KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VÀ KIẾN TRÚC GIAO THỨC CỦA MẠNG WLAN

Hơn nữa, các điểm truy cập APs cung cấp sự đồng bộ hoá bên trong một tập hợp dịch vụ cơ sở BSS - Basic Service Set, hỗ trợ quản lý nguồn điện và có thể điều khiển truy cập môi trường tru

CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VÀ KIẾN TRÚC GIAO

THỨC CỦA MẠNG WLAN 3.1 Kiến trúc hệ thống

Kiến trúc WLAN bao gồm một vài thành phần tương tác với nhau để cung cấp WLAN hỗ trợ khả năng di động của các trạm một cách trong suốt với các lớp cao hơn Các mạng WLAN có thể đưa ra hai kiến trúc hệ thống cơ bản khác nhau mạng

cơ sở hạ tầng hoặc đặc biệt Hình dưới đây cho thấy các thành phần của một cơ sở hạ tầng và một phần không dây như đã đặc tả cho chuẩn IEEE802.11 Một vài nút, gọi là các trạm (Stations - STAi) được kết nối tới các điểm truy cập (AP - Access Point) Các trạm là các thiết bị cuối với các cơ chế truy cập tới môi trường truyền thông không dây

và liên lạc sóng radio tới điểm truy cập (AP) Các trạm và điểm truy cập (AP) chúng ở bên trong vùng phủ sóng radio giống nhau từ một tập hợp dịch vụ cơ sở (BSSi - Basic Service Set) Tập hợp dịch vụ cơ sở là một khối xây dựng cơ bản của WLAN Có thể xem như hình oval sử dụng để minh hoạ một BSS là vùng bao phủ trong đó các trạm thành phần của BSS có thể duy trì liên lạc Nếu một trạm di chuyển ra ngoài BSS của

nó, nó sẽ không liên lạc trực tiếp được với các thành viên khác của BSS

Liên lạc giữa STA và BSS là hoàn toàn động, các STA có thể bật máy tắt máy, chạy trong một khoảng nào đó hoặc chạy ra ngoài vùng phục vụ Để trở thành một thành viên của một BSS cơ sở một trạm sẽ được đưa vào trạng thái “liên lạc” (“associated”) Các trạng thái liên lạc này là động và liên quan tới việc sử dụng các dịch vụ hệ thống phân phối DS (Distribution system)

3.1.1 Khái niệm hệ thống phân phối

Những giới hạn của lớp vật lý PHY quyết định khoảng cách liên lạc trực tiếp giữa các trạm mà nó hỗ trợ Với một vài mạng khoảng cách này là đủ, với các mạng khác thì phải tăng phạm vi bao phủ Thay vì tồn tại một cách độc lập, một BSS cũng

có thể trở thành một thành phần của một mạng mở rộng được xây dựng bởi nhiều BSS khác nhau Thành phần kiến trúc sử dụng để kết nối các BSS với nhau là hệ thống phân phối DS (Distribution System)

WLAN phân tách một cách logic môi trường vô tuyến (WM: Wireless Medium) Với môi trường hệ thống phân phối DSM Mỗi môi trường logic được sử dụng cho các mục đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau WLAN không đòi hỏi các môi trường này là giống nhau hay khác nhau Nhận biết được các môi trường khác biệt một cách logic là vấn đề chính để hiểu được sự linh hoạt của kiến trúc Kiến trúc WLAN là hoàn toàn độc lập với các tính chất vật lý của lớp vật lý triển khai

Một DS cho phép hỗ trợ các thiết bị di động bằng cách cung cấp các dịch vụ logic cần thiết giám sát điạ chỉ để chuyển đổi đích và tích hợp nhiều BSS Một điểm truy nhập là một STA cung cấp khả năng truy nhập tới DS bằng cách cung cấp các dịch vụ bổ xung để nó hoạt động như là một STA Dữ liệu di chuyển giữa một BSS và một DS qua một AP Chú ý rằng tất cả các AP cũng là các STA, do vậy chúng là các thực thể có thể đánh địa chỉ Các địa chỉ được AP sử dụng để trao đổi thông tin trên môi trường vô tuyếnVM và trên môi trường hệ thống phân phối DSM không nhất thiết phải giống nhau

Một ví dụ đã cho thấy hai BSSs - BSS1 and BSS2 chúng được kết nối qua một

hệ thống phân phối Một hệ thống phân phối kết nối một vài BSSs qua điểm truy cập (AP) tạo thành một mạng đơn giản và theo cách đó mở rộng vùng phủ không dây Mạng này bây giờ được gọi là một tập hợp dịch vụ mở rộng (Extended Service Set - ESS) Hơn nữa, hệ thống phân phối kết nối các mạng không dây qua các điểm truy cập (APs) với một cổng, nó tạo thành một đơn vị hoạt động liên mạng tới các LAN khác

Cụ thể hơn về nhóm dịch vụ mở rộng ESS: Một DS và BSS cho phép WLAN tạo ra một mạng vô tuyến không bị bó buộc về kích thước và linh hoạt hơn WLAN gọi loại mạng này là mạng nhóm dịch vụ mở rộng ESS Điều quan trọng là mạng ESS đối với lớp LLC không khác gì mạng IBSS (Independent Basic Service Set) Các trạm trong cùng một ESS có thể liên lạc với nhau và các trạm di động có thể di chuyển từ một BSS tới một BSS khác trong cùng một ESS một cách trong suốt với lớp LLC WLAN không bó buộc các vị trí vật lý tương đối của các BSS

Có thể có các trường hợp sau:

™ Các BSS có thể chồng một phần lên nhau Điều này được sử dụng phổ biến để sắp xếp vùng bao phủ liền kề trong một diện tích vật lý

™ Các BSS có thể tách rời về mặt vật lý Về mặt logic không có giới hạn về khoảng cách giữa các BSS

™ Các BSS có thể đặt cùng một vị trí về mặt vật lý Điều này nhằm cung cấp dự phòng

™ Một hoặc nhiều IBSS hoặc các mạng ESS có thể hiện diện về mặt vật lý trong cùng một không gian đóng vai trò một hoặc nhiều mạng ESS Điều này có thể phát sinh do một vài lý do Hai trong số các lý do phổ biến nhất là khi mạng Adhoc hoạt động trong vị trí đã có một mạng ESS và khi có sự chồng lấn về mặt vật lý giữa các mạng WLAN giữa các tổ chức khác nhau

Hình3.1 Kiến trúc của cơ sở hạ tầng IEEE 802.11

Kiến trúc của hệ thống phân phối không được đặc tả thêm nữa trong chuẩn 802.11 Nó có thể gồm có : cầu nối các LAN công nghệ IEEE, các liên kết không dây

hoặc bất kỳ các mạng nào Tuy nhiên, các dịch vụ hệ thống phân phối được định nghĩa trong chuẩn

