Giới thiệu chung về công nghệ của WiFi
Công nghệ của Wi-Fi
Mạng Wi-Fi sử dụng công nghệ vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu ở tốc độ cao:
Năm 1997, IEEE đã ra mắt chuẩn mạng không dây đầu tiên mang tên 802.11, với tốc độ tối đa chỉ đạt 2 Mbps và hoạt động trên băng tần 2.4GHz.
Vào tháng 7 năm 1999, chuẩn 802.11b được giới thiệu với khả năng hỗ trợ tốc độ lên đến 11Mbps Chuẩn này hoạt động ở băng tần 2.4GHz, do đó dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ các thiết bị điện tử khác.
Chuẩn 802.11a, được phát triển song song với chuẩn b, hoạt động ở tần số 5GHz để giảm thiểu nhiễu từ các thiết bị khác Mặc dù tốc độ truyền dữ liệu của chuẩn này đạt 54 Mbps, nhưng nó gặp khó khăn trong việc xuyên qua các bức tường và có giá thành tương đối cao.
Chuẩn 802.11g cải tiến hơn so với chuẩn b, nhưng vẫn hoạt động ở tần số 2.4GHz, dẫn đến khả năng bị nhiễu Chuẩn này hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu tối đa lên tới 54 Mbps.
Ra mắt vào năm 2009, chuẩn kết nối 802.11n hiện là tiêu chuẩn phổ biến nhất nhờ những ưu điểm vượt trội so với chuẩn b và g Chuẩn này hỗ trợ tốc độ tối đa lên đến 300Mbps và có khả năng hoạt động trên cả băng tần 2,4 GHz và 5 GHz.
Chuẩn kết nối này đã và đang dần thay thế chuẩn 802.11g với, phạm vi phát sóng lớn hơn, tốc độ cao hơn và giá hợp lý Chuẩn 802.11ac
Chuẩn ac được IEEE giới thiệu vào đầu năm 2013, hoạt động ở băng tầng 5 GHz, mang đến cho người dùng trải nghiệm tốc độ cao nhất lên đến 1730 Mbps.
Do giá thành cao, các thiết bị phát tín hiệu cho chuẩn này chưa phổ biến, dẫn đến việc tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị phát bị hạn chế.
Chuẩn WiFi 802.11ad, được giới thiệu vào năm 2014, hỗ trợ băng thông lên tới 70 Gbps và hoạt động ở tần số 60GHz Tuy nhiên, nhược điểm lớn của chuẩn này là tín hiệu khó xuyên qua các bức tường, dẫn đến việc thiết bị sẽ mất kết nối WiFi nếu router bị khuất tầm nhìn.
Wi-Fi 6, dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11ax, là phiên bản mới nhất của mạng không dây, mang lại tốc độ nhanh hơn, dung lượng lớn hơn và hiệu suất năng lượng cải thiện so với các chuẩn trước.
6 này sẽ chính thức được áp dụng từ năm 2019
Ngoài các chuẩn kết nối đã đề cập, thiết bị di động còn có khả năng phát sóng Wifi cho các thiết bị khác, tương tự như một Router.
Các thành phần của mạng WiFi
Điểm truy cập (AP) là thiết bị thu phát mạng LAN không dây, thường được gọi là "trạm gốc", có khả năng kết nối nhiều thiết bị không dây với Internet cùng lúc.
Thẻ Wi-Fi là thiết bị nhận tín hiệu không dây và truyền tải thông tin, có thể được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài máy tính Ví dụ, thẻ PCMCIA thường được sử dụng cho máy tính xách tay, trong khi thẻ PCI thường dành cho máy tính để bàn.
Các biện pháp bảo vệ - Tường lửa và phần mềm chống vi-rút bảo vệ mạng khỏi những người dùng không mời và giữ an toàn cho thông tin.
Cách hoạt động của mạng Wi-Fi
Kết nối không dây là quá trình giao tiếp hai chiều giữa router và thiết bị khách, trong đó cả hai đều sử dụng bộ phát và thu sóng vô tuyến Chúng liên lạc với nhau bằng cách gửi tín hiệu qua các tần số vô tuyến, thường là 2.4 GHz hoặc 5 GHz.
