Thực trạng về xu hướng phát triển mạng thông tin di động 4G trên thế giới

Cùng với sự phát triển của thông tin vô tuyến, thì trong mỗi thập niên có một hệ thống di động mới phát triển và được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Khi thế hệ 2G hiện hữu, việc xuất hiện mạng tế bào di động 3G thì đó chỉ là một trong những thay đổi nhỏ về công nghệ từ phía cơ sở hạ tầng IP di động. Tuy nhiên hệ thông tin di động 3G sẽ đáp ứng được việc thực hiện đa phương tiện hay nói khác đi là cơ sở hạ tầng IP không đủ năng lực. Để khắc phục các nhược điểm này, thế hệ 4G đã được định nghĩa. Với một số chuẩn mới được đưa ra thì hệ thống 4G trở nên dễ hiểu bởi khái niệm các mạng không đồng nhất, bao gồm một số lớn mạng truy cập với một nguyên tắc chung là giao thức IP, cung cấp kết nối tất cả các người dùng ở bất kỳ đâu tại bất cứ thời điểm nào.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THỰC TRẠNG VỀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG THÔNG TIN

DI ĐỘNG 4G

Cùng với sự phát triển của thông tin vô tuyến, thì trong mỗi thập niên có một

hệ thống di động mới phát triển và được áp dụng rộng rãi trên thế giới Khi thế hệ2G hiện hữu, việc xuất hiện mạng tế bào di động 3G thì đó chỉ là một trong nhữngthay đổi nhỏ về công nghệ từ phía cơ sở hạ tầng IP di động Tuy nhiên hệ thông tin

di động 3G sẽ đáp ứng được việc thực hiện đa phương tiện hay nói khác đi là cơ sở

hạ tầng IP không đủ năng lực Để khắc phục các nhược điểm này, thế hệ 4G đãđược định nghĩa Với một số chuẩn mới được đưa ra thì hệ thống 4G trở nên dễ hiểubởi khái niệm các mạng không đồng nhất, bao gồm một số lớn mạng truy cập vớimột nguyên tắc chung là giao thức IP, cung cấp kết nối tất cả các người dùng ở bất

kỳ đâu tại bất cứ thời điểm nào

Nôi dung bản khoá luận được trình bày trên 90 trang và được bố cục thành 4chương gồm những phần lớn sau:

- Tổng quan về sự phát triển của thông tin di động và hệ thống thông tin

di động thế hệ 4G

- Các ưu điểm và các ứng dụng rộng rãi của WLAN

- Giải pháp về mạng WPAN và các đặc tính nổi bật của B-PAN

- Sự hình thành hệ thống thông tin di động 4G

- Kết luận

Để có được bản khoá luận hoàn thiện như hôm nay, em đã nhận được rất nhiều

sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè và người thân trong gia đình.Trước hết, em xin gửi tới thầy giáo ThS Phạm Phi Hùng đã tận tình chỉ bảo,hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm khoá luận lời chúc sức khoẻ vàlòng biết ơn sâu sắc Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáotrong trường đặc biệt là các thầy cô giáo khoa Điện Tử-Viễn Thông đã cho emnhiều kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập tại khoa

Cảm ơn gia đình, và bạn bè đã dành nhiều sự giúp đỡ cho em trong thời gianthực hiện khoá luận

Hà Nội ngày 05 tháng 06 năm 2005

Sinh viên

Lưu Thị Thu Hiền

Chương 1 Tổng quan về thông tin di động và hệ thống

thông tin di động 4G 1.1 Tổng quan về thông tin di động

Thông tin di động dựa trên nền tảng mạng không dây phát triển theo biểu đồ

số mũ trong thập niên qua với những cơ sở hạ tầng và các ứng dụng rộng rãi nhưthiết bị vô tuyến, máy tính sách tay v v Những thiết bị này ngày càng trở nên quantrọng trong cuộc sống của chúng ta Một ví dụ cụ thể: người dùng có thể kiểm traemail và truy cập mạng Internet nhờ các thiết bị di động của họ Từ những thiết bịnhư máy tính sách tay, họ có thể tìm kiếm thông tin trong mạng Internet tại các địađiểm khác nhau như sân bay, nhà ga hay những nơi công cộng khác Các khách dulịch có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối GPS đặt trong nhà hay trong ô tô để định vị

và thiết lập bản đồ đường đi Những hồ sơ, dữ liệu hoặc các thông tin khác có thểđược trao đổi bởi các máy tính sách tay thông qua mạng LAN không dây (WLAN).Không chỉ các thiết bị di động trở nên nhỏ hơn, rẻ hơn, tiện lợi hơn, mà cácứng dụng của nó cũng trở nên mạnh hơn và được áp dụng rộng rãi hơn

Theo khuynh hướng này thì hầu hết các kết nối những thiết bị vô tuyến đượcthực hiện thông qua các nhà cung cấp dịch vụ cố định dựa trên cơ sở hạ tầng mạng

cá nhân và các MSC trong mạng tế bào như vậy các máy tính sách tay có thể nối tớiInternet không dây thông qua các điểm truy cập

Mặc dù những mạng có cơ sở hạ tầng đã cung cấp một lượng lớn các dịch vụmạng cho các thiết bị di động nhưng nó mất rất nhiều thời gian để thiết lập cơ sở hạtầng mạng thích hợp với các dịch vụ của mạng di động và tất nhiên là giá thành đểthiết lập cơ sở hạ tầng này là rất cao Hơn nữa, thời điểm thiết lập là bất kỳ lúc nàokhi có yêu cầu từ một thiết bị di động truy cập mạng mằm trong vùng phủ sóng.Việc cung cấp các dịch vụ kết nối mạng đã đặt ra yêu cầu cần phải có một mạng diđộng đặc biệt

Để giải quyết vấn đề đó, sự phát triển của công nghệ và các chuẩn ra đời nhằmthay thế các chuyển giao kết nối mới với việc cho phép những thiết bị di động nằmtrong cự li truyền dẫn có thể kết nối với nhau thông qua việc tự động thiết lập mộtmạng di động đặc biệt với tính linh hoạt cao Đây là khả năng thiết lập mạng động.Trong khi mạng không dây tiếp tục phát triển thì khả năng đặc biệt này trở nênquan trọng hơn Với các giải pháp công nghệ mà có thể là sử dụng các lớp khácnhau, các giải thuật và các nghi thức cần cho thao tác cầu hình mạng, tất cả đã thúcđẩy hình thành cấu trúc mạng di động 4G.

1.2 Thông tin di động thế hệ 4

4G là một mạng toàn cầu tích hợp dựa được xây dựng theo mô hình hệ thống

mở Việc tích hợp các mạng không dây khác nhau cho phép truyền đa phương tiện

dữ liệu, tiếng nói, đa dịch vụ trên nền tảng IP (đây chính là tiêu điểm chính của 4G).Cùng với sự sử dụng dải thông utrahight lên tới 100Mbps, những dịch vụ đaphương tiện được hỗ trợ một cách hiệu quả Hình 1.1 minh hoạ những thành phầnbên trong cấu trúc mạng 4G

Hình 1.1Cấu trúc mạng di động 4G

4G được tích hợp những topo và các nền tảng mạng khác nhau Trong hình 1.1

sự hợp nhất nhiều kiểu mạng được chồng lên những ranh giới mạng khác nhau Cóhai kiểu hợp nhất: đó là sự hợp nhất những mạng không dây hỗn hợp với đặc trưngtruyền đạt không dây của mạng LAN, WAN, PAN cũng như những mạng di độngđặc biệt khác Sự hợp nhất thứ hai bao gồm sự tích hợp của những mạng không dây

và mạng cố đinh (như Internet và PSTN)

4G được bắt đầu với giả thiết rằng mạng trong tương lai sẽ sử dụng kỹ thuậtchuyển mạch gói (đây sự phát triển từ những giao thức đang được sử dụng trongmạng Internet hiện tại) Mạng di động 4G dựa trên nền tảng IP có những lợi thế cơbản bởi vì IP thích hợp và độc lập với công nghệ truy cập vùng phủ sóng Điều đó

có nghĩa là mạng 4G được thiết kế và có thể phát triển độc lập từ những mạng truycập

Việc sử dụng một lõi mạng trên nền tảng IP cũng có nghĩa thoả mãn đa dịch

vụ như tiếng nói dữ liệu hay được hỗ trợ bởi việc sử dụng một tập hợp VoIP vớinhững giao thức như MEGACOP, MGCP, H.323 và SCTP Sự phát triển này giúpđơn giản hoá việc bảo trì các mạng riêng biệt nhau