Các trạm (Station) có thể lựa chọn một điểm truy cập và kết hợp với nó Các điểm truy cập (APs) hỗ trợ trôi nổi (roaming) tức là thay đổi các điểm truy cập, hệ thống phân phối sau đó điều khiển truyền dữ liệu giữa các điểm truy cập (Aps) khác nhau Hơn nữa, các điểm truy cập (APs) cung cấp sự đồng bộ hoá bên trong một tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS - Basic Service Set), hỗ trợ quản lý nguồn điện và có thể điều khiển truy cập môi trường truyền dẫn để hỗ trợ dịch vụ giới hạn thời gian

Để thêm vào các mạng hạ tầng cơ sở Chuẩn IEEE 802.11 cho phép xây dựng các mạng đặc biệt (ad hoc) giữa các trạm, do đó sự tạo thành một hoặc nhiều hơn một tập hợp các dịch vụ cơ sở (BSS - Basic Service Set) như đã thấy trong hình dưới đây Trong trường hợp này, một tập hợp các dịch vụ cơ sở (BSS) bao gồm một nhóm của các trạm sử dụng một tần số sóng radio giống nhau Các trạm STA1, STA2 và STA3 ở trong BSS1 ; STA4 và STA5 ở trong BSS2 Điều này có nghĩa là với ví dụ đó trạm STA3 có thể truyền thông trực tiếp với trạm STA2 nhưng không thể truyền thông trực tiếp với trạm STA5 Một vài tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) có thể được tạo thành qua khoảng cách giữa

Hình 3.2 Kiến trúc của mạng LANs không dây đặc biệt IEEE 802.11

các tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) hình 3.2 hoặc bằng cách sử dụng các tần số sóng mang khác nhau (sau đó các tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) có thể chồng lấp vật lý) Chuẩn IEEE802.11 không đặc tả bất kỳ nút đặc biệt nào mà hỗ trợ định tuyến

(routing), chuyển tiếp dữ liệu (forwarding of data) hoặc trao đổi thông tin cấu trúc liên kết mạng (exchange of topology infomation)

3.1.2 Tích hợp với LAN hữu tuyến

Để tích hợp kiến trúc WLAN với LAN hữu tuyến truyền thống, một thành phần kiến trúc logic được đưa ra là thành phần cổng (Port)

Cổng là một điểm logic tại đó MSDU từ một mạng tích hợp không phải là WLAN đi vào hệ thống phân tán DS của WLAN Tất cả dữ liệu từ một mạng LAN truyền thống đi vào kiến trúc mạng WLAN qua thiết bị cổng Cổng cung cấp khả năng tích hợp logic giữa một kiến trúc WLAN và các mạng LAN truyền thống đã có Có thể một thiết bị cung cấp cả hai chức năng AP và cổng Điều này xảy ra trong trường hợp khi một DS được thực thi từ các thành phần của mạng LAN 802

Trong IEEE 802.11, kiến trúc ESS (Các AP và DS) cung cấp phân đoạn lưu lượng và mở rộng khoảng cách Các kết nối logic giữa WLAN và các mạng LAN khác qua cổng Các cổng kết nối giữa môi trường hệ thống phân phối DSM và môi trường LAN được tích hợp với nhau

3.1.3 Các giao diện dịch vụ LOGIC

Kiến trúc IEEE 802.11 cho phép DS có thể không đồng nhất với LAN hữu tuyến hiện tại Một DS có thể được xây dựng từ nhiều công nghệ khác nhau bao gồm

cả công nghệ LAN hữu tuyến hiện tại WLAN không bắt buộc là các DS phải dựa trên lớp mạng hoặc lớp liên kết dữ liệu Cũng vậy WLAN không bắt các DS là tập trung hay phân tán

IEEE 802.11 không qui định chi tiết về các cách triển khai hệ thống phân phối

DS Thay vào đó nó chỉ định các dịch vụ Các dịch vụ được kết hợp với các thành phần khác nhau của kiến trúc Có hai loại dịch vụ chính là dịch vụ trạm và dịch vụ hệ thống phân phối (DSS) Cả hai loại dịch vụ đều được sử dụng ở lớp MAC WLAN

Tập hợp các dịch vụ kiến trúc WLAN như sau:

Ÿ Dịch vụ nhận thực (Authentication)

Ÿ Dịch vụ liên lạc (Association)

Ÿ Dịch vụ ngừng nhận thực (DeAuthentication)

Ÿ Dịch vụ phân phối (Distribution)

Ÿ Dịch vụ tích hợp (Intergration)

Ÿ Dịch vụ bảo mật (Privacy)

Ÿ Dịch vụ tái liên lạc (Reassociation)

Ÿ Dịch vụ phân phối MSDU (MSDU Delivery)

3.1.4 Các không gian địa chỉ logic ghép

Kiến trúc IEEE 802.11 không những cho phép khả năng tất cả WM, DSM, LAN hữu tuyến tích hợp có thể là các môi trường vật lý khác nhau, mà nó còn cho phép khả năng mỗi một môi trường này có thể hoạt động trong các khoảng không gian khác nhau IEEE 802.11 chỉ sử dụng và xác định không gian địa chỉ WM (Môi trường

vô tuyến)

Hình 3.3 Kiến trúc hệ thống WLAN hoàn thiện

Mỗi lớp vật lý WLAN IEEE 802.11 hoạt động trong môi trường riêng Phân lớp MAC WLAN IEEE 802.11 hoạt động trong không gian địa chỉ riêng Các địa chỉ MAC được sử dụng trong môi trường vô tuyến WM trong kiến trúc WLAN IEEE 802.11 Do vậy, không cần thiết phải có một tiêu chuẩn để chỉ định chính xác rằng các địa chỉ này là địa chỉ môi trường vô tuyến Điều này được xem như hiển nhiên

WLAN IEEE 802.11 được lựa chọn để sử dụng không gian địa chỉ IEEE 802

48 bít Do vậy các địa chỉ WLAN IEEE 802.11 tương thích với không gian địa chỉ sử dụng họ LAN IEEE 802

Sự lựa chọn không gian địa chỉ WLAN 802.11 cho không gian địa chỉ MAC LAN hữu tuyến và không gian địa chỉ MAC WLAN 802.11 có thể là giống nhau Trong những trường hợp ở đâu DS sử dụng cách đánh địa chỉ IEEE 802.11 mức MAC

là phù hợp, thì tất cả 3 không gian địa chỉ Logic sử dụng trong một hệ thống có thể là đồng nhất Đây là trường hợp trung nhưng không phải là cách kết hợp duy nhất mà kiến trúc WLAN IEEE 802.11 cho phép Kiến trúc WLAN cho phép 3 không gian địa chỉ logic là khác nhau

