Giới thiệu mô hình kết nối mạng : điểm – điểm , điểm – đa điểm , mạng lưới , wifi công cộng ngoài trời

Mô hình kết nối Điểm – Điểm

Các cầu kết nối Ethernet theo mô hình điểm – điểm (Point-to-Point Ethernet Bridges) có thể kết nối hai địa điểm cách xa nhau để tạo ra kết nối vô tuyến cho phép những doanh nghiệp lớn chia sẻ dữ liệu và ứng dụng giữa trụ sở và chi nhánh/ văn phòng do điều kiện địa hình không cho phép tạo ra kết nối mạng có dây. Ngoài ra với sự phát triển của công nghệ đường trục theo mô hình điểm – điểm (Point-to-Point backhaul technology), nó đã trở thành phương thức hữu hiệu để tạo ra kết nối vô tuyến với tốc độ truyền dẫn (data rate) và thông lượng (throughput) cao lên đến 1Gbps và nó hoàn toàn có thể cạnh tranh với kết nối mạng có dây (cáp đồng hoặc cáp quang) mà thường được thuê dưới hình thức thuê bao riêng (leased-line) từ nhà cung cấp dịch vụ Internet.

Hiện nay, việc cung cấp tốc độ từ một vài Mbps lên tới hơn một Gbps với phạm vi lên đến 10km, kết nối vô tuyến điểm – điểm  có thể cung cấp băng thông lớn cho các doanh nghiệp hoạt động để truyền tải dữ liệu mạng. Dưới đây là một vài ứng dụng của kết nối vô tuyến theo mô hình điểm – điểm:

  • Cầu kết nối các mạng LAN (LAN-to-LAN) giữa các tòa nhà trong một thành phố khi chúng cần độ tin cậy và thông lượng cao
  • Cầu kết nối các mạng WLAN (WLAN-to-WLAN) trên cơ sở tốc độ Fast Ethernet hoặc Gigabit Ethernet để phục vụ cho nhiều thuê bao cùng một lúc.
  • Cầu kết nối  vô tuyến tại một khu vực rừng núi, hãi đảo.
  • Tạo ra đường trục cho các nhà cung cấp dịch vụ (Service Provider backhaul) để kết nối các mạng của khách hàng (LAN hoặc WLAN)  vào mạng lõi (core network).
  • Nhanh chóng tạo ra kết nối vô tuyến tốc độ cao khi xảy ra thiên tai (sóng thần, bảo lụt, hỏa hoạn) làm các mạng có dây bị hư hỏng.
  • Tạo ra kết nối vô tuyến dự phòng để cung cấp một kết nối khác khi xảy ra sự cố cho mạng có dây của doanh nghiệp lớn đòi hỏi thông tin doanh nghiệp phải luôn luôn thông suốt.

So sánh các công nghệ kết nối Điểm – Điểm phổ biến
 

Công nghệ Tốc độ truyền dữ liệu tối đa Cự ly
thông thường
An ninh Chi phí
Tín hiệu RF 2.4GHz 2 – 600Mbps Lên tới 20km Vừa Thấp
Tín hiệu RF 5.8GHz 2 – 600Mbps Lên tới 15m Vừa Thấp
Tín hiệu RF Millimetre 100Mbps – 1.25Gbps Lên tới 10km Cao Vừa
Truyền dẫn quang trong không gian tự do (Free Space Optic) 100Mbps – 1.25Gbps Lên tới 2km Cao Cao

Mô hình 
 

Mô hình Kết nối Điểm – Đa điểm

Kết nối vô tuyến theo mô hình điểm  – đa điểm (Point-to-Multipoint) có thể tạo ra các mạng vô tuyến có khả năng tăng số lượng điểm đầu cuối thuận tiện và khả năng chống nhiễu cao. Các mạng vô tuyến nầy có khả năng kết nối với nhiều điểm đầu cuối cố định hoặc di động mà vẫn cung cấp tốc độ truyền dẫn cao.
 