Hệ thống 4G được chờ đợi vì có giá thành rẻ hơn và đơn giản hơn Trước hết,giá thiết bị được rẻ hơn 4 đến 10 lần một trạm có chức năng tương đương của hệthống 2 hoặc 3G Một môi trường truyền dẫn IP không dây sẽ làm giảm bớt cho quátrình bảo trì mạng

Hệ thống 4G còn được ưu việt hơn với tốc độ truyền dẫn Utrahight lên tới100Mbps nhanh hơn 50 lần so với tốc độ truyền dẫn của mạng 3G Điều này chophép truyền các dịch vụ không dây với dải thông cao, người dùng có thể xem TV,nghe nhạc, truy cập mạng, hay thực hiện truyền các luồng hình ảnh thời gian thực

và các ứng dụng đa phương tiện khác kể cả khi đang ở nhà, trong văn phòng haynơi công cộng

4G có khả năng hỗ trợ việc người dùng truy nhập thông tin hoặc giao tiếp vớingười dùng khác vào bất kỳ thời điểm nào, ở bất cứ đâu và sử dụng bất kỳ thiết bị

di động nào

Mạng Ad hoc là một phần quan trọng trong hệ thống 4G được thiết lập độngbởi các nút mạng di động tuỳ ý mà không cần sử dụng cơ sở hạ tầng mạng hiện hữu

hay quản lý tập trung Mạng này cho phép các nút không dây tồn tại độc lập, cungcấp một phạm vi nối mạng rộng hơn và khả năng sử lý lớn hơn Các nút cũng có thểkết nối tới các mạng cố định thông qua một thiết bi trung gian có cổng dành riêng.Thiết bị đầu cuối của mạng 4G cho phép hỗ trợ thông minh với khả năng định

vị và tìm kiếm dịch vụ theo yều cầu người dùng ngay cả khi người đó đang chuyểnđộng tại bất cứ thời điểm nào

Tất cả các lợi thế này làm cho mạng Ad hoc trở nên lôi cuốn trong thế hệmạng di động tương lai

Chương 2 WLAN

2.1 Giới thiệu WLAN

Dựa trên quan điểm nêu trên, thì hiển nhiên những cơ sở hạ tầng WLAN sẽđóng một vai trò quan trọng trong tương lai gần như một sự bổ sung cho thế hệmạng hiện tại hoặc là kế hoạch cho những mạng tế bào Tuy nhiên đó không phải làtất cả khi chúng ta cho rằng WLAN là sự hỗ trợ duy nhất cho những mạng truy cập

tế bào Trong trường hợp này, việc được đề cập đến đó là các thao tác về cáp, việcđối mặt với giá thành quá cao của cơ sở hạ tầng hệ phân phối đa điểm cục bộ(LMDS), xem xét về việc cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu tới các khu vực nôngthôn và việc kết hợp sử dụng các thiết bị của mạng WLAN với thiết bị truy cậpkhông dây cố định (FWA) với giá thấp

Chương này giới thiệu chi tiết về mạng WLAN và những đặc trưng chính của

3 hệ thống không dây IEEE 802.11, HIPERLAN và MMAC

Ba hệ thông này tiêu biểu cho chuẩn hoá trong hệ thống mạng của Mỹ, Châu

Âu và Nhật bản

2.2 Chuẩn IEEE 802.11

Năm 1990, IEEE hình thành một ủy ban để phát triển chuẩn không dây chomạng LAN, vận hành ở 1 và 2Mbps Điều quan trọng nhất dẫn đến sự tồn tại củacác mạng LAN khác nhau là được thiết kế bởi các nhà sản xuất khác nhau, chuẩnđầu tiên được đưa ra cách đây 7 năm Hệ thống IEEE 802.11 thứ 2 được phê duyệtvào năm 1997 cho phép mạng làm việc ở những tốc độ dữ liệu 1 và 2Mbps Vàonăm 1999, một chuẩn với tốc độ 10Mbps xuất hiện và vượt qua ngưỡng chuẩn của

hệ thống IEEE 802.11 thứ 3 Như vậy IEEE 802.11 b được sinh ra cho phép hoạtđộng ở những tốc độ dữ liệu 5.5Mbps và 11Mbps Song song với quá trình này, mộtnhóm các nhà sản xuất thứ hai đang làm việc về một chuẩn với băng thông 5GHz.Chuẩn này được biết như là IEEE 802.11a, cho phép mạng hoạt động ở tốc độ 6, 12,

24Mbps và định nghĩa 9, 18, 36, 54Mbps như nhưng tuỳ chọn của hệ thống thứ 4này.

Hiện nay, chuẩn IEEE 802.11do nhóm G đề ra thậm trí còn cao hơn tốc độhiện thời cho các mạng theo chuẩn 11b Những mạng này sẽ cung cấp một dụnglượng tối đa với tốc độ 20Mbps Cuối cùng việc thiết lập chuẩn chính của uỷ banIEEE 802.11 kéo theo sự phát triển của MAC với 11e đạt chuẩn chất lượng của dịch

vụ và 11i cho tính bảo mật, cùng với sự nâng cao về tốc độ của chuẩn hiện tại 11G

2.2.1 Kiến trúc chung IEEE 802.11

IEEE 802.11 là một chuẩn hình thành bởi một lớp vật lý và một lớp địa chỉMAC Qua lớp này, chuẩn được giao tiếp với chuẩn dữ liệu lớp LLC IEEE 802.2.Cấu trúc giao thức được miêu tả trong hình 4.1 nơi lớp vật lý thực hiện một trong bachức năng:

PHSS PHY

IR PHY

Hình 2.1: Lớp giao thức

Hệ thống được cấu thành từ các thành phần:

• Trạm (STA): là nơi truyền thông, thông thường là trạm lưu động

• Điểm truy cập (AP): là điểm trung tâm đặc biệt của trạm mà thông thường

nó được thực hiện ở một kênh cố định và là một vị trí cố định Điểm này cóthể được nhìn thấy nhờ sự phối hợp bên trong của nhóm STAs

• Cổng kết nối (PO): là một điểm truy cập đặc biệt, giúp liên kết chuẩn IEEE802.11 WLANs và chuẩn 802.x của mạng LANs Vì vậy nó đưa ra sự hợp nhất logic giữa hai kiểu kiến trúc mạng trên.

Tất cả các yếu tố này giúp thực hiện nên cấu trúc giao thức ở hình 4.1 nhưngchúng lai thực hiện các chức năng khác nhau

2.2.1.1 Cấu trúc hệ thống

Với một cấu hình trạm và một điểm truy cập ta có thể tạo ra một tập dịch vụ

cơ bản (BSS), nó bao gồm các khối chính của chuẩn IEEE 802.11 WLAN

Một BBS đơn giản nhất bao gồm hai trạm giao tiếp trực tiếp với nhau Phươngthức này thường được tham chiếu tới một mạng đặc biệt bởi vì IEEE 802.11 WLANtiêu biểu này được tạo ra khi cần cho những mục đích đặc biệt (như sự chuyển dữliệu từ máy tính cá nhân này sang máy tính cá nhân khác Kiểu IEEE 802.11WLAN cơ bản này được gọi là BSS độc lập (IBSS)

Thành phần thứ hai trong cơ sở hạ tầng của BSS bao gồm một AP (là mộtSTA đặc biệt) đóng vai trò phối hợp của BSS

Thay vì tồn tại độc lập, các BSS có thể được kết nối với nhau thông qua mạng

cơ sở, mạng đó được gọi là hệ phân phối (DS) Toàn bộ WLAN (bao gồm nhiềuBSS và một DS) truyền thông với nhau nhờ IEEE 802.11, giống như một mạngkhông dây đơn được gọi là ESS (thiết lập dịch vụ mở rộng, như được chỉ ra tronghình 4.2

Việc kết hợp giữa một STA và một BSS riêng biệt sẽ được thiết lập thành hệthống tự động

2.2.1.2 Đặc tính cơ bản của hệ thống

Một số đặc tính cơ bản của IEEE 802.11 được đưa ra trong bảng 2.1

Đó là một trong nhưng tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá về IEEE 802.11 màkhông cần đến DS (ví dụ: nó không chỉ rõ DS cần phải thuộc lớp liên kết dữ liệuhay lớp mạng) Thay vào đó IEEE 802.11 xác định một tập các dịch vụ liên quanđến các thành phần khác nhau của kiến trúc mạng Các dịch vụ này này được phânchia thành các phần trong STA, gọi chung là dịch vụ trạm (SS) và tới DS được gọi

là dịch vụ phần bổ hệ thống (DSS) Cả hai loại dịch vụ được sử dụng bởi lớp conMAC IEEE 802.11

Những dịch vụ này liên quan trực tiếp tới mô hình tham khảo IEEE 802.11,được chỉ ra trong hình 2.3 Khi lớp con MAC được giới thiệu, thì việc sử dụngnhững dịch vụ này sẽ được mô tả rõ hơn.