Router WiFi thường được kết nối với ổ cắm Ethernet hoặc modem DSL/Cáp/Vệ tinh thông qua cáp mạng để truy cập internet Sau đó, router phát tên WiFi (SSID) của mình đến các thiết bị xung quanh Khi một thiết bị tham gia vào mạng không dây, nó có thể truy cập internet một cách dễ dàng.
Khi thiết bị gửi tín hiệu đến router, sau khi router nhận và chấp nhận yêu cầu, kết nối sẽ được thiết lập Điểm phát sóng Wi-Fi được tạo ra bằng cách cài đặt điểm truy cập vào kết nối internet, hoạt động như một trạm gốc Khi thiết bị hỗ trợ Wi-Fi gặp điểm phát sóng, nó có khả năng kết nối không dây với mạng.
Một điểm truy cập duy nhất có khả năng hỗ trợ tối đa 30 người dùng và hoạt động trong phạm vi từ 100 đến 300 feet Để mở rộng mạng, nhiều điểm truy cập có thể kết nối với nhau qua cáp Ethernet, tạo thành một mạng lớn hơn.
Wifi sử dụng sóng radio để truyền tải thông tin qua mạng Máy tính của bạn có card mạng không dây, giúp chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu radio Tín hiệu này được truyền qua ăng-ten và bộ giải mã (router) Sau khi được giải mã, dữ liệu sẽ được gửi đến Internet qua kết nối Ethernet có dây Mạng không dây hoạt động hai chiều, cho phép dữ liệu từ Internet được gửi qua router và mã hóa thành tín hiệu radio, để card mạng không dây trên máy tính nhận.
QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT, TRIỂN KHAI, KHAI THÁC MẠNG WIFI CHO GIA ĐÌNH VÀ DOANH NGHIỆP
Các quy trình tiến hành lắp đặt hệ thống mạng
Bước 1: Tiếp nhận thông tin khách hàng
Bước 2: Khảo sát thực tế
Bước 3: Lên kế hoạch và thiết kế bản vẽ
Bước 4: Chạy chiết tính khối lượng và báo giá
Bước 5: Chuẩn bị vật tư, dụng cụ, con người
Bước 6: Triển khai thi công lắp đặt
Bước 7: Bảo trì, bảo hành hệ thống
Bước 8: Chăm sóc khách hàng, chủ động xử lý lỗi.
Các quy trình thiết kế lắp đặt hệ thống mạng
Bước 1: Khảo sát mặt bằng cần xây dựng hoặc tối ưu hệ thống mạng
Bước 2: Phân tích thực trạng, nguyên nhân
Bước 3: Phân tích yêu cầu lắp đặt mạng Wifi
Bước 4: Tư vấn thiết bị, mô hình lắp đặt thiết bị
Bước 5: Đề xuất giải pháp toàn diện
Bước 6: Thi công lắp đặt
Bước 7: Cấu hình, cài đặt
Bước 8: Chuyển giao quy trình vận hành và nghiệm thu
Phân tích chỉ tiêu, thông số kỹ thuật của thiết bị Wifi
WiFi 4, WiFi 5 và WiFi 6 là các thế hệ WiFi tương ứng với các sửa đổi 802.11 được phát hành vào những thời điểm khác nhau Mỗi thế hệ mới mang đến hiệu suất WiFi vượt trội hơn, với tốc độ dữ liệu và thông lượng tổng thể được cải thiện so với các thế hệ trước.
WiFi 4: Bản sửa đổi 802.11 cơ bản của WiFi 4 là 802.11n Các thiết bị 802.11n có thể hoạt động trên băng tần 2.4 GHz hoặc băng tần 5 GHz trong đó hỗ trợ cho băng tần
Tùy chọn 5 GHz trong tiêu chuẩn 802.11n mang lại cải tiến quan trọng nhờ vào công nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) Công nghệ này giúp tăng tốc độ và thông lượng không dây bằng cách sử dụng ăng-ten để gửi và nhận nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc.