Ví dụ về không gian địa chỉ ghép là một ví dụ trong đó triển khai DS sử dụng đánh địa chỉ phân lớp mạng Trong trường hợp này, không gian địa chỉ WM và không gian địa chỉ DS có thể khác nhau Khả năng của kiến trúc để sử lý nhiều không gian địa chỉ và nhiều môi trường logic là phần chính trong khả năng của IEEE 802.11 cho phép độc lập triển khai DS và giao diện với tính dễ thay đổi của phân lớp mạng

3.2 Kiến trúc giao thức

IEEE 802.11 là cấu trúc giao thức thành viên của chuẩn giao thức 802.X Tập này bao gồm một chuỗi các đặc tả về các kỹ thuật cho mạng LAN Hình dưới đây thể hiện vị trí và mối liên hệ giữa các thành phần của họ giao thức trong mô hình OSI

Hình 3.4 Họ IEEE 802 và mối liên hệ với mô hình OSI

Chuẩn IEEE 802.11 là một lớp liên kết có thể sử dụng gói 802.2/LLC Đặc tả

cơ bản của IEEE 802.11 bao gồm 802.11 MAC và lớp vậtt lý thực hiện trải phổ nhảy tần FHSS và lớp trải phổ dãy trực tiếp DSSS hoặc ghép kênh phân chia theo tần số trực

giao OFDM

Như đã cho biết bằng con số chuẩn, chuẩn IEEE802.11 hoàn toàn phù hợp trong các chuẩn 802.x khác cho các mạng LAN có dây (xem Halsall, 1996)

Hình 3.5 Kiến trúc giao thức chuẩn IEEE 802.11 và thiết lập cầu nối

Hình 3.5 cho thấy hầu hết kịch bản phổ biến: một mạng LAN không dây IEEE 802.11 kết nối tới một mạng Ethernet 802.3 (mạng sử dụng kỹ thuật truy cập đường truyền bằng cảm nhận sóng mang và có dò xung đột) qua một cầu nối Các ứng dụng không nên thông báo thành từng mảnh khác nhau từ độ rộng băng thông thấp hơn và

có lẽ thời gian truy cập cao hơn mạng LAN không dây Kết quả, các tầng cao hơn (tầng ứng dụng, TCP, IP) nhìn nút mạng không dây giống như nút mạng có dây Phần cao hơn của tầng điều khiển liên kết dữ liệu, điều khiển liên kết logic (LLC - Logical Link Control) bao bọc các sự khác nhau của các tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC - Medium Access Control) cần thiết cho các môi trường khác nhau Trong nhiều mạng hiện nay, các tầng điều khiển liên kết logic (LLC) không nhìn thấy được Chi tiết hơn nữa giống như Ethertype hoặc giao thức truy cập mạng cấp dưới (SNAP - Sub Network Access Protocol) và công nghệ cài đặt cầu nối được giải thích trong Perlman (1992)

Chuẩn IEEE 802.11 chỉ bao trùm tầng vật lý (PHY) và tầng truy cập môi trường truyền thông (MAC) giống như các chuẩn 802.x khác Tầng vật lý được chia

802.3 PHY 802.3 PHY

802.11 PHY 802.11 PHY

802.3 MAC

802.11 MAC 802.11 MAC

LLC LLC

IP

IP

TCP TCP

Application Application

LLC

BRIDGE

nhỏ thành tầng vật lý hội tụ giao thức (PLCP - Phyiscal Layer Convergence Protocol)

và Môi trường vật lý phụ thuộc tầng dưới (PMD - Physical Medium Dependent) vật lý

Hình 3.6 Chi tiết kiến trúc giao thức và quản lý IEEE 802.1

Các nhiệm vụ cơ bản của tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) bao gồm: truy cập môi trường truyền thông, phân mảnh (phân đoạn) dữ liệu của người dùng và mã hoá Giao thức tầng dưới (PLCP) cung cấp một tín hiệu cảm nhận sóng mang, gọi là sự đánh giá kênh sạch (CCA - Clear Channel Assessment) và cung cấp một điểm truy cập dịch vụ (SAP - Service Access Point) vật lý chung không phục thuộc công nghệ truyền Cuối cùng, tầng dưới phụ thuộc môi trường (PMD) điều khiển sự điều biến và mã hoá/giải mã tín hiệu Tầng vật lý (bao gồm: tầng dưới phụ thuộc môi trường - PMD và tầng vật lý hội tụ giao thức - PLCP) và tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) sẽ được giải thích chi tiết hơn trong các phần

tiếp theo

Riêng từ giao thức các tầng dưới, chuẩn đặc tả quản lý các tầng và quản lý các trạm cuối Quản lý điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) hỗ trợ sự kết hợp và không kết hợp của một trạm cuối tới một điểm truy cập và trôi nổi giữa các điểm truy cập khác nhau Hơn nữa, nó kiểm soát cơ chế xác thực quyền, mã hoá, đồng

bộ của một trạm cuối liên quan tới một điểm truy cập và quản lý nguồn điện để lưu trữ năng lượng pin Quản lý điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) cũng duy trì cơ sở thông tin quản lý (MIB - Management Infomation Base) điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC)

PMD PLCP

MAC management MAC

LLC

PHY management

Station management DLC

PHY

Các nhiệm vụ chính của quản lý tầng vật lý bao gồm: Đổi hướng kênh và sự duy trì cơ sở thông tin quản lý tầng vật lý Cuối cùng, quản lý trạm cuối tương tác với

cả hai tầng quản lý và có nhiệm vụ quan trọng ủng hộ thêm các chức năng tầng cao hơn (ví dụ: điều khiển cầu nối và sự tương tác với một hệ thống phân tán trong trường hợp của một điểm truy cập)

Những lớp MAC của lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý PHY tương ứng với các lớp thấp nhất trong mô hình tham chiếu cơ bản ISO/IEC của OSI (Open System InterConnection)

Các lớp và các phân lớp được biểu diễn dựa theo hình dưới đây:

H ình 3.7 Mô hình tham chiếu ISO/ICE

3.2.1 Tầng vật lý

Chuẩn IEEE802.11 hỗ trợ ba tầng vật lý khác nhau: một tầng trên cơ sở tia hồng ngoại và hai tầng trên cơ sở truyền tải sóng radio (Chủ yếu trong băng tần ISM ở tần số 2.4MHz, nó có hiệu lực trên toàn thế giới) Tất cả các biến thể tầng vật lý bao gồm: cung cấp tín hiệu đánh giá kênh sạch (CCA - Clear Channel Assessment) Tín hiệu này cần thiết cho các cơ chế điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) điều khiển truy cập môi trường truyền thông và cho biết nếu môi trường hiện thời nhàn rỗi Công nghệ truyền tải (nó sẽ được thảo luận sau) quyết định chính xác như thế nào chăng nữa tín hiệu này vẫn được sử dụng