Cuối cùng mô hình tham khảo IEEE 802.11 cho thấy rằng cả lớp MAC và lớpvật lý đều chứa hai thực thể quản lý: thực thể quản lí lớp con MAC (MLME) vàthực thể quản lý lớp PHY (PLME) Những thực thể này cung cấp các giao diệnquản lý dịch vụ, và kéo theo chức năng quản lý lớp

2.2.1.3 Lớp vật lý

Như đã mô tả trong hình 2.3, lớp PHY được chia thành hai lớp con Lớp đầutiên là lớp con phụ thuộc vào môi trường vật lý (PMD), với các sóng mang đượcđiều chế và mã hoá Lớp thứ hai là lớp giao thức hội tụ lớp vật lý (PLCP), với chứcnăng đặc biệt, hỗ trợ PHY SAP thông thường và cung cấp kênh báo hiệu rỗi

MAC_SAP Lớp con MACPHY_SAP

Lớp con PLCPPMD_SAP

Thực thể quản lýlớp con MACMLME_PLME_SAP

Thực thể quản lýLớp con PHY

MLME_SAP

Thực thể quản lýtrạm

PLME_SAPLớp con PMD

Hình 2.3 lớp giao thức

Mô hình này được thiết kế với mục tiêu thực hiện, với cùng một lớp MAC, một PHY lựa chọn giữa FH, DH hoặc IR (được miêu tả trong bảng 2.2)

Một sự mô tả chi tiết hơn của những khía cạnh liên quan tới lớp vật lý, ngườiđọc có thể xem phần [ 5,6 ]

2.2.1.4 Lớp MAC

Lớp địa chỉ MAC chịu trách nhiệm cung cấp cho các dịch vụ sau:

• Dịch vụ dữ liệu không đồng bộ, cung cấp cho các thực thể chuẩn IEEE802.2 với khả năng trao đổi các MSDU;

• Các dịch vụ bảo mật, với chuẩn IEEE 802.11cung cấp bởi dịch vụ chứngthực và cơ chế wired-equivalent privacy(WEP);

• Sắp xếp MSDU, cho tập hợp các MSDU nhận được tại giao diện dịch vụMAC của một trạm bất kỳ, là sự thay đổi thứ tự phân phối của các MSDUquảng bá và truyền thông đa điểm, liên quan tới các MSDU trực tiếp, phátsinh từ địa chỉ trạm nguồn

sau:

Bảng 2.2 PHY đặc biệt

Khuôn dạng khung MAC được chỉ ra ở hình 4.4 và bao gồm các thành phần

• Tiêu đề MAC, bao gồm thông tin điều khiển khung, khoảng thời gian, địa chỉ

và thông tin điều khiển nối tiếp;

• Phần thân khung có kích thước biến đổi chứa đựng thông tin đặc trưng vềkiểu khung;

• Chuỗi khiểm tra khung (FCS) chứa một CRC 32bit của IEEE

• Việc nhận biết 4 trường địa chỉ trong khuôn dạng khung MAC rất quantrọng Những trường này được sử dụng để xác định BSS (BSS-ID), địa chỉnguồn, địa chỉ đích, địa chỉ nơi nhận, địa chỉ nơi thu.

2.2.1.5 Cấu trúc MAC

Cấu trúc MAC (hình 4.5) cung cấp chức năng kết hợp điểm (PCF) thông quacác chức năng kết hợp phân bố (DCF) Phương pháp truy cập cơ bản của MACtheo chuần IEEE 802.11 là một DCF sử dụng đa truy nhập có cảm nhận đườngtruyền với khả năng tránh lỗi (CMSA/CA) DCF được thực hiện trong tất cả cácSTA, sử dụng cho cả IBSS và cơ sở hạ tầng của cấu hình mạng IEEE 802.11MAC có thể hợp nhất một một phương pháp truy cập gọi là PCF, chỉ được sửdụng trong cơ sở hạ tầng của cấu hình mạng PCF cho biết sự mở rộng của hàmMAC và cung cấp trễ đường truyền thấp hơn để hỗ trợ các dịch vụ giới hạn vềthời gian

Hình 2.4 Định dạng khung MAC

Hình 2.5 Cấu trúc MAC

Phương pháp truy cập căn bản: DCF

Giao thức truy cập đường truyền cơ bản (DCF) cho phép chia sẻ tài nguyêngiữa các STA thông qua việc sử dụng CSMA/CA Trong giao thức này, trước khitruyền, STA sẽ biết được trạng thái đường truyền Nếu như đường truyền rỗi trongkhoảng thời gian xác định, gọi là không gian phân bố liên khung (DIFS), STAthực hiện sự phân bổ dữ liệu của nó Nói cách khác nếu đường truyền bận vì STAkhác đang phát, thì nó sẽ dừng quá trinh truyền và sau đó thực hiện giải thuậtbackoff trong của sổ tranh chấp (CW) Việc thực hiện này của giao thứcCSMA/CA được phác thảo trong hình 2.6

(cửa sổ tranh chấp tối thiểu) và được liên tiếp tăng lên tới giá trị cực đại CWmax,như trong hình 2.7 Trong ví dụ này CWmin là 7 và CWmax là 63 Giá trị của haitham số này phụ thuộc vào lớp vật lý đã được định nghĩa trong chuẩn

Hình 2.7 ví dụ về sự tăng theo luật số mũ của CW.

Thuật toán số mũ backoff được kích hoạt mỗi khi một trong các lí do sau xuất hiện:

• Khi STA nhận thấy đường truyền bận;

• Sau mỗi quá trình truyền;

• Sau mỗi quá trình chuyển tiếp;

Khi nhận thành công một khung, giao thức MAC IEEE 802.11 yêu cầu nơinhận phát đi bản tin ACK để chứng thực (hình 2.8) Vì vậy một khung ACK sẽđược truyền bởi bất cứ tram đích nào khi nó nhận thành công một khung truyền

đơn điểm (unicas), tuy nhiên trạm đích sẽ không gửi lại ACK nếu như nó nhận

được bản tin quảng bá từ nơi gửi

Trên thực tế cơ chế cảm nhận đường truyền ảo đạt được bởi việc phân phốithông tin sắp sử dụng đường truyền Việc trao đổi các khung yêu cầu gửi (RTS)

và xoá yêu cầu gửi (CTS) trước khi truyền khung dữ liệu thực sự là một cáchthông tin chiếm dụng đường truyền Khung RTS và CTS chứa các thông tin vềtrường địa chỉ ID, nó liên quan tới đường truyền dự trữ để truyền khung dữ liệuthực sự và khung ACK gửi lại Tất cả các STA kể cả STA nguồn (phát bản tinRTS) và STA đích (phát bản tin CTS) đều được biết sự chiếm dữ đường truyền

Hình 2.8 CSMA/CA +ACK

Cuối cùng, cơ chế cảm nhận đường truyền ảo được sử dụng trong véc tơđịnh vị mạng (NAV) NAV duy trì một sự dự đoán trước đường truyền dựa trênkhoảng thời gian được xác nhận trong khung RTS/CTS trước khi truyền dữ liệuthực sự Vì thế các STA nhận một khung hợp lệ sẽ cập nhật NAVcủa chúng vớicác thông tin nhận được về trường ID Bằng cách này, STA sẽ lưu trữ các thôngtin về đường truyền và thông tin về lớp vật lý Cũng giống như thông tin đượcchứa trong khung ACK và được sử dụng khi dữ liệu bị phân đoạn (hình 2.9).Các khung RTS/CTS luôn ngắn hơn các khung khác là cơ chế để giảm bớttranh chấp Điều này sẽ chỉ đúng nếu dữ liệu dài hơn RTS/CTS Trong trường hợpkhác, nó có thể truyền dữ liệu mà không cần truyền RTS/CTS dưới sự điều khiểnmột tham số gọi là ngưỡng RTS

Trong hình 2.9, short interframe space (SIFS) là một trong bốn khung rỗng

có thể (IMS), nó được mô tả như sau:

• SIFS là khoảng thời gian ngắn nhất, được mượn để phân chia sự truyềnthuộc về một giao tiếp đơn (RTS-CTS hoặc DATA-ACK) Giá trị này là

cố định và được tính theo cách mà trạm phát có thể chuyển sang chế độnhận và có khả năng giải mã các khung đầu vào

• PCF IFS (PIFS) được sử dụng bởi AP để gia tăng khả năng truy nhập tớiđường truyền trước tất cả các trạm khác Giá trị của nó được tính toán bởiSIFS cộng với một khe thời gian

• IFS phân bố (DIFS) là thời gian sử dụng của một STA khi khởi động mộtquá trình truyền mới Giá trị của nó được tính bởi PIFS cộng với một khethời gian.