WiFi 5: Bản sửa đổi 802.11 cơ bản của WiFi 5 là 802.11ac, chỉ sử dụng băng tần 5 GHz So với 802.11n, 802.11ac có các kênh rộng hơn, điều chế cao hơn và công nghệ MIMO được cải tiến —MU-MIMO (Multi-User-MIMO)
WiFi 6: Bản sửa đổi 802.11 cơ bản của WiFi 6 là 802.11ax, 802.11ax được xây dựng dựa trên sự thành công của 802.11ac Nó cung cấp tốc độ cao hơn 802.11ac thông qua điều chế dữ liệu hiệu quả hơn, như OFDMA và 1024-QAM Hơn nữa, 802.11ax đã hỗ trợ thêm cho Uplink MU-MIMO (UL MU-MIMO)
Lắp đặt, thiết kế, khai thác mạng Wifi trong quy mô gia đình
Chọn đúng phần cứng cho máy tính, bàn điều khiển game và các thiết bị khác là rất quan trọng Bên cạnh đó, việc khắc phục các vấn đề kết nối mạng, dù là mạng dây hay Wi-Fi, cũng cần được chú trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
2.4.1 Cách kết nối mạng cho gia đình
Kết nối mạng gia đình không chỉ đơn giản là liên kết thiết bị A với thiết bị B Hướng dẫn này sẽ giúp bạn thiết lập một mạng gia đình hiệu quả, tập trung vào việc kết nối các máy tính PC Bên cạnh đó, chúng tôi cũng sẽ đề cập đến các thiết bị điện tử tiêu dùng khác, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng PC từ phòng khách và kết nối Internet.
Dưới đây là một số lời khuyên hữu ích cho cả người đi thuê và chủ sở hữu nhà Tuy nhiên, người đi thuê thường có ít quyền để chỉnh sửa không gian sống của mình, vì chủ nhà có thể không đồng ý với việc khoan lỗ hay đóng đinh lên tường cho các mục đích như treo cáp.
Bạn cần gì từ mạng của mình?
Trước khi mở ví để mua một thiết bị nào đó, bạn cần chỉ ra những gì mình muốn thực hiện với mạng của mình
Để kết nối hai laptop và một điện thoại di động hỗ trợ Wi-Fi nhằm truy cập internet, bạn chỉ cần một điểm truy cập 802.11n.
Nếu bạn làm việc thường xuyên tại nhà và cần truy cập mạng công ty qua công nghệ VPN, việc sở hữu một router để quản lý luồng dữ liệu qua VPN là rất cần thiết.
Nếu bạn là người chơi game thường xuyên và muốn kết nối với nhiều trò chơi trực tuyến hỗ trợ multiplayer hoặc sử dụng các dịch vụ như PlayStation Network hay Xbox Live, thì việc lựa chọn một router chất lượng là rất quan trọng Router không chỉ cần tốt mà còn phải hỗ trợ các tính năng quan trọng như chuyển tiếp cổng để đảm bảo trải nghiệm chơi game mượt mà và ổn định.
Nếu bạn xem TV qua Internet hoặc sử dụng dịch vụ như Hulu, việc phát video từ Internet đến nhiều vị trí trong nhà đòi hỏi một hạ tầng mạng ổn định Để đạt được điều này, một mạng dây sẽ là lựa chọn tối ưu.
Xác định câu trả lời cho những câu hỏi này sẽ giúp bạn xây dựng một mạng lưới phù hợp cho gia đình mà không tốn kém quá nhiều chi phí.
Các tùy chọn cơ sở hạ tầng mạng
Hầu hết các chủ sở hữu nhà có ba lựa chọn chính để truyền dữ liệu trong nhà: chạy dây Ethernet, sử dụng Wi-Fi hoặc HomePlug (mạng powerline) Trong số đó, chạy dây Ethernet là một giải pháp phổ biến, mang lại kết nối ổn định và tốc độ cao cho các thiết bị trong gia đình.
Cáp Ethernet hiện nay vẫn là công nghệ hàng đầu trong việc truyền tải dữ liệu trong môi trường gia đình, với Gigabit Ethernet là lựa chọn phổ biến nhất Mặc dù công nghệ 10-Gigabit Ethernet đã xuất hiện trong các doanh nghiệp, nhưng chi phí cao khiến nó không phù hợp với đại đa số người dùng gia đình Gigabit Ethernet có khả năng đạt thông lượng tối đa lên đến 125MB/s, tuy nhiên, người dùng thường khó đạt được tốc độ tối đa này trong thực tế.
12 bằng một số ổ cứng tầm trung, nhưng các overhead mạng sẽ làm cho Gigabit ethernet trở nên chậm hơn
Chuẩn gigabit phổ biến hiện nay là 1000Base-T, hay còn gọi là IEEE 802.3ab, hoạt động trên cáp đồng xoắn Để sử dụng gigabit ethernet, bạn cần có cáp Cat 5e (Category 5e), trong khi cáp Cat 6 cũng có thể được sử dụng, mặc dù điều này có phần thừa thãi cho gigabit ethernet.