Hơn nữa, tầng vật lý cung cấp một điểm truy cập dịch vụ (SAP) với tốc độ 1 hoặc 2Mbit/s tới tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) Phần còn

lại của đoạn này bàn tới ba thế hệ (version) của tầng vật lý đã được định nghĩa trong chuẩn

3.2.1.1 Kỹ thuật trải phổ nhẩy tần

Phân lớp vật lý FHSS PHY gồm 2 chức năng sau:

9 Chức năng hội tụ lớp vật lý: Chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của

hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY Chức năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định nghĩa phương pháp sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC (MPDU) IEEE 802.11vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các trạm STA sử dụng hệ thông PMD kết hợp

9 Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức truyền phát

dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA

Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) là một kỹ thuật trải phổ nó cho phép nhiều mạng cùng tồn tại trong cùng một vùng (area) bằng cách tách rời các mạng khác nhau sử dụng các trình tự (sequences) nhảy tần khác nhau Chuẩn định nghĩa 79 kênh nhẩy tần cho bắc Mỹ và châu Âu và 23 kênh nhẩy tần cho Nhật Bản (mỗi kênh với độ rộng băng thông 1MHz trong băng tần ISM có dải tần

số 2.4GHz) Việc lựa chọn một kênh riêng biệt đạt được bằng cách sử dụng một mẫu nhảy ngẫu nhiên giả Nhiều hạn chế quốc gia cũng quyết định các thông số xa hơn nữa, ví dụ : công suất (power) phát cực đại là 1W - EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở Mỹ và 100 mW ở châu

Âu

Chuẩn đặc tả hình dạng vật lý (Gaussian shaped) FSK (Frequency Shift Keying

- khoá dịch chuyển tần số), hình dạng vật lý khoá dịch chuyển tần số (GFSK - Gaussian shaped Frequency Shift Keying) như là sự điền biến cho trải phổ nhảy tần (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum) vật lý Để được tốc độ 1Mbit/s một khoá dịch chuyển tần số (GFSK) 2 mức được sử dụng (tức là 1 bit được ánh xạ tới một tần số); một khoá dịch chuyển tần số (GFSK) 4 mức cho 2Mbit/s (tức là 2 bits được ánh xạ tới một tần số) Trong khi phát và nhận, tốc độ 1Mbit/s là bắt buộc đối với tất

cả các thiết bị, việc hoạt động ở tốc độ 2Mbit/s là tuỳ chọn Điều này tạo điều kiện giảm chi phí sản xuất các thiết bị chỉ cho tốc độ chậm hơn và các thiết bị mạnh mẽ hơn cho cả hai tốc độ truyền

Khuôn dạng của một Frame tầng vật lý được mô tả trong hình 3.8

PLCP preamble PLCP header

Hình 3.8 Khuôn dạng của một frame tầng vật lý IEEE 802.11 dùng FHSS

Hình 3.8 cho thấy một frame của tầng vật lý được sử dụng với trải phổ nhảy tần (FHSS) Một frame gồm cố hai phần cơ sở, phần PLCP (gồm có Preamble and Header - phần mở đầu và phần đầu) và bộ làm trắng dữ liệu PLCP Trong khi phần PLCP luôn luôn được truyền ở tốc độ 1Mbit/s, bộ làm trắng dữ liệu PLCP, tức là dữ liệu MAC, có thể sử dụng tốc độ 1 hoặc 2Mbit/s Thêm nữa, dữ liệu MAC được đổi tần số dùng đa thức sinh s(z) = z7 + z4 + 1 cho kết khối một chiều và làm trắng phổ Trong đó bộ làm trắng phổ sử dụng một bộ trộn đồng bộ khung chiều dài 127 bit, tiếp theo đó là mã hoá nén dịch 32/33 để ngẫu nhiên hoá dữ liệu và để giảm thiểu thế hiệu dịch DC dữ liệu Các octet dữ liệu được đặt vào dòng bit truyền nối tjiếp với bit bắt đầu là lsb và bit cuối cùng là msb

Như minh hoạ ở hình 3.9 Dãy 127 bit tuần tự được phát lặp đi lặp lại bởi bộ trộn (bit đầu tiên bên trái được sử dụng trước): 00001110 11110010 11001001

00000010 00100110 0010111010110110 00001100 11010100 11100111 10110100

00101010 11111010 01010001 10111000 1111111 Một bộ trộn như vậy được sử dụng để trộn dữ liệu phát đi và tách dữ liệu nhận về Quá trình làm trắng phổ với bit đầu tiên của PSDU, tức là bit tiếp theo bit cuối cùng của mào đầu PLCP Phương pháp

mã hoá và giải mã nén dịch được mô tả trong hình C Định dạng gói dữ liệu sau quá trình làm trắng dữ liệu được chỉ ra trong hình 3.9

Các trường của frame hoàn thành các chức năng sau :

Đồng bộ hoá (Synchronization): Phần mở đầu PLCP bắt đầu với 80 bits đồng

bộ hoá, chúng là một chuỗi mẫu bít có dạng 010101 Mẫu bít này được sử dụng cho đồng bộ hoá điện thế thực thể nhận (receiver) và tín hiệu dò tìm bởi CCA Được sử dụng để phát hiện tín hiệu có thể nhận được một cách tốt nhất, lựa chon ăngten đa năng, sửa lỗi lệch tần số trạng thái bền và đồng bộ định thời gian gói nhận

Danh giới bắt đầu khung (Start Frame Delimiter - SFD): 16 bits tiếp theo cho

biết bắt đầu của frame và như thế cung cấp đồng bộ hoá frame ( bít đầu tiên của SFD theo sau bit cuối cùng của mẫu Sync) Mẫu danh giới bắt đầu khung (SFD) là 0000

1100 1011 1101 (truyền từ trái sang phải)

Từ độ dài PLCP_PDU (PLCP_PDU length word - PLW): Trường đầu tiên này

của PLCP header cho biết độ dài của trường tải (payload) tính bằng byte gồm có 32 bits CRC ở cuối trường tải Từ độ dài PLCP_PDU (jPLW) có thể nằm trong khoảng từ

0 đến 4096

Trường báo hiệu PLCP (PLCP Signalling Field - PSF): Về lý thuyết chỉ có duy

nhất 1 bit trong 4 bits của trường cho biết tốc độ dữ liệu của trường tải (payload) là 1 hoặc 2Mbits/s

Kiểm tra lỗi phần đầu (Header Error Check - HEC): Cuối cùng, phần PLCP

header được bảo vệ bởi 16 bits tổng kiểm tra (checksum) với đa thức sinh ITU-T chuẩn G(x) = x16 + x12 + x5 + 1

