subscriber Line (DSL), ISDN, and others.

Free Space Optics is an example of wireless WAN technologies.

channels

The  key  differentiator  of  wireless  WAN  technologies  from  WLAN,  WPAN,  and  WMAN  is  that  the  wireless  WAN  link  aggregates  multiple  together  communications  (multiplexing) and passes them across the single WAN link.

34

Wireless LAN Technology Roles

Corporate Data Access and End­User Mobility

35

Wireless LAN Technology Roles

Network Extension to Remote Areas

36

Wireless LAN Technology Roles

Building­to­Building Connectivity: Bridging

37

Wireless LAN Technology Roles

Last­Mile Data Delivery: Wireless ISP

38

Wireless LAN Technology Roles

Small Office/Home Office (SOHO) Use

39

Wireless LAN Technology Roles

Mobile Office Networking

Industrial: Warehousing and Manufacturing

Educational/Classroom Use

Health Care: Hospitals and Offices

40

Advantages of WLAN

 Mobility  is primary advantage of wireless technology

 Easier and Less Expensive Installation: Installing

 Increased Reliability

network cabling in older buildings difficult and costly

– Eliminates certain types of cable failures and

41

increases overall network reliability

Disadvantages of WLAN

 Security: Wireless signals broadcast in open air – Security for wireless LANs is the prime concern

Unauthorized users might access network

Attackers might view transmitted data

Employees could install rogue access points

Attackers could easily crack existing wireless security  Radio Signal Interference: Signals from other devices can

disrupt wireless transmissions

 Health Risks: Wireless devices emit RF energy

42

Glossary

is  FCC  The  Federal  Communications  Commission  (FCC)  responsible  for  defining  limitations  and  allowances  for  radio  frequency  communications—among  other  things—in  the  United  States and its territories. They define the regulations that are then  implemented in IEEE and other standards.

IEEE  The  Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers  specifies  standards  based  on  regulations  defined  by  regulatory  bodies.

Wi­Fi  Alliance  An  organization  that  certifies  equipment  to  be  interoperable  with  other  equipment  in  the  WLAN  industry  based  on their certification standards.

43

Summarise

direct sequence spread spectrum (DSSS) One of the original Physical  layer  technologies  specified  in  the  IEEE  802.11  standard that provides instantaneous data rates of 1 or 2 Mbps  and operates in the 2.4­GHz frequency band.

the

in

IEEE  802.11b  HR/DSSS  Originally  specified  amendment,  the  high­rate/direct­sequence  spread  spectrum  Physical layer specifies data rates up to 11 Mbps.

44

Review Questions

 1. Which of the following organizations is responsible for compatibility testing of 802.11 hardware? A. IEEE B. ETSI C. Wi-Fi Alliance D. FCC

45

Review Questions

2. You want to read the 802.11 standard so

A. IEEE B. ETSI C. Wi-Fi Alliance D. FCC

46

that you can better understand the details of the MAC and PHY layer functionality in wireless LANs. Which organization’s web site should you visit?

Review Questions

47

3. Which of the following technologies are not wireless WAN solutions? (Choose all that apply.) A. Zigbee B. Free Space Optics C. Wi-Fi Access Points D. Bluetooth

Review Questions

48

4. What are the two types of wireless bridge links that can be created? (Choose two.) A. Point-to-point B. Building-to-building C. Point-to-multipoint D. Remote-to-local

Review Questions

5. Which one of the following does a

49

wireless LAN provide that a wired network does not? A. Mobility B. Centralized security C. Reliability D. VPN security

Review Questions

6. Which one of the following would not be an

appropriate use of a wireless LAN? A. Connecting two buildings together that are on

opposite sides of the street

B. Connecting two computers together in a small

office so they can share a printer

C. Connecting a remote home to a WISP for

Internet access

D. Connecting two rack-mounted computers

together

50

Review Questions

7. Wireless ISPs provide which one of the

51

following services? A. Small office/home office services B. Connectivity for large enterprises C. Last mile data delivery D. Building-to-building connectivity