• IFS mở rộng (EIFS) là IFS dài nhất được sử dụng bởi một STA nhận mộtkhung có khoảng thời gian không được xác nhận Việc này sẽ ngăn chặn

sự đụng độ giữa các STA không nhận được thông tin RTS/CTS

PCF tuỳ chọn

Hình 2.9 quá trình hạn chế đường truyền.

Tuỳ chọn PCF được thực hiện để cung cấp sự truyền dẫn khung không chanhchấp do đó hỗ trợ các dịch vụ giới hạn thời gian như truyền dữ liệu và thoại không

đồng bộ Cơ chế này dựa trên point coordinator (PC) với quyền ưu tiên cao hơn các

STA khác Nếu muốn truyền, nó phải đợi một khoảng thời gian PIFS ngắn hơnDIFS Các STA khác phải tuân theo những quy tắc truy nhập đường truyền của PCFbởi việc thiết lập NAV của chúng tại thời điểm bắt đầu chu kỳ không chanh chấp(CFP) Các tính chất hoạt động của PCF giống như tất cả STA khác là có khả nănghoạt động đúng đắn trong một BSS cụ thể Và việc truy cập điểm tới BSS có khảnăng nhận tất cả các khung gửi dưới sự điều khiển của PCF Nó cũng là lựa chọncho một STA để có thể đáp ứng tuần tự chanh chấp (CF-poll) nhận được từ một PC.Một STA mà có thể đáp ứng các CF được tham chiếu đến các CF và có thể yêu cầusắp xếp bởi một PC tích cực CF-sắp xếp của các STA và một PC không sử dụng

RTS/CTS trong CPF Khi được sắp xếp bởi PC, một CP-pollable của STA chỉ có

thể truyền duy nhất một đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDU) tới bất kỳ nơi nào (

không cứ chỉ trong PC) và có thể đi kềm với thông tin về khung đã nhận được từmột PC đang sử dụng liên quan tới dữ liệu khung Hình 2.10 mô tả rõ quá trình này.Điều quan trọng cần chú ý ở đây là CFP là biến và kết thúc với một khung CF- end truyền bởi AP.

Hình 2.10 phương thức truy cập PCF.

2.2.1.6 Khả năng kết hợp

Trước khi một STA được cho phép gửi một dữ liệu thông báo qua một AP,

nó sẽ liên hệ với AP đó Dịch vụ này cần thiết sau khi STA được bật lên và khivào vùng BSS

STA cần có thông tin đồng bộ hoá từ AP (hoặc từ các STA khác trong một

số trường hợp đặc biệt) liên quan đến dịch vụ kết hợp Để thu nhận thông tin đồng

bộ hoá này, STA sẽ kiểm tra tất cả các kênh bởi một hay nhiều cách sau (phuthuộc vào giá trị của tham số của chế độ quét):

• Quét bị động, STA sẽ quét những tín hiệu báo hiệu để tập hợp thông tinđồng bộ hoá và để hiểu thông tin báo hiệu đó đến từ một BSS hay từ mộtIBSS

• Quét tích cực, STA sẽ truyền nhưng khung tham dò chứa thông tin tậphợp các dịch vụ mong muốn (SS-ID) và đợi một thông tin trả lời từ cácBSS trong vùng của nó Sự đáp lại thông tin của khung thăm dò được gửi

từ AP của một BSS hay từ một STA mà tại đó phát đi thông tin báo hiệucuối cùng trong một IBSS

Nói chung các khung báo hiệu và khung thăm dò chứa đựng thông tin để kếtnối một mạng mới Sau đó STA chọn BSS (mà BSS đóthoả mãn yêu cầu về SS-ID) và gửi bản tin yêu cầu kết hợp (nhờ việc đặt giá trị tương ứng trong trườngđiều khiển của khung MAC) để lựa chọn BSS và đợi khung thông tin trả lời tươngứng Nếu không có BSS nào thoả mãn những yêu cầu đó, STA phải khởi độngmột IBSS với những tính chất của chính STA đó Hình 2.11 đưa ra một ví dụ vềquét tích cực của một ESS.

Hai chức năng khác có thể được kéo theo đó là tập hợp và phân tách Sự hợpnhất lại có thể được đưa ra nếu một STA muốn di chuyển từ AP này sang AP kháchoặc nếu một STA muốn thay đổi những thuộc tính tập hợp trong khi nó đã hợpnhất với cùng một AP như thế Dịch vụ phân tách được đưa ra khi một kết hợp bịhuỷ bỏ

Hình 2.11 Ví dụ về quá trình tập hợp thành một BSS.

2.2.1.7 Chứng thực và bảo mật

IEEE 802.11 cung cấp khả năng điều khiển truy nhập mạng LAN thông quachức năng chứng thực Khả năng này được cung cấp bởi một STA để nhận biết sựtruyền thông của nó tới các STA khác trong một BSS hay IBSS

Có hai phương thức chứng thực:

Chứng thực hệ thống mở: là kỹ thuật mặc định Một khung truyền bởi STA

sẽ cần đến dịch vụ chứng thực, và một khung mang thông tin trả lời sẽ được

truyền từ một STA có liên quan Đây chính là kết quả của quá trình chứng thực Nếu quá trình thành công thì các STA đã giao tiếp với nhau sẽ được xác nhận.Chứng nhận chia sẻ mã dùng chung Đây là kỹ thuật an toàn nhất Nó baogồm một tập hợp các quá trình thực hiện sử dụng chung một chìa khoá bí mậtthông qua một kênh an toàn khác với các quá trình đã được sử dụng bởi IEEE802.11.

Chia sẻ mã xác nhận là yêu cầu sử dụng của cơ chế WEP STA sử dụng giảithuật WEP để tạo ra sự trao đổi thông tin một cách bảo mật Nó mượn một từ mã

bí mật 40 bít và chỉ mã hoá dung lượng tối đa của khung dữ liệu WEP sử dụnggiải thuật phân chia (RC4) từ an toàn dữ liệu RSA

2.2.1.8 Phân đoạn

Quá trình phân chia của một MSDU thành các khung thông tin MAC nhỏhơn, MPDUs được gọi là phân mảnh Quá trình phân đoạn tạo ra các MPDUngắn hơn chiều dài thực của MDSU để tăng thêm sự tin cậy và như vậy sẽ làmgiảm sự chuyển tiếp thông tin như đã nêu ra ở trên trong trường hợp giới hạn kênhtiếp nhận có khả năng dài hơn khung thông tin

Các MPDU là kết quả từ việc phân chia của một MSDU được gửi đi mộtcách độc lập, mỗi một MPDU sẽ được nhận biết (hình 2.12) STA phát khôngđược phép truyền các khung thông tin mới tới khi một trong các điều kiện sau đâyxảy ra:

• Nó nhận được một ACK

• Nó quyết định rằng khung thông tin đã truyền được truyền lại quá nhiều lần

và sau đó nó loại bỏ toàn bộ khung

2.2.1.9 Cơ chế đồng bộ

Để đảm bảo đồng bộ giữa các STA khác nhau trong cùng một BSS, một AP

sẽ truyền một bản tin báo hiệu nơi mà thời gian nhận định là thời gian thực Việcnày ngăn chặn sự mất đồng bộ của các STA Bản tin báo hiệu chỉ bị trễ nếu mộttrạm đang truyền dữ liệu

2.2.1.10 Di động

STA có thể thay đổi nơi nó kết nối là các BSS bằng cách sử dụng quá trìnhquét tích cực hay thụ động và chức năng hợp nhất Trên thực tế một STA được kếtnối đến một BSS, nếu nó thấy chất lượng kết nối kém thì nó sẽ kiểm tra môitrường truyền dẫn để tìm ra một kết nối tin cậy hơn Nếu như việc tìm kiếm thànhcông nó có thể quyết định kết nối kéo theo yêu cầu tập gộp thành một AP mới.Nếu bản tin trả lời là thành công, STA sẽ kèm theo một AP mới với dạng DS.Thông thường AP cũ được thông báo nhờ DS Hay nói một cách khác nếu bản tintrả lời thất bại, STA sẽ cố gắng tìm kiếm một BSS mới

Hình 2.12 Quá trình truyền với sự phân tách khung thông tin.