3.2.1.2 Trải phổ liên tục trực tiếp

Trải phổ liên tục trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) là phương pháp trải phổ lựa chọn nhiều khả năng riêng biệt bằng mã hoá và không mã hoá tần số

Lớp DSSS PHY gồm có hai chức năng giao thức:

9 Chức năng hội tụ lớp vật lý: Chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của

hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY Chức năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định nghĩa phương pháp sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC (MPDU) IEEE 802.11 vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các trạm STA sử dụng hệ thông PMD liên kết

9 Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức truyền phát

dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA, mỗi STA sử dụng hệ thống DSSS

Trong trường hợp của trải phổ trực tiếp (DSSS) IEEE 802.11 Việc phân bố đạt được sử dụng trình tự 11 xung (+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1) cũng được gọi

là mã Barker Những đặc điểm then chốt của phương pháp này là tính kháng nhiễu cao

và không nhậy cảm của nó tới truyền tải đa đường (truyền trì hoãn thời gian - Time Delay Spread)

Trải phổ trực tiếp (DSSS) tầng vật lý (PHY) của chuẩn IEEE 802.11 cũng sử dụng băng tần ISM 2.4 GHz và cung cấp cả hai tốc độ dữ liệu 1 hoặc 2 Mbit/s Hệ thống DSSS cung cấp cho mạng LAN vô tuyến khả năng truyền thông tải tin ở cả hai tốc độ 1 Mbps và 2 Mbps Theo các quy tắc của FCC, thì hệ thống DSSS sẽ cung cấp

khả năng xử lý ít nhất là 10 dB Điều này sẽ được thực hiện bằng cách nhận tín hiệu

băng gốc ở tần số 11 MHz với mã số giả ngẫu nhiên PN Chip Hệ thống DSSS sử dụng

các phương pháp điều chế băng cơ sở DBIT/SK và DQPSK để cung cấp tốc độ dữ liệu

1 Mbps và 2 Mbps tương ứng Bằng cách sử dụng khoá dịch pha nhị phân vi sai

(Differential Binary Phase Shift Keying - DBPSK) cho truyền tốc độ 1 Mbit/s và khoá

dịch pha cầu phương vi sai (Differential Quadrature Phase Shift Keying - DQPSK) cho

truyền tốc độ 2Mbit/s như các lược đồ điều biến Mặt khác (Again), công suất phát cực

đại là 1W EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất phát đẳng

hướng tương đương) ở Mỹ và 100mW EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power

- Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở châu Âu Tốc độ ký hiệu là 1 MHz, kết

quả trong một chuỗi xung tốc độ 11 MHz Tất cả các bit đã truyền bằng trải phổ trực

tiếp tầng vật lý được đổi tần với đa thức s(z) = z7 - z4 + 1 cho kết khối một chiều và

Hình 3.11 Khuôn dạng của một frame tầng vật lý IEEE 802.11 sử dụng DSSS

Hình 3.11 cho biết một frame của tầng vật lý sử dụng DSSS (trải phổ liên tục

trực tiếp) Frame gồm có hai phần cơ sở, phần PLCP (phần mở đầu PLCP và phần đầu

PLCP) và trường tải (payload) Trong khi phần PLCP luôn luôn được truyền với tốc

độ 1 Mbit/s, trường tải tức là dữ liệu MAC có thể sử dụng tốc độ 1 hoặc 2 Mbit/s

Chức năng của các trường trong frame:

Đồng bộ hoá (Synchronization): 128 bit đầu tiên không những được dùng cho

đồng bộ hoá mà còn được thiết lập năng lực dò tìm (cho CCA) và tần số dịch bù

Trường đồng bộ hoá chỉ có duy nhất 1 bit đổi tần

Danh giới khung bắt đầu (Start frame delimiter): 16 bit của trường này được sử

dụng cho đồng bộ hoá ở phần đầu của một khung (frame) và có mẫu là 1111 0011

1010 0000

Tín hiệu (Signal): Cho tới tận bây giờ, chỉ có 2 giá trị được định nghĩa cho

trường này cho biết tốc độ của trường tải Giá trị 0x0A cho biết tốc độ 1 Mbit/s (và theo cách DBPSK), giá trị 0x14 cho biết tốc độ 2 Mbit/s (và theo cách DQPSK) Các giá trị khác được dành riêng cho tương lai, tức là tốc độ bit cao hơn

Dịch vụ (Service): Trường này được dành riêng cho tương lai sử dụng Tuy

nhiên, giá trị 0x00 cho biết một frame tuân theo chuẩn IEEE 802.11

Độ dài (Length): Về phần hệ thống khác, 16 bit được sử dụng trong trường hợp

này để cho biết độ dài của trường tải (payload)

Kiểm tra lỗi phần đầu (Header Error Check - HEC): Tín hiệu, dịch vụ, và độ

dài các trường được bảo vệ bởi tổng kiểm tra này sử dụng đa thức chuẩn ITU-T

bị hồng ngoại IR PHY không trực tiếp) Điều này cho phép truyền thông một điểm tới

đa điểm (point-to-multipoint communication) Phạm vi cực đại là khoảng 10m nếu không có ánh sáng mặt trời và các nguồn nhiệt gây nhiễu sự truyền thông Tiêu biểu như một mạng sẽ không chỉ làm việc trong các toàn nhà, ví dụ: các phòng học, các phòng hội họp v.v Sử dụng lại tần số rất đơn giản - một bức tường là quá đủ để che chắn một mạng IEEE 802.11 cơ sở tia hồng ngoại từ các mạng khác IR dựa vào cả năng lượng hồng ngoại phản xạ và năng lượng hồng ngoại đường ngắm để truyền thông Cùng với chuẩn IEEE, một số chuẩn khác cũng sử dụng bức xạ hồng ngoại như

là IEC 60825-1: 1998 và ANSI Z136.1-1993 Bộ phát xạ (như LED) và bộ tách (như PIN diot) trong thông tin hồng ngoại là tương đối dẻ

Các chức năng của IR PHY: Bao gồm 3 thực thể chức năng:

Ÿ Phân lớp PLCP: để cho phép WLAN MAC hoạt động phụ thuộc nhỏ nhất vào phân lớp PMD, phân lớp hội tụ vật lý được định nghĩa Chức

Ÿ năng này làm đơn giản giao diện dịch vụ lớp PHY với các dịch vụ lớp MAC Phần Preamble của lớp PHY thường liên kết với lớp hội tụ này

Ÿ Phân lớp PMD: cung cấp cơ chế truy nhập kênh CCA, kỹ thuật phát và

kỹ thuật nhận được sử dụng bởi phân lớp MAC nhờ PLCP để gửi hoặc nhận dữ liệu giữa hai hoặc nhiều STA