Khi mua cáp Cat 5e, bạn cần thận trọng vì một số sản phẩm giá rẻ mang nhãn hiệu "Cat 5e" có thể không đạt tiêu chuẩn 24-gauge, dẫn đến hiệu suất truyền tải kém Để đảm bảo chất lượng, hãy chọn mua cáp từ các nhà sản xuất uy tín và tránh những loại cáp giá rẻ không rõ nguồn gốc.
Một trong những điểm yếu của gigabit ethernet chính là yêu cầu phải sử dụng dây cáp vật lý, điều này cũng chính là điểm mạnh của nó Do đó, bạn cần phải kéo cáp Cat 5e đến những phòng mà bạn muốn thiết lập kết nối.
Khi bạn cần chạy nhiều loại dây như điện thoại, cáp quang và cáp đồng trục xung quanh nhà, bạn có thể thực hiện việc này một cách hiệu quả bằng cách bọc tất cả chúng vào một vỏ chung Thuật ngữ "chạy dây" bao gồm nhiều sản phẩm khác nhau, như panel chạy dây và hộp chứa mối nối Tuy nhiên, bài viết này sẽ tập trung chủ yếu vào khái niệm chạy dây.
Việc chạy cáp cho hệ thống mạng trong nhà có thể trở nên dễ dàng hơn với các bó cáp có cấu trúc cần thiết, nhưng bạn vẫn cần khoan một số lỗ trên tường Tại nhà, bạn có thể chạy cáp Cat 5e trên sàn và tách nó khỏi các bó dây chính để dẫn đến các phòng nhỏ Phương pháp này khá hiệu quả cho những phòng riêng lẻ không có nhiều người truy cập, nhưng lại không tối ưu cho các khu vực đông người như phòng khách, nơi bạn cần chạy nhiều đường dây phía sau tường.
Nếu không thể chạy cáp trong toàn bộ ngôi nhà của bạn, cách tốt nhất với bạn lúc này là sử dụng Wi-Fi
Hình ảnh minh họa Modem Wifi 3 râu b) Wi-Fi
MÔ HÌNH MẠNG WIFI CHO QUY MÔ GIA ĐÌNH VÀ DOANH NGHIỆP
Giới thiệu về mô hình và thiết bị
Các thiết bị sử dụng:
• iGate GW040: Modem quang nhà mạng thiết lập ở chế độ bridge, tắt hết các chức năng có sẵn
Tường lửa Pfsense được xây dựng từ mini PC với chip Intel J1900, RAM 4GB và SSD 16GB, hỗ trợ kết nối PPPOE và cung cấp địa chỉ IP cho toàn bộ lưu lượng mạng Nó cho phép chia tách các khu vực mạng riêng ảo (VLAN) và phân quyền, băng thông cho từng mạng Pfsense còn cung cấp máy chủ DNS để gán tên cho các thiết bị gia đình, giúp truy cập dễ dàng hơn bằng tên thay vì địa chỉ IP Dịch vụ captive portal cho phép khách truy cập mạng wifi miễn phí mà không cần mật khẩu, đồng thời giới hạn tài nguyên và thời gian sử dụng, hiển thị quảng cáo hoặc thông tin giới thiệu Ngoài ra, Pfsense còn hỗ trợ theo dõi và phân tích lưu lượng mạng, giúp chặn một số dịch vụ trên thiết bị của trẻ em.
Sử dụng 2 Access Point OpenWRT, bạn có thể phát wifi cho toàn bộ gia đình và các thiết bị với khả năng chuyển đổi vùng sóng nhanh chóng nhờ vào tính năng roaming Trong đó, Xiaomi Pro hỗ trợ băng thông lên đến 2600Mbps (a/b/g/n/ac), trong khi Zbt WG3526 có băng thông 1200Mbps (a/b/g/n/ac) Các sóng wifi (SSID) cũng được thiết lập để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.