2.2.1.11 Khả năng lưu trữ

Trong một cơ sở hạ tầng mạng, AP là trung tâm của hệ thống quản lý Nếumột STA muốn ngừng chuyển mạch vô tuyến vào một thời điểm nào đó, nó sẽcảnh báo AP thông qua trường điều khiển trong khung Trong trường hợp này, AP

sẽ lưu trữ tạm thời các khung vào các STA trong chế độ tiết kiệm năng lượng (PS)

và sau đó, trong suốt quá trình truyền của bản tin báo hiệu, AP sẽ truyền một bản

đồ chỉ thi tuyến truyền (TIM) chứa thông tin định vị về các STA có bộ đệmkhung

Vì vậy, STA sẽ nghe ngóng bản tin báo hiệu sau khi chúng được gửi đi Nếunhư có một vài khung có bộ đệm, chúng sẽ yêu cầu một gói tin từ AP với mộtkhung có mức độ ưu tiên (PS-poll) và kiểm tra sự sắp xếp về quá trình nhận dữliệu Nếu không có những khung có bộ đệm, các STA sẽ trở lại trạng thái khônghoạt động Đây là trường hợp truyền đơn điểm

Trong trường hợp khác, trong việc truyền thông tin đa điểm/ quảng bá, mộtTIM đặc biệt gọi là TIM phân phối (DTIM) gồm nhiều TIM sau khi AP truyền đinhững gói quảng bá Cơ chế PS được chỉ rõ trong hình 2.13

Trong chế độ ad hoc, mỗi STA có thể truyền một khung báo hiệu Sau mỗikhoảng thời gian giữa hai bản tin, mỗi STA sẽ canh tranh để truyền những bản tinbáo hiệu với thuật toán backoff Chỉ có một STA được truyền và các STA khác sẽhuỷ bỏ bản tin báo hiệu của chúng và tự điều chỉnh thời gian so với thời gian chứatrong bản tin báo hiệu được truyền

Cơ chế PS giống như đã mô tả ở phần trướcviệc mô tả sớm hơn, nhưng trongtrường hợp nàymột TIM đặc biệt được sử dụng, goi là TIM ad hoc (ATIM).ATIM được truyền trong cửa sổ ATIM, trong tất cả các trạm bao gồm cả quá trìnhthực hiện trong PS Các ATIM là những khung truyền đơn điểm được báo nhậnbởi trạm thu Sau quá trình này trạm nhận phải được đưa vào trạng thái kích hoạt

và được thông báo trên toàn mạng Cơ chế được mô tả trong hình 4.14

Hình 2.13 Cơ chế PS trong một cơ sơ hạ tầng BSS

Hình 2.14 Cơ chế PS trong một mạng Ad hoc

2.2.1.12 Khả năng hỗ trợ

Cả trong chuẩn IEEE 802.11 và những chuẩn mở rộng của nó( IEEE 802.11a

và IEEE 802.11b), ở đó cung cấp các khả năng truyền dữ liệu tại các tốc độ bítkhác nhau Để hỗ trợ cho tuỳ chọn này, một tập hợp những tốc độ cơ bản và cáctiến trình thao tác đã được định nghĩa Tất cả các khung điều khiển đều tồn tại ởcác tốc độ cơ bản nhất định trong khi đó dữ liệu được trao đổi giữa các STA ởnhững tốc độ cao hơn khi chúng được hỗ trợ bởi các quá trình này

2.3.2 Cấu trúc chung của HIPERLAN

Nhóm BRAN chủ yếu có 4 tiêu chuẩn khác nhau Một cách tóm tắt, chúng tacho rằng ở đây chuẩn loại 1 của HIPERLAN cung cấp một mạng WLAN tốc độcao, và chuẩn loại 2 của HIPERLAN được ứng dụng để thiết lập truy cập nhanhtới mạng cơ sở IP, UMTS và ATM Hình 2.15 chỉ rõ điều này

Hình 2.15 Nhóm BRAN

Cấu trúc giao thức của HIPERLAN có một vài điểm khác nhau giữa loại 1

và loại 2 HIPERLAN loại 1 cung cấp một phương pháp truy cập gọi là sự nhượngbộ- trong quá trình truy cập song song cùng mức ưu tiên (EY-NPMA) mà nó đượchình thành từ một CSMA/CA với 3 thủ tục: giải pháp quyền ưu tiên, loại bỏ vàkhả năng thực thi

Chồng giao thức của ETSI BRAN HIPERLAN-2 bao gồm 2 lớp, mỗi lớptrong số chúng phân chia thành các vùng sử dụng và lớp điều khiển sử dụng (hình2.16) Phần sử dụng bao gồm các hàm liên quan đến sự truyền dữ liệu qua các kếtnối, trong khi chức năng điều khiển bao gồm các hàm liên quan tới quá trình điềukhiển, thiết lập, giải phóng và thay đổi kết nối

Hình 2.16 Kiểu giao thức sử dụng trong HIPERLAN-2.

Ba lớp cơ bản của mạng HIPERLAN loại 2 là PHY, DLC và lớp quy tụ(LC)- một phần của DLC

Lớp PHY cung cấp một chức năng truyền dữ liệu cơ bản bằng phương phápmodem với băng thông dải gốc và một phần RF Khuôn dạng truyền trong lớp vật

lý với phần tiêu đề và phần dữ liệu Phương pháp điều chế được chọn cho lớp vật

lý là OFDM OFDM được chọn vì nó đáp ứng tốt trên phân kênh tốc độ cao

Lớp DCL gồm có điều khiển lỗi (EC), điều khiển kết nối vô tuyến (RCL) vàchức năng MAC Lớp DCL được phân chia thành dữ liệu và chức năng điềukhiển Phần chuyên chở dữ liệu người dùng điều khiển gói dữ liệu tới từ điểm truycập dịch vụ người dùng của các lớp cao hơn (U-SAP) Phần chuyên chở dữ liệungười dùng cũng chứa EC -EC thực hiện một nghi thức yêu cầu lặp lại tự động(ARQ) DLC là giao thức kết nối định hướng và mỗi kết nối DLC một EC riêngbiệt được tạo ra Việc này cho phép thưc hiện điều khiển lỗi cho các kết nối khácnhau ( phụ thuộc vào lớp dịch vụ Phần điều khiển chứa chức năng RLC, chứcnăng này cung cấp một dịch vụ chuyên chở tới điều khiển kết nối DLC (DCC),điều khiển môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến (RRC), và chức năng điều khiểntập gộp (ACF).

Cuối cùng CL cũng được phân chia vào trong phần dữ liệu truyền và phầnđiều khiển Phần dữ liệu truyền cung cấp sự thích nghi của dữ liệu người dùng vàkhuôn dang lớp (DLC-SDU) Nếu giao thức mạng lớp trên cao hơn giao thứcmạng lớp ATM thì nó cũng sẽ chứa chức năng phân chia từng đoạn và kết hợp(SAR) giúp chuyển đổi các gói tin lớp cao hơn (SDUs) với độ dài biến đổi thànhcác gói có độ dài cố định được sử dụng trong DLC Chức năng SAR là một phầnquan trọng của CL vì nó có thể tạo ra sự tương thích và khả năng thực hiện giữaDLC và lớp PHY mà không phụ thuộc vào sự cố định của mạng HIPERLAN-2.Phần điều khiển của CL có thể sử dụng để điều khiển các chức năng trong DLC( ví dụ như khi thay đổi các tham số CL tại thời gian hợp nhất)

Hai thành phần chính trong hệ thống tập trung này đó là:

• Thiết bị đầu cuối di động (MT): có khả năng kết nối tới các thiết bị khác nếu cần, và tới những tài nguyên ngoài mạng

• AP: có thể kết hợp với các MT khác trong vùng của nó và điều khiển mộthay nhiều sector Mô hình giao thức của nó khác với giao thức của các MTvới MAC và RLC khác nhau.