Ÿ Thực thể quản lý PHY (PLME): PLME thực thể quản lý các chức năng của lớp PHY kết hợp với thực thể quản lý lớp MAC

Hình 3.12 Khuôn dạng khung PLCP

3.2.1.4 Lớp vật lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM

Hệ thống tần số LAN vô tuyến ban đầu được hướng vào băng tần thông tin quốc gia chưa được đăng ký U-NII từ 5,15 đến 5,25, từ 5.25 đến 5,35 và 5,725 đến 5,825 GHz Hệ thống OFDM cung cấp LAN vô tuyến với tốc độ truyền dữ liệu là 6,

9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps Khả năng nhận và truyền dữ liệu với tốc độ 6, 12 và 24 Mbps là bắt buộc Hệ thống sử dụng 52 sóng mang phụ được điều chế sử dụng khoá dịch pha nhị phân hoặc khoá dịch pha cầu phương (BIT/SK/QPSK), điều chế biên độ cầu phương 16 hoặc 64 Sau này sử dụng thêm mã sửa sai (mã xoắn) với tốc độ mã hoá 1/2, 2/3, hoặc 3/4

Kiến trúc OFDM PHY 5 GHz được minh hoạ theo mô hình tham chiếu chuẩn trong hình g OFDM PHY cũng gồm 3 thực thể chức năng: Chức năng PMD, chức năng hội tụ PHY và chức năng quản lý lớp Dịch vụ OFDM PHY được cung cấp cho MAC qua các tiền tố dịch vụ PHY

Ÿ Phân lớp PLCP: Để MAC WLAN IEEE 802.11 hoạt động phụ thuộc vào phân lớp PMD một cách tối thiểu, người ta sử dụng phân lớp hội tụ PHY Chức năng này làm đơn giản hoá dịch vụ PHY tới dịch vụ MAC WLAN

Ÿ Phân lớp PMD cung cấp phương thức truyền và nhận dữ liệu giữa hai hay nhiều trạm Phần trình bày này tập trung vao dải 5 GHz sử dụng điều chế OFDM

Ÿ Thực thể quản lý PMD: PLME thực thi nhiệm vụ quản lý chức năng PHY cục bộ cùng với thực thể quản lý MAC

Phân lớp OFDM PLCP: Trong khi truyền, PSDU được cung cấp cùng với một

phần đầu khung PLCP và mào đầu PLCP để tạo một PPDU Tại phần thu, phần mở đầu khung và mào đầu PLCP được xử lý để hỗ trợ điều chế và phân phối PSDU

Hình 3.13 Khuôn dạng PPDU

Hình 3.13: minh hoạ khuôn dạng PPDU bao gồm phần đầu khung OFDM PLCP, mào đầu OFDM PLCP, PSDU, các bít đuôi (Tail), và các bit Đệm (Pad) Mào đầu PLCP bao gồm các trường sau: LENGTH, RATE, bit dự phòng, bit chẵn lẻ và trường SERVICE Theo quan điểm điều chế, LENGTH, RATE, bit dự phòng và bit chẵn lẻ (có 6 bit Đuôi bằng 0 cuối cùng) tạo thành một tín hiệu OFDM đơn riêng biệt, được gọi là SIGNAL, được phát với điều chế BIT/SK và tốc độ mã hoá R=1/2 Trường SERVICE của mào đầu PLCP và PSDU (có 6 bit đuôi bằng 0 và các bit đệm), ký hiệu

là DATA, được phát với tốc độ chỉ thị trong trường RATE và tạo thành các tín hiệu OFDM phức Bit đuôi (Tail) trong tín hiệu SIGNAL cho phép giải mã các trường RATE và LENGTH ngay sau khi nhận được bit đuôi đó Trường RATE và LENGTH được yêu cầu để giải mã phần DATA của gói Ngoài ra cơ chế CCA có thể cải thiện

bằng cách dự báo khoảng thời gian một gói tin nhờ thông tin từ nội dung của các trường RATE và LENGTH, thậm chí ngay cả tốc độ dữ liệu không được trạm hỗ trợ

Mô tả về mã hoá xoắn: Trong trường dữ liệu có các phần SERVICE,

PSDU,TAIL và phần đệm PAD sẽ được mã hoá bằng bộ mã hoá xoắn với tốc độ mã hoá R=1/2, 2/3, hoặc 3/4 Bộ mã hoá xoắn sử dụng đa thức sinh, g0= 1338, g1= 1718, ở tốc độ R= 1/2 như minh hoạ trong hình dưới đây Các bít có ký hiệu là “A” sẽ ra khỏi

bộ mã hoá trước các bít “B” Các tốc độ cao hơn sẽ nhận được bằng cách sử dụng thủ tục “đánh thủng” Thủ tục đánh thủng là thủ tục bỏ qua một vài bit được mã hoá trong máy phát (nhờ đó mà giảm số bit được truyền và tăng tốc độ mã hóa) và chèn thêm một ma trận giả “không” vào bộ mã xoắn ở phía thu ở vị trí các bit bỏ qua Thủ tục đánh thủng được minh hoạ trong hình dưới đây:

Hình 3.14: Mã hoá xoắn (k=7)

3.2.2 Lớp điều khiển môi trường truy cập

Lớp MAC phải đảm bảo một vài nhiệm vụ sau Thứ nhất, nó phải điều khiển môi trường truy cập, nhưng nó cũng có thể cung cấp hỗ trợ cho roaming, chứng thực

và bảo toàn năng lượng Dịch vụ cơ bản được cung cấp bởi tầng MAC là dịch vụ thiếu đồng bộ dữ liệu bắt buộc và một dịch vụ khoảng thời gian giới hạn tùy ý Trong khi 802.11 chỉ cung cấp dịch vụ không đồng bộ trong chế độ mạng đặc biệt, cả hai kiểu dịch vụ có thể được cung cấp sử dụng cơ sở hạ tầng mạng cùng với điểm truy cập kết hợp truy cập môi trường Dịch vụ không đồng bộ hỗ trợ quảng bá và truyền đa gói, và

thay đổi gói là được dựa vào chế độ cố gắng tốt nhất Ví dụ như không có giới hạn trễ trong truyền thông

Theo cơ chế truy cập cơ bản thứ ba được mô tả trong IEEE 802.11: phương thức cơ bản bắt buộc dựa vào phiên bản của CSMA/CA, phương thức tùy ý ngăn chặn vấn đề trạm cuối ẩn và cuối cùng phương thức thăm dò tranh giành tự do cho dịch vụ khoảng thời gian giới hạn Phương thức thứ nhất cũng tổng kết như chức năng kết hợp phân tán (DCF), phương thức thứ ba được gọi là chức năng kết hợp điểm (PCF) DCF chỉ đưa ra dịch vụ thiếu đồng bộ trong khi PCF đã ra cả hai dịch vụ thiếu đồng bộ và khoảng thời gian giới hạn nhưng cần đến điểm truy cập để điều khiển môi trường truy cập và ngăn chặn tranh giành Cơ chế MAC cũng được gọi là điều khiển môi trường không dây truy cập thiết lập phân tán (DFWMAC)