Các mạng vô tuyến kết nối theo mô hình điểm – đa điểm rất đa dạng như có thể là mạng WLAN (Wireless LAN) trong các tòa nhà hay mạng đô thị (Metro network) với yêu cầu băng thông cao. Giải pháp kết nối điểm – đa điểm có thể áp dụng cho các mạng có phạm vi kết nối khác nhau và cho nhiều tình huống khác nhau:

  • Mạng tại các làng đại học (Campus networks) cho phép kết nối giữa các mạng máy tính (LAN) từ khắp các địa điểm trong nhà hay ngoài trời, các phòng thực nghiệm, các giãng đường, các ký túc xá… thành một mạng thống nhất..
  • Mạng WiFi công cộng (WiFi Hotspot) trong nhà hay ngoài trời trên phạm vi rộng do chính quyền địa phương hoặc nhà cung cấp dịch vụ ISP triển khai để người dân truy cập dịch vụ Internet thuận tiện. Những mạng WiFi công cộng này có thể miễn phí hoặc tính phí.
  • Hiện nay tại sân bay, bến cảng, nhà máy có nhu cầu xây dựng hệ thống camera quan sát được kết nối vô tuyến theo mô hình điểm – đa điểm để thay thế cho việc kết nối qua dây cáp vừa tốn kém, vừa bất tiện.
  • Các doanh nghiệp lớn kết nối nhiều văn phòng/ chi nhánh tại các khu vực xa tới một trung sở để truy cập mạng nguồn tại nguyên trong LAN.
  • Cung cấp dịch vụ Internet vô tuyến (WISP – Wireless ISP) cho các căn hộ, biệt thự tại các khu vực nông thôn hoặc rừng núi do mật độ dân cư thấp hoặc do việc kéo dây cáp khó khăn và tốn kém.

Dãi tần 5GHz thường được dùng cho mô hình kết nối điểm – đa điểm do các đặc tính băng thông và cự ly tốt hơn so với dãi tần Milimet trong môi trường trong nhà và ngoài trời. Tuy nhiên dãi tần 900MHz và 2,4GHz cũng có thể được sữ dụng trong những tình huống đặc biệt.
 

Ví dụ: Thiết bị thu phát lắp đặt theo mô hình điểm – đa điểm tại dãi tần 5.8GHz có thể kết nối đến 30 thuê bao với tốc độ truyền dẫn lên đến 2 Mbps trong cự ly 10 km đủ đáp ứng dịch vụ Internet với các ứng dụng gửi email và lướt Web.

Mô hình 
 

Mô hình Kết nối Mạng Lưới (Mesh)

Mạng mesh vô tuyến (Wireless Mesh Networking) là một cách cung cấp kết nối vô tuyến dễ dàng với hiệu quả chi phítrên một khu vực lớn sử dụng “các node” mạng lưới vô tuyếngiao tiếp với nhau để trãi rộng mạng. Mạng Wi-Fi truyền thống dựa vào một số lượng nhỏcác điểm truy cập gắn dây để cung cấp  hostpot cho người sử dụng khi kết nối với mạng trong khi với mạng mesh chỉ có ít nhất một nodeđể kết nối dây, sự kết nối Ethernet đối với các node khác là kết nối với nó thông qua các node láng giềng.

– Dữ liệu truyền qua mạng từ một điểm đến điểm khác bằng cách nhảy trên môi trường không dây từ node này đến node khác trong mạng mesh. Các node tự động xác định con đường nhanh nhất và đáng tin cậy nhất trong quá trình là định tuyến động (dynamic routing), việc chuyển đổi tuyến đường và cung cấp kết nối lại chỉ khi nếu kết nối đó thất bại.

– Những ứng dụng phổ biến của mạng mesh bao gồm:

+ Phủ kết nối toàn thành phố, mạng trực thuộc chính quyền cho phép các dịch vụ khẩn cấp và công khai để duy trì kết nối với mạng riêng của họ vào mọi lúc ở tất cả mọi địa điểm.

+ Mạng mesh triển khai toàn khu vực các trường Cao đẳng và Đại học cung cấp kết nối lân cận xung quanh khuôn viên trường cho truy cập Internet và mạng nội bộ indoor hoặc outdoor.