2.3.4 Đặc tính cơ bản của hệ thống

Một số đặc tính cơ bản của hệ thống HIPERLAN-2 được mô tả trong bảng2.3 Sự hợp nhất của HIPERLAN thành một trong những mạng cố định nhờ cómặt của CL, nó được cấu tạo từ phần chung (CP) CP giúp phân chia thành từngđoạn và hợp nhất theo từng lớp mạng, và dịch vụ (SSCS)

Trong phần này mô hình tham khảo giao thức HIPERLAN được khảo sát chi tiết hơn

Hình2.17 Cấu trúc tập trung mạng HIPERLAN-2

Bảng2.3 Tính năng cơ bản của HIPERLAN-2

2.3.5 Lớp vật lý

Khuôn dạng khung truyền cơ bản trên lớp vật lý là một burst bao gồm phần

tiêu đề và phần dữ liệu (nơi mà DLC-SDU được truyền đi) Như đã nhắc đến, lớpvật lý của HIPERLAN được điều chế OFDM và những đặc điểm chính của nóđược tổng kết trong bảng 2.4

2.3.6 Lớp DCL

Bảng2.4 Thông số lớp PHY

Lớp DCL là sự liên kết lơgic giữa một AP và các MT hợp nhất của nó LớpDCL thực hiện dịch vụ liên quan đến các nhân tố như đặc tính của mỗi kết nối(QoS), chất lượng kênh truyền, số lượng thiết bị đầu cuối và việc chia sẻ tàinguyên với mạng truy cập khác trong cùng một vùng DCL hoạt động trong mộtkết nối cơ bản, và cung cấp những tính năng của nó để duy trì QoS trong kênh ảo

cơ bản Điều này phụ thuộc vào kiểu dịch vụ được yêu cầu, chất lượng kênh, dunglượng và cách sử dụng Lớp DLC có thể bổ xung các trạng thái khác nha như: sửalỗi phía trước (FEC), ARQ, điều khiển luồng để tối ưu hoá dịch vụ cung cấp vàbảo trì QoS

Hai khái niệm chính của lớp DCL đó là kênh logic và kênh vận chuyển.Một kênh logic là giới hạn chung cho bất kỳ luồng dữ liệu nào Một tập hợpnhững kiểu kênh lôgic được định nghĩa cho nhiều loại dữ liệu theo yêu cầu bởilớp DCL Mỗi kiểu kênh logic được định nghĩa bởi kiểu thông tin mà nó vậnchuyển và ý nghĩa của các giá trị trong bản tin tương ứng Kênh logic có thể được

nhìn nhận như những kết nối logic giữa những thực thể logic, và vì vậy nhữngkênh logic được sử dụng khi có nội dung của bản tin thông báo tham chiếu tới.Tên của kênh logic bao gồm 4 kí tự Lớp DCL của HIPERLAN-2 định nghĩa cáckệnh logic sau:

1 Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): nó vận chuyển thông tin kênh

điều khiển quảng bá liên quan tới toàn bộ các tế bào vô tuyến

2 Kênh điều khiển khung (FCCH): dành cho tuyến xuống, nó mô tả cấu

trúc khung MAC Cấu trúc này được đưa ra bởi resuorce grant messages (RGs).

3 Kênh phản hồi truy cập ngẫu nhiên (RFCH): dành cho tuyến xuống,

nó đưa ra thông tin về các MT ( mà các MT này đã sử dụng RCH trong khungMAC trước đó) và kết quả truy cập của chúng Nó được truyền một lần trên mộtkhung MAC trong một sector

4 Kênh quảng bá RLC (RBCH): dành cho tuyến xuống, nó vận chuyển

thông tin điều khiển quảng bá liên quan tới toàn bộ tế bào radio Thông tin đượctruyền bởi RBCH được phân loại như sau:

• Bản tin RLC quảng bá;

• Gán MAC-ID cho một không kết hợp;

• Thông tin ID lớp hội tụ;

• Mã hoá

RBCH chỉ được truyền khi thật sự cần thiết

5 Kênh điều khiển dành riêng (DCCH): truyền bản tin RLC trong quá

trình kết nối lên trên trực tiếp Một DCCH được thiết lập tuyệt đối trong thời gianhợp nhất của một MT

6 Kênh quảng bá người dùng (UBCH): dành cho tuyến xuống, nó

truyền dữ liệu quảng bá từ CL UBCH được truyền trong quá trình phát lặp haykhông xác định kiểu và có thể kết hợphoặc phân tách thành các LCCH

7 Kênh đa người dùng (UMCH): dành cho tuyến xuống, được dùng để

truyền dữ liệu người dùng theo phương pháp điểm-đa điểm UMCH được truyềntrong chế độ không báo nhận

8 Kênh dữ liệu người dùng (UDCH): thực hiện truyền dữ liệu hai chiều,

nó được sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa các AP và các MT trong CM hoặc giữacác MT trong DM UDCH có thể kết hợp hoặc không kết hợp thành các LCCH

9 Kênh điều khiển kết nối (LCCH): thực hiện truyền dữ liệu hai chiều,

nó được dùng để thay đổi thông tin phản hồi ARQ và loại bỏ bản tin cả trong CM

và DM LCCH cũng được sử dụng để truyền những thông báo yêu cầu tài nguyên(RRs) theo tuyến lên (chỉ trong CM) và những thông báo loại bỏ cho một UBCH

sử dụng kiểu phát lặp Các LCCH có hoặc không thể kết hợp với cácUDCH/UBCH

10 Kênh điều khiển hợp nhất (ASCH): dành cho tuyến lên, trong trường

hợp này các MT không thể hợp nhất thành một AP sẽ truyền một thông tin hợp

nhất mới và yêu cầu một handover

Những kênh logic được hình thành trong các kênh vận chuyển khác nhau.Những kênh chuyên trở này đưa ra các yếu tố cơ bản cho việc xây dựng các đơn

vị dữ liệu giao thức (PDU) và mô tả khuông dạng của các bản tin (độ dài, cáctham số mô tả tương ứng) Tuy nhiên nội dung của bản tin thông báo và các tham

số của nó tuỳ thuộc vào các kênh logic Các kênh vận chuyển được đặt tên vàđươc viết tắt với ba kí tự Sau đây là các kênh chuyên trở được định nghĩa tronglớp DCL:

1 Kênh quảng bá (BCH): dành cho tuyến xuống, nó chứa 15 bytethông tin về tế bào radio như một sự nhận diện của AP và mức ưu tiêntruyền hiện thời của nó

2 Kênh khung (FCH): dành cho tuyến xuống, độ dài của kênh là

bội số của 27 octet Nó chứa sự mô tả cách tài nguyên được cấp phát và có

thể cũng chứa thông tin về phần khung rỗng

3 Kênh phản hồi truy nhập (ACH): dành cho tuyến xuống, chiều

dài của nó là 9 octet Nó chứa thông tin về yêu cầu truy nhập của các RCH

trước đó

4 Kênh vận chuyển dài (LCH): là kênh kết nối hai chiều, chiều

dài của nó là 54 octet Nó được dùng để truyền DLC user PDUs ( U-PDUs

của 54 byte với 48 byte trong tải)

5 Kênh vận chuyển ngắn (SCH): kết nối hai chiều, chiều dài củakênh là 9 octet Nó được sử dụng để thay đổi DCL điều khiển các PDU (9byte C-PDU).

6 Kênh ngẫu nhiên (RCH): dành cho tuyến xuống, độ dài 9 octet

Nó được sử dụng để gửi các thông tin điều khiển khi không có SCH nàođược cấp Nó mang dữ liệu RRs cũng như ASCH và DCCH

Hình 2.18-2.20 cho thấy bản đồ sự chuyển đổi của những kênh logic thành những kênh vận chuyển trong kiểu tập trung và kiểu trực tiếp

Hình 2.18 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh vận chuyển trong tuyến xuống.

Hình 2.19 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh vận chuyển trong tuyến lên.

Hình 2.20 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh vận chuyển trong kết nối trực

tiếp.