Cho mọi phương thức truy cập, vài tham số để điều khiển thòi gian đợi trước môi trường truy cập là quan trọng Hình 3.15 mô tả ba tham số khác nhau định nghĩa quyền ưu tiên của môi trường truy cập Môi trường như được mô tả có thể bận hoặc rỗi (được phát hiện bởi CCA) Nếu môi trường bận điều này có thể trong khung dữ liệu đến hoặc khung điều khiển khác Trong suốt giai đoạn tranh giành vài nút cố gắng truy cập môi trường

Khoảng trống trong khung DCF (DISF): tham số này biểu diễn thời gian đợi và

do đó quyền ưu tiên môi trường truy cập nhỏ nhất Thời gian đợi này sử dụng cho dịch

vụ thiếu đồng bộ trong giai đoạn tranh giành Khoảng trống trong khung PCF (PIFS): Thời gian đợi giữa DIFS và SIFS (và do đó quyền ưu tiên trung bình) được dùng trong dịch vụ thời gian giới hạn, đó là điểm truy cập thăm dò các nút khác chỉ có đợi PIFS cho môi trường truy cập (xem chi tiết trong phần 3.2.2.3)

Khoảng trống ngắn trong khung (SIFS): thời gian đợi ngắn nhất cho môi trường truy cập (do đó quyền ưu tiên là cao nhất) được định nghĩa cho thông điệp điều khiển

PIFSSIFSMedium contention Next frame

Hình 3.15 Môi trường truy cập và khoảng cách trong khung

ngắn, như xác nhận gói dữ liệu hoạc đáp ứng thăm dò Việc dùng tham số này sẽ được giải thích từ phần 3.2.2.1 đến 3.2.2.3

3.2.2.1 DFWMAC-DCF cơ bản sử dụng CSMA/CA

Cơ chế (kỹ thuật) truy cập bắt buộc của IEE 802.11 được căn cứ trên truy cập

đa hướng mang với tránh xung đột, là cơ chế truy cập ngẫu nhiên với đa hướng mang

và tránh xung đột qua backoff ngẫu nhiên Cơ chế CSMA/CA cơ bản mô tả trong hình 3.16 Nếu môi trường cảm giác rỗi trong một khoảng tối thiểu của DIFS (với sự trợ giúp của tín hiện CCA trong tầng vật lý), một nút có thể truy cập môi trường một lần Điều này cho phép độ trễ truy cập ngắn dưới tải ánh sáng Nhưng ngay lập tức và càng nhiều nút cố gắng truy cập môi trường, cơ chế thêm vào là cần thiết

Nếu môi trường bận, nút phải đợi trong khoảng thời gian của DIFS, bắt đầu giai đoạn tranh giành tiếp sau Mỗi nút bây giờ chọn thời gian backoff ngẫu nhiên trong cửa sổ tranh giành và thêm độ trễ môi trường truy cập cho lượng thời gian ngẫu nhiên này Ngay khi mà nút nghe thấy kênh truyền bận, nó bỏ chu trình này và chờ cơ hội tiếp theo, ví dụ đến khi môi trường rỗi lần nữa tại DIFS tối thiểu Nhưng nếu thời gian đợi được thêm vào ngẫu nhiên cho một nút quá lâu và môi trường vẫn rỗi, nút có thể truy cập môi trường ngay lập tức Thời gian đợi thêm vào đo bằng số khe Khe thời gian nhận được từ độ trễ truyền thông, độ trễ truyền bá môi trường và tham số phụ thuộc PHY khác

Hiển nhiên, cơ chế CSMA/CA cơ bản không được vừa ý lắm Tính độc lập của thời gian đợi tất cả cho truyền thông, mỗi nút có cùng cơ hội cho truyền dữ liệu trong

Direct access

if medium is free ≥ DIFS Slot time

Contention window (randomize backoff mechanism)

t

Hình 3.16 Contention window and waiting time

chu trình tiếp theo Để cung cấp hợp ý nhất, IEEE 802.11 thêm thiết bị bấm giờ backoff Lẫn nữa mỗi nút lựa chọn một thời gian chờ ngẫu nhiên trong phạm vi của cửa sổ tranh giành Nếu một trạm nào đó không có khả năng truy cập môi trường trong chu trình đầu tiên, nó sẽ dừng thiết bị bấm giờ backoff, đợi kênh truyền rỗi lần nữa cho DIFS và bắt đầu đếm lại ngay khi bộ đếm hết hạn, nút truy cập môi trường Điều này

có nghĩa là các trạm bị hoãn lại không lựa chọn thời gian backoff ngẫu nhiên nhưng tiếp tục đếm xuống Do vậy, trạm chờ lâu hơn quá mức trung bình tiến hành làm mới trạm, trong đó chúng chỉ phải đợi phần còn lại của thiết bị bấm giờ backoff từ chu trình trước

Hình 3.17 giải thích cơ chế truy cập cơ bản của IEEE 802.11 cho 5 trạm cố gắng truy cập để gửi một gói tại điểm được đánh dấu đúng giờ Trạm 3 có yêu cầu trước tiên từ tầng cao hơn để gửi mộ gói, chò DIFS và truy cập môi trường, ví dụ gửi một gói Trạm 1, trạm 2 và trạm 4 phải đợi tối thiểu đến khi môi trường rỗi lại sau DIFS trạm 3 phải dừng gửi Bây giờ cả ba rạm chọn thời gian backoff trong của sổ tranh giành và bắt đầu đếm xuống thiết bị bấm giờ của chúng

Hình 3.17 mô tả thời gian backoff ngẫu nhiên của trạm 1 như tổng của boe(thời gian backoff trôi qua) và bo1 (thời gian backoff còn lại) Tương tự như vậy với trạm 5 Trạm 2 có tổng thời gian backoff của chỉ boe và do đó được truy cập môi trường đầu tiên Sau đó, không có thời gian backoff còn lại cho trạm 2 như mô tả Thời gian

Medium not idle (frame, ack, etc)

bo e bo r

bo e busy busy

Packet arrival at MAC

bo e Elabsed backoff time

bo r Resicual backoff time Hình 3.17 Base DFWMAC-DCF with several competing sender

backoff của trạm 1 và trạm 3 dừng và trạm lưu lại thời gian backoff còn lại của chúng Trong khi một trạm mới phải chọn thời gian backoff của nó từ trong cửa sổ tranh giành, hai trạm cũ có giá trị backoff nhỏ hơn sử dụng giá trị cũ