+ Mạng mesh cho dịch vụ khách sạn và y tế có thể được thiết lập trong các tòa nhà lớn cung cấp truy cập Internet và truy cập mạng cho nhân viên và khách hàng khi mạng Wi-Fi thông thường sẽ gặp khó khăn trong điều hướng bố trí cấu trúc phức tạp.

+ Mạng lưới tạm thời có thể được tạo ra tại các địa điểm diễn ra sự kiện hoặc công trình xây dựng để cung cấp kết nối mạng cho các cán bộ và nhân viên an ninh.

– Một số thiết bị trong mạngmesh có thể hoạt động như những bộ lặp (repeater) và điểm truy cập (Access Point)đồng thời cho phép nhiều thuê bao tăng cường truy cập internet và truy cập mạng trong khi kết nối cũng được gửi đến các node khác trên một tần số khác để cho phép nhiều khách hàng hơn kết nối ở những nơi khác. Điều này có nghĩa là các thiết bị mạng mesh hoạt động với hai card vô tuyến, một làđể điều khiển luồng lưu lượng dữ liệu  và một là để cung cấp các dịch vụ mạng tới các node nhánh khác. Hai card vô tuyến hoạt động trên những tần số khác nhau, thường là 900MHz, 2.4GHz và 5GHz.

Mạng Mesh vô tuyến (Wireless Mesh Networking) là một mạng vô tuyến trên một khu vực rộng lớn có sử dụng các thiết bị thu phát kết nối vô tuyến với nhau để trãi rộng mạng nhanh chóng và thuận tiện. Mạng WiFi diện rông truyền thống dựa vào nhiều bộ thu phát AP (Access Point) kết nối dây (theo chuẩn Ethernet) vào mạng LAN hoặc mạng Internet để người sử dụng có thể sử dụng nguồn tài nguyên mạng thông qua WiFi. Trong khi đó, với mạng WiFi diện rộng theo mô hình kết nối Mesh chỉ dựa vào một hoặc một vài bộ thu phát kết nối dây vào mạng LAN hoặc mạng Internet và chúng đóng vai trò như Gateway. Còn các bộ thu phát còn lại – các nút mạng – kết nối với Gateway bằng vô tuyến một cách trực tiếp hoặc thông qua các nút mạng kề cận.
 

Dữ liệu truyền qua mạng Mesh thông qua các “nút mạng”. Các “nút mạng” thường xuyên tự động xác định con đường nhanh nhất và đáng tin cậy nhất thông qua quá trình định tuyến động(dynamic routing), nhờ đó việc chuyển đổi tuyến đường và cung cấp kết nối lại rất hiệu quả nếu tuyến đường cũ trục trặc.

Ngoài ra, mỗi thiết bị thu phát thường có 2 hoặc 3 đường truyền vô tuyến độc lập và mỗi đường truyền có thể được cấu hình để hoạt động trong chế độ AP (Phủ sóng WiFi) hoặc chế độ MESH (Kết Nối Vô Tuyến theo mô hình mạng lưới). Kiến trúc 2 hoặc 3 đường truyền vô tuyến độc lập giúp mạng Mesh vô tuyến phân tách đường truyền truy cập dữ liệu độc lập với đường truyền kết nối các nút mạng (node), nhờ đó hệ thống có được băng thông cao và độ trễ thấp.
 

Những ứng dụng phổ biến của mạng Mesh vô tuyến bao gồm:
 