▪ Home: Dành cho thành viên gia đình, có roaming
▪ iOT: Dành cho thiết bị iot
• Switch Cisco: Phân luồng cho dữ liệu, tạo đường trunk cho thiết bị có Vlan như
2AP ở trên, cung cấp nguồn POE cho camera, cung cấp link aggregation để gộp băng thông nhiều cổng từ NAS
• IOT server : Cài đặt Home Assistant, điều khiển các thiết bị gia đình tự động trên mini pc
Nas cho phép lưu trữ dữ liệu ảnh và video từ điện thoại của các thành viên trong gia đình, đồng thời hỗ trợ tải phim về để có thể phát trực tuyến trên các thiết bị khác.
Giới thiệu giải pháp
3.2.1 Tổ chức mạng riêng ảo(VLAN) Để tách biệt các nhóm thiết bị nhằm tăng hiệu suất sử dụng mạng và tăng cường bảo mật thì mình đã tách mạng gia đình thành 4 nhóm mạng khác nhau Theo đó là các luật cho các nhóm mạng
Các nhóm mạng được đánh số như sau, số trong ngoặc là VLAN ID:
• Admin(1): Sử dụng để quản lý, xử lý sự cố hệ thống o Nhóm này toàn quyền truy cập hệ thống
Nhóm Home (11) được thiết kế cho các thiết bị cá nhân của các thành viên trong gia đình như điện thoại, iPad, máy tính để bàn và laptop Nhóm này có quyền truy cập toàn diện vào tất cả các nhóm khác và có khả năng truy cập vào các thiết bị trong cùng nhóm với băng thông internet đầy đủ.
IoT (Internet of Things) đề cập đến việc sử dụng cho các thiết bị thông minh và thiết bị dùng chung trong gia đình, chẳng hạn như tivi, nồi cơm, công tắc và bóng đèn Nhóm thiết bị này chỉ được phép kết nối với nhau và kết nối với internet, không được phép kết nối đến bất kỳ nhóm nào khác.
• VPN(44) : Nhóm này dùng cho các thiết bị sử dụng vpn từ bên ngoài
Tài khoản khách (55) cho phép người dùng đăng nhập mà không cần mật khẩu chỉ bằng một cú nhấn nút login trên trang web Tuy nhiên, tài khoản này có giới hạn sử dụng liên tục trong 2 ngày, sau đó người dùng phải đăng nhập lại Các thiết bị trong cùng một nhóm sẽ không thể nhìn thấy nhau và không có quyền truy cập vào bất kỳ thiết bị nào khác, chỉ được phép truy cập internet với băng thông tối đa 5mbps.
Both Wi-Fi devices utilize OpenWRT firmware, offering advanced customization features tailored for specific scenarios The access points broadcast three simultaneous SSIDs: Home, IoT, and Guest, each associated with a corresponding VLAN for enhanced network management.
Băng tần 5GHz được sử dụng ở cả hai AP, giúp cấu hình roaming cho phép thiết bị di chuyển tự động trong nhà và kết nối với AP gần nhất Điều này đảm bảo rằng người dùng luôn có tốc độ cao và ổn định mà không gặp gián đoạn.
• Iot: Dùng băng tần 2.4Ghz vì các thiết bị iot đều sử dụng băng tần này, ưu điểm là phát xa
Để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng, hãy phát băng tần 5Ghz và 2.4Ghz cho khách, đồng thời bật tính năng isolate Điều này giúp khách đến nhà sử dụng băng thông cao, trong khi khách ở ngoài nhà sẽ chỉ sử dụng băng thông thấp, đảm bảo hiệu suất mạng ổn định cho mọi người.
Các thiết lập cơ bản
• DHCP: ip của thiết bị cuối được cung cấp và quản lý tập trung tại router pfsense
DNS là một yếu tố quan trọng trong gia đình, cho phép các thiết bị như server, NAS và camera được cấp phát domain cố định để sử dụng nội bộ Nhờ vào hệ thống DNS, việc truy cập vào các thiết bị này trở nên dễ dàng hơn thông qua tên riêng, mà không cần phải nhớ địa chỉ IP.
• Captive Portal: Quản lý khách dùng mà không cần thiết lập mật khẩu wifi, hiện quảng cáo cho khách đến xem hàng, quản lý lưu lượng…
• DDNS: Sử dụng tên miền gán cho IP public của gia đình, có thể truy cập ở bất cứ đâu trên internet
• VPN: Có thể quản lý các thiết bị gia đình ở bất kỳ đâu, tạo đường ống an toàn khi sử dụng thiết bị cá nhân ở nơi công cộng.