2.3.6.1 Lớp MAC

Giao thức MAC dựa trên cơ sở TDMA/TDD và các khung cho biết một chu

kỳ lặp lại của 2ms Các AP điều khiển phân phối tài nguyên và hầu như xác định

rõ nếu hai MT có thể trao đổi thông tin trực tiếp Một AP cần biết trạng thái bộđệm của mình và các bộ đệm khác bên trong các MT và việc phân phối tài nguyên

mà RG đã vận chuyển Các MT có thể yêu cầu tài nguyên, (thuật ngữ là dunglượng truyền), và sử dụng RRs (nơi có sự nhận định về trạng thái những bộ đệmAP) Việc chọn lựa này các MT có thể yêu cầu dung lượng cố định trên nhiềukhung

2.3.6.2 Thao tác MAC

Giao thức MAC kéo theo những yếu tố sau:

• Một bộ lập lịch, tập trung bên trong AP giúp xác định sự hợpthành của khung MAC Nó tuân theo các quy tắc của mỗi kênh chuyênchở mà nó quản lý Để xắp xếp hình thành khung, nó sử dụng các thôngtin có trong RRs( mà các RR này được truyền bởi MT) và trạng thái của

bộ đệm truyền dẫn tuyến xuống

• Một tiến trình trong Aps và trong MTs( nhận và truyền PDUstheo khung MAC) được định nghĩa bởi AP

• Một tiến trình chuyển đổi những kênh logic thành những kênhchuyên chở

• Những thực thể MAC trao đổi thông tin điều khiển giống nhưtrong FCCH và yêu cầu tài nguyên hay sự phản hồi cho kênh chanh chấp.Giao thức MAC cung cấp sự nhận biết lỗi đặc biệt trong quá trình kết nối lêntrên với các RRs và việc loại bỏ các PDU Sự nhận biết này gồm các trường haibit Bít đầu tiên (được gọi là bit chứa lí do lỗi ) chứa tổng số lỗi bên trong cácBCH và FCH hay LCH Bit thứ hai (gọi là bit chất lượng kênh truyền) chứa chấtlượng toàn bộ kênh truyền

Thao tác AP MAC

Một trong các quá trình thực hiện truyền thông tin từ các AP là việc tính toán

sự hợp thành khung; các kênh BCH, FCH và ACH cũng được chuẩn bị và đượctruyền Chúng có khả năng truyền ( với tuyến xuống), nhận và sử lý các PDU tới

từ các MT chấp nhận kết nối hiện thời và sự hợp thành khung (với tuyến lên) Quátrình này được thực hiện cả trong CM và DM (thực tế thì AP cũng có thể đượckéo theo trong quá trình kết nối trực tiếp) Cuối cùng các AP nhận và sử lý cácPDU được truyền bởi các MT trong RCH và các ACH đáp ứng

Thao tác MT MAC

Các MT nhận và sử lý BCH và FCH, và có khả năng ước lượng cấu khunghiện thời Chúng cũng có khả năng truyền (trong quá trình truyền xuống dưới),nhận, sử lý các PDU tới từ các MT chấp nhận kết nối hiện thời và sự hợp thànhkhung (trong quá trình truyền lên trên) theo quy luật Quá trình này được thựchiện trong cả CM và DM Cuối cùng chúng có thể truy nhập tới RCH, kết cấukhung và ACH

2.3.6.3 Khung MAC

Cấu trúc khung MAC được chỉ trong hình 2.21 Hai hay nhiều hơn STA kếtnối trực tiếp ở bất kì đâu, dữ liệu của chúng phải được truyền trong pha kiên kếttrực tiếp (DIL) mà nó sẽ hình thành Chúng ta chú ý rằng khoảng thời gian củaBCH cố định trong khi những kênh khác thì thời gian sống được đáp ứng độngbởi sự phụ thuộc của AP vào tình trạng kênh truyền

Hình 2.21 cấu trúc khung MAC cơ bản

2.3.6.4 Địa chỉ MAC

Mỗi MT có sự liên hệ với MAC-ID, đây là địa chỉ duy nhất cho một AP vàđược gán tại thời điểm hợp nhất MAC-ID được mã hoá với 8 bit, giá trị 0 và 254-

255 được dự trữ cho mục đích đặc biệt

Cũng giống như trong MT, mỗi kết nối cũng được định địa chỉ với một kếtnối DLC-ID, địa chỉ này được mã hoá 6 bit Trong kiểu tập trung, một DLCC-ID

và MAC-IDs của AP và MT xác định phương thức truyền thông của chúng Khi

đó trong kiểu trực tiếp DLCC-ID và MAC-IDs của MT thì xác định kết nối của

chúng Network identifer (NET-ID) xác định APs cùng thuộc một mạng của một

quá trình truyền tin nhất định

2.3.6.5 Truy cập tới RCH

Mỗi MT quản lý một của sổ tranh chấp CWa, là số lượng sự chuyển tiếp bởi

MT Quá trình truyền tin đầu tiên, a có giá trị bằng 0 CWa điều khiển sự truy cậptới RCH và kích thước của nó được tính như sau:

1 Lần truyền đầu tiên: a=0, CWa =n

2 Quá trình truyền: a ≥1, CWa =256 nếu 2a ≥256; CWa = 2a nếu n< 2a ≤256; CWa = n nếu n ≥ 2a

CWa được tạo bởi giá trị max(2a, n) RCHs, và mỗi giá trị được tăng lên từ 1đến CWa.Trong quá trình truyền của nó, mỗi MT chọn ngẫu nhiên số r trong

khoảng từ 1 tới CWa và bắt đầu đếm từ r RCHs MT chỉ có thể truy cập vào r th

RCH Cuối cùng nếu nó nhận được ACK với hồi tiếp dương, nó sẽ thiết lập lại từ

nối bắt đầu khi có yêu cầu, các yêu cầu này được xuất phát từ MT là chủ yếu.Trong suốt quá trình này, các đặc tính kết nối được sử dụng Nếu AP chấp nhậnyêu cầu của MT, một bản tin xác nhận được gửi trở lại DCC cũng hỗ trợ chứcnăng báo hiệu giải phóng và khả năng sửa đổi kết nối được thiết lập.

ACF hỗ trợ tất cả các chức năng liên quan tới sự trao đổi thông tin về dunglượng kết nối và sự kết hợp của MT với AP tương ứng Nếu MT tìm thấy AP thíchhợp nhất để liên kết (quyết định này dựa vào những phép đo tín hiệu của MT), nó

sẽ yêu cầu một MAC-ID từ AP đó Quá trình được tiếp tục với sự trao đổi thôngtin trong lớp PHY, lớp quy tụ, chức năng chứng thực và mã hoá Sự mã hoá bắtđàu với một chìa khoá trao đổi để đảm bảo an toàn giữa các phần HIPERLAN-2

hỗ trợ cả hai tiêu chuẩn :mã hoá dữ liệu và giải thuật mã hoá 3-DES Các yếu tố

như: thủ tục chứng nhận,bản tin tóm lược (MD5), mã xác nhận hasbased

(HMAC), rivest, Shamir, thuật toán Adleman (RSA) cũng được hỗ trợ Sau khi sự

hợp nhất được hoàn thành, MT sẽ đòi hỏi một hoặc nhiều kết nối người dùng

DLC Việc phân tách có thể làm theo hai cách: explicitly hay implicitly Dạng của

nó là MT khởi đầu và xuất hiện khi MT không có yêu cầu giao tiếp từ hệ thốngmạng, đây là một tình trạng đặc biệt sảy ra sau một thời gian dài MT ngừng hoạtđộng

Quá trình điều khiển tài nguyên sóng vô tuyến kéo theo bốn chức năngchính: handover, lựa chọn tần số động (DFS), MT sống và nguồn nuôi quá trình

sử lý

Handover chính là MT khởi đầu, nó yêu cầu chất lượng những phép đo củamối liên kết từ các MT khác để quyết định hoạt động của handover (quá trìnhhandover được mô tả chi tiết trong mục 4.3.8)

Lựa chọn tần số động là quá trình tự gán các tần số cho mỗi AP trong truyềnthông Những thủ tục này tính đến cả vấn đề nhiễu từ các AP và những phép đo

MT hợp nhất của chúng

MT sống cung cấp AP với khả năng cấu hình lại nếu bất kỳ một MT hợpnhất nào không truyền phát được Một bộ đệm thời gian có thể được thiết lập đểgiới hạn thời gian tạm nghỉ của các MT Nếu không có sự phản hồi nào từ MT tới

AP, một quá trình phân tách bắt đầu

Nguồn nuôi được sử dụng để xác nhận tín hiệu dành riêng cho quá trình điều khiển năng lượng truyền và định nghĩa trạng thái nghỉ của MTs

Thực thể điều khiển lỗi của HIPERLAN-2 hỗ trợ ba chế độ hoạt động khácnhau:

bỏ để loại bỏ LCHs đã quá thời gian sống Hình 2.22 minh hoạ dữ liệu và điềukhiển luồng trong chế độ báo nhận

Hình 4.22 Luồng điều khiển và dữ liệu trong kiểu xác nhận.