  • Sử dụng để Kết Nối Vô Tuyến các camera IP dọc theo các đường phố, đường sắt, đường cao tốc trong thành phố theo mô hình Điểm – Điểm. Do độ trễ thấp, hệ thống Mesh vô tuyến cho phép truyền dẫn tín hiệu qua nhiều bộ thu phát (tối đa 20 bộ) mà tốc độ truyền dẫn hữu ích (thông lượng) vẫn cao và giảm không quá 10Mbps khi ngang qua mỗi bộ thu phát.
  • Sử dụng để xây dựng hệ thống WiFi công cộng ngoài trời cho các làng đại học, khu công viên giải trí, khu nghỉ dưỡng, khu cộng đồng, trung tâm thành phố. Với nhiều đường truyền vô tuyến độc lâp, khi 1 hoặc 2 đường truyền dùng để Kết Nối Vô Tuyến theo mô hình MESH (thường trong dãi tần 5GHz) và đường truyền vô tuyến còn lại dùng để Phủ Sóng WiFi cho người sử dụng (thường dùng dãi tần 2,4GHz) thì việc xây dựng hệ thống WiFi công cộng ngoài trời rất tiện lợi, có độ ổn định cao và chất lượng truyền dẫn liền mạch so hệ thống WiFi công cộng truyền thống với việc Kết Nối Vô Tuyến theo mô hình Điểm – Đa Điểm.
  • Mạng Mesh vô tuyến có thể được tạo ra tại các địa điểm diễn ra sự kiện ngoài trời (âm nhạc, diễu hành, ..) hoặc công trình xây dựng để cung cấp kết nối mạng vô tuyến tạm thời cho các người dân hoặc nhân viên an ninh.

WiFi công cộng ngoài trời

Mạng WiFi công cộng ngoài trời trên diện rông (thành phố, làng đại học, ..) có một số điểm khác biệt so với một mạng WiFi công cộng trong nhà (quán cafe, khách sạn) tùy theo thiết bị của mỗi hãng sản xuất do đặc thù mạng công cộng và hoạt động tại môi trường ngoài trời, cụ thể là:

  • Thiết bị thu phát có cấu trúc chịu đựng được ảnh hưởng của thời tiết
  • Thiết bị thu phát với công suất cao
  • Thiết bị thu phát có chế độ WDS (Wireless Distribution System) hoặc chế độ Mesh để hổ trợ kết nối vô tuyến giữa các thiết bị thu phát này
  • Thiết bị thu phát hỗ trợ các giao thức kết nối cho phép kết hợp các khung dữ liệu nhỏ ( data frame) thành một khung dữ liệu lớn để tăng hiệu suất (performance) truyền dẫn trên các cự ly xa trên 10km
  • Thiết bị thu phát có hỗ trợ cấp nguồn qua cáp mạng Ethernet (Power over Ethernet) nhờ đó không cần đi dây nguồn điện AC ngoài trời

Với những đặc điểm trên, các thiết bị thu phát dùng cho mạng WiFi công cộng ngoài trời (Outdoor WiFi Hotspot) cho phép tạo ra một mạng vô tuyến có khả năng cung cấp truy cập mạng trong phạm vi rộng lớn và thường có ứng dụng sau đây:

  • Mạng WiFi công cộng tại các làng đại học cung cấp kết nối ngoài trời cho các sinh viên, giãng viên truy cập vào nguồn tài nguyên trên mạng LAN và vào Internet
  • Mở rộng truy cập Internet cho khách vãng lai, khách viếng thăm tại sân bay, bến cảng, khu nghĩ dưỡng hoặc khu vui chơi giải trí 
  • Mạng WiFi công cộng cho toàn thành phố có thu phí hoặc miễn phí

So sánh các công nghệ dùng trong mạng WiFi ngoài trời 
 

Công nghệ Tốc độ truyền dẫn
dữ liệu tối đa
Cự ly
tiêu biểu
An ninh  Chi phí
Tín hiệu RF 2.4GHz Lên tới 600Mbps Lên tới  200m Thấp Thấp
Tín hiệu RF 5.8GHz Lên tới 600Mbps Lên tới 100m Thấp Thấp

Mô hình

Các sản phẩm / dịch vụ mà FPT Telecom cung cấp chủ yếu

  1. Cáp quang FPT
  2. Truyền hình FPT
  3. Dịch vụ cố định : dịch vụ đầu số tổng đài 1800 , dịch vụ đầu số tổng đài 1900
  4. Thiết bị OTT : FPT Play Box
  5. Thiết bị an ninh : IP Camera

#fpttelecom.online