Chế độ phát lặp cũng cung cấp một quá trình truyền đáng tin cậy bởi việc lặplại LCHs Trong chế độ này, nơi phát sẽ truyền liên tiếp các LCH mới và đượcchấp nhận để tạo ra sự lặp lại trong mỗi LCH Nơi thu không cung cấp bản tinphản hồi nào Kiểu phát lặp được sử dụng cho sự truyền của UBCH Hình 2.23minh hoạ luồng dữ liệu và điều khiển luồng trong chế độ phát lặp

Hình 2.23 Luồng dữ liệu và luồng điều khiển trong kiểu phát lặp

Cuối cùng, chế độ không báo nhận cung cấp quá trình truyền không tin cậy.Trong chế độ này, dữ liệu chỉ được truyền từ nơi phát tới nơi thu Không có điềukhiển phát lại ARQ hoặc thông báo loại bỏ nào được hỗ trợ Kiểu không xác nhậnđược sử dụng cho quá trình truyền của UMCH, DCCH trong LCH, và RBCHtrong LCH, nhưng cũng có thể được sử dụng cho UDCH (UDCH trong một kếtnối nhất định có thể được gửi trong chế độ báo nhận hoặc không báo nhận Hình2.24 minh hoạ việc điều khiển luồng và dữ liệu trong chế độ không báo nhận

Hình 2.24 Luồng dữ liệu và điều khiển trong kiểu không xác nhận

2.3.8 Handover

Khả năng handover được hỗ trợ cho HIPERLAN-2 chính là MT khởi đầu Tuynhiên có một AP-khởi đầu cho handover trong trường hợp một AP muốn giảm tảicủa nó để tăng khả năng thực hiện hoặc cho các mục đích khác Hoạt động này sẽkhông thực hiện nếu MT không đủ dung lượng cho một quá trình handover MThandover có thể thức hiện theo 3 cách khác nhau:chuyển giao khu vực, chuyển giaosóng vô tuyến và chuyển giao mạng

Chuyển giao khu vực là quá trình xảy ra khi một MT di chuyển từ một sectornày tới sector khác Điều này có nghĩa là MT làm việc trong một tế bào sectorzised

MT yêu cầu chuyển giao theo sector cũ Nếu việc truyền thông giữa sector cũ và

MT khả thi, MT sẽ thay đổi tới sector mới; nói một cách khác nó sẽ phải gửi mộtyêu cầu cho sector mới và chuyển tới đó Trong cả hai trường hợp, AP cần phải trảlời với một bản tin ACK.

Handover radio (intra-IP) yêu cầu một môi trường nhiều bộ phát trên một tếbào Nó có thể xuất hiện khi một MT hợp nhất di chuyển từ vùng biên của một APtruyền (APT) tới vùng biên của một AP khác, khi chúng cùng thuộc một AP Hệ sốcủa toàn bộ quá trình tính từ MT khởi đầu và MT thông báo cho AP về hoạt độnghandover Trong trường hợp MT bị trả về vùng cũ, nó vẫn phải thông báo cho APhợp nhất Quá trình truyền thông giữa hai thực thể này được thực hiện thông quaAPT cũ, cho tới khi AP nhận được bản tin về handover Ngoại trừ bản tin này, MTphải gửi một yêu cầu để thông tin tới AP đích Quá trình handover sẽ không kếtthúc cho đến khi MT nhận được thông tin đầy đủ về handover radio

Handover mạng (inter-AP) là quá trình phức tạp nhất bởi vì nó kéo theo chứcnăng lớp cao hơn Nó xuất hiện trong khi một MT kết hợp di chuyển từ AP này tới

AP khác Loại handover này về cơ bản giúp hỗ trợ quy trình báo hiệu như handoverradio nhưng cũng bao gồm một cơ chế an toàn để khẳng định MT đó thực sự tạo ramột handover mạng từ AP cũ thành AP mới Loại handover này có thể yêu cầu giaothức báo hiệu đặc biệt ở các lớp cao hơn để duy trì sự hợp nhất với những tính chấttrên và để đảm bảo tận dụng kết nối được thiết lập Một handover radio và mạngđược minh hoạ trong hình 2.25

Hình 2.25 Quy trình handover mạng và radio

2.3.10 Hỗ trợ QoS trong HIPERLAN-2

Một vấn đề hết sức quan trọng, trong quá trình mạng hoạt động, mỗi kháchhàng có thể sử dụng mạng vào nhiều kiểu truyền tin khác nhau Tuy nhiên phươngthức này cần phát triển mỗi ngày cùng với yêu cầu sử dụng dịch vụ tốt hơn Mỗimột luồng truyền dẫn khác nhau thì yêu cầu sự nghiên cứu khác nhau, dựa vào dảithông, thời gian trễ, hoặc tỉ lệ bit lỗi của chúng để ngăn ngừa các dịch vụ khôngđáp ứng được Để giải quyết vấn đề này, những chức năng đặc biệt củaHIPERLAN-2 đưa ra các vấn đề sau:

HIPERLAN-2 hỗ trợ QoS theo nhiều cách khác nhau Điều này có thể đượctập trung vào ba điểm chính trong kiến trúc HIPERLAN-2 hiện thời

Đầu tiên, kết nối định hướng tự nhiên của HIPERLAN-2 tạo ra kết nối dễ dàng

để thực hiện trợ giúp cho nhiều kết nối QoS khác nhau Dữ liệu được truyền giữa

AP và MT ngay sau khi quá trình kết nối hoàn thành Quá trình này yêu cầu chứcnăng báo hiệu mà nó liên quan đến phần điều khiển kết nối người dùng DCL củaRLC Đa số các kết nối được hỗ trợ là hai chiều và kết nối điểm-điểm và kết nốiđiểm – đa điểm cũng được hỗ trợ trong kết nối đơn hướng từ AP đến MT

Tính năng chính của hỗ trợ QoS là ánh xạ lên các RLC PDUs Quá trình nàydiễn ra trong suốt quy trình thiết lập kết nối, khi tính chất của mỗi kết nối đangđược thoả thuận giữa AP và MT DLC cung cấp hai kiểu thiết lập đó là: quy trình

thiết lập kết nối người dùng DLC với AP (DUC) và quy trình kết nối MT-ngườidùng (DUC) Trong cả hai quy trình này, AP quyết định có hay không thiết lập kếtnối cuối cùng Ánh xạ của QoS yêu cầu có thể dễ dàng được thực hiện bên trongkhung dữ liệu mang thông tin thiết lập kết nối Số lượng thuộc tính trao đổi đượcgiới hạn bởi kích cỡ của LCH.

Điểm cuối cùng của QoS trong hoạt động của HIPERLAN-2 là các khả năngkhác nhau của SSCS Giả thiết Ethernet SSCS là tiêu chuẩn có thể được sử dụng ởbên dưới IPv6, những khả năng đó nâng cao hiệu suất của QoS Điều này có thể đạtđược khi sử dụng quyền ưu tiên của QoS theo chuẩn 802.1( nó được hỗ trợ bởiEthernet SSCS) Theo chuẩn này, 8 mức ưu tiên khác nhau được đưa ra Nhữngquyền ưu tiên này được ánh xạ tới hàng đợi và thông tin về quyền ưu tiên đượcmang ở phần tiêu đề vừa được chèn vào trong khung IEEE 802.3 Tiêu đề này giúpphân biệt kiểu dữ liệu truyền, trong khi mỗi kiểu được gán một số đặc biệt AP và

MT sử dụng chuẩn IEEE802.1p trong khi các chuẩn hỗ trợ thông thường là sự phốihợp tốt nhất

2.4 MMAC-PC

MMAC-PC thay thế cho hệ thống thông tin truy cập di động đa phương tiện.Mục đích chính của những hệ thống MMAC là cung cấp truyền tin tốc độ cao củathông tin đa phương tiện chất lượng cao vào bất kỳ thời điểm nào và tại bất cứ đâuvới sự liên kết tới mạng cáp quang Vị trí của MMAC được chỉ ra ở hình 2.26