Lúc này trạm 4 muốn gửi một gói như thế và do đó sau DIFS thời gian đợi, ba trạm cố gắng được truy cập Nó có thể xảy ra bây giờ, như mô tả trong hình vẽ hai trạm đó đụng độ có cùng thời gian backoff, không quan trọng còn lại hay lựa chọn mới Kết quả này trong sự xung đột trên môi trường như mô tả Ví dụ truyền khung bị phá hủy Trạm 1 lựa thời gian backoff còn lại của nó một lần nữa Trong chu trình cuối cùng mô tả trạm 1 cuối cùng được truy cập môi trường trong khi trạm 4 và trạm 3 phải đợi Một xung đột nổ ra sự truyền lại với việc lựa chọn ngẫu nhiên mới của thời gian backoff

Đến tận khi, cơ chế truy cập có vấn đề dưới mức nặng hoặc tải ánh sáng Sự phụ thuộc và kích cỡ của cửa sổ tranh giành (CW), giá trị ngẫu nhiên có thể cũng đóng cùng hoặc do quá nhiều tranh giành, hoặc giá trị quá cao, do độ trễ không cần thiết Vì thế, hệ thống cố gắng thêm vào (thích nghi) số trạm hiện thời cố gắng gửi

Cửa sổ tranh giành bắt đầu với kích thước ví dụ CWmin=7 Mỗi thời gian tranh giành xảy ra, cho biết tải cao hơn trên môi trường, đôi cửa sổ tranh giành lên tới giới hạn ví dụ CWmax=255 (cửa sổ có thể đạt các giá trị 7, 15, 31, 63, 127 và 255) Cửa sổ tranh giành rộng hơn, năng lượng giải quyết lớn hơn của cơ chế ngẫn nghiên Nó là tối thiểu giống như chọn cùng thời gian backoff sử dụng CW rộng Tuy nhiên, dưới tải ánh sáng, CW nhỏ bảo đảm độ trễ truy cập ngắn hơn Thuật toán này được gọi là backoff hàm mũ và sẵn sàng gia nhập từ IEEE 802.3 CSMA/CD trong phiên bản tương tự

Trong khi xử lý này mô tả cơ chế truy cập hoàn thiện cho khung quảng bá, một vấn đề thêm vào là cung cấp bởi chuẩn cho dữ liệu truyền rộng Hình 3.18 mô tả bên gửi truy cập môi trường và gửi dữ liệu Nhưng bên nhận trả lời một cách chính xác với xác nhận (ACK) thế nào Bên nhận truy cập môi trường sau khi chờ một khoảng SIFS

và do đó không trạm nào có thể truy cập môi trương trong thời gian chính và nguyên nhân là tranh giành Những trạm khác phải đợi DIFS cộng thêm thời gian backoff của chúng Xác nhận này bảo đảm biên nhận đúng (đúng kiểm tra CRC tại bên nhận) của

khung trên tầng MAC, mà nhất là quan trọng trong môi trường lỗi có thể xảy ra như là kết nối không dây Nếu không có ACK nào trả lại, bên gửi tự động truyền lại khung Nhưng bây giờ bên gửi không đợi lần nữa và hoàn thành truy cập đúng Không đúng đặc biệt cho truyền thông Số lần truyền lại là có giới hạn, và cuối cùng lỗi được báo cáo cho lớp trên

3.2.2.2 DFWMAC-DCF với RTS/CTS mở rộng

Về vấn đề của các trạm cuối ẩn, tình trạng đó có thể cũng xảy ra trong mạng tiêu chuẩn IEEE 802.11 Hiện tượng này xảy ra nếu một trạm nào đó có thể nhận được

từ hai trạm khác nhưng những trạm khác thì không nhận được gì Tiếp theo hai trạm

đó phát hiện (cảm giác) đường truyền rỗi, nó sẽ gửi một tín hiệu (frame) và xung đột xảy ra vì nhận cùng một lúc Để giải quyết vấn đề này, những định nghĩa chuẩn được thêm vào kỹ thuật sử dụng sử dụng 2 gói tin điều khiển RTS và CTS Việc sử dụng kỹ thuật này là không bắt buộc, tuy nhiên trong mọi bản 802.11 đều bổ xung thêm một chức năng để khắc phục vấn đề trên chấp nhận gói tin điều khiển RTS/CTS

Sử dụng RTS/CTS với phân đoạn: Sau đây là một mô tả sử dụng RTS/CTS

cho một phân đoạn MSDU hoặc MMPDU Các khung RTS/CTS định nghĩa khoảng thời gian của khung và báo nhận tiếp theo Trường thời gian/ID định nghĩa khoảng thời gian của khung và báo nhận tiếp theo Trường thời gian/ID trong các khung dữ liệu và báo nhận ACK xác định khoảng thời gian tổng của phân đoạn và báo nhận kế tiếp

data DIFS

ACK

data DIFS

Hình 3.19 RTS/CTS với MSDU được phân đoạn

Mỗi khung chứa thông tin về khoảng thời gian của lần truyền dẫn kế tiếp Thông tin khoảng thời gian từ các khung RTS sẽ được sử dụng để cập nhật NAV để chỉ thị bận cho đến khi kết thúc ACK 0 Thông tin khoảng thời gian từ khung CTS cũng sẽ được sử dụng để cập nhật NAV để chỉ thị bận cho đến khi kết thúc ACK 0 Tiếp theo trường thời gian/ID trong các khung Data và ACK sẽ được sử dụng Nó sẽ tiếp diễn cho đến khung cuối cùng, trong khung cuối cùng trường Thời gian/ID sẽ có khoảng thời gian bằng một thời gian của ACK cộng với thời gian SIFS và trong khung ACK của khung cuối cùng, trường Thời gian/ID đặt về không Mỗi phân đoạn và ACK hoạt động như một RTS/CTS ảo, do đó không có thêm khung RTS/CTS nào cần phải tạo ra sau khi RTS/CTS bắt đầu chu trình trao đổi khung mặc dù các phân đoạn kế tiếp

có thể lớn hơn dot11RTSThreshold Tại các STA sử dụng một PHY nhảy tần, khi không có đủ thời gian trước biên giới hạn ngưng tiếp theo để truyền phân đoạn kế tiếp, STA khởi tạo trình tự trao đổi khung có thể đặt trường Thời gian/ID trong khung dữ liệu hay quản lý cuối cùng để truyền đi trước biên giới hạn ngừng thành khoảng thời gian của một thời gian ACK cộng với một thời gian SIFS

Trong trường hợp một xác nhận được gửi đi nhưng không nhận được bởi STA nguồn, các STA nghe được phân đoạn hay ACK, sẽ đánh dấu kênh bận cho lần trao đổi khung tiếp theo do NAV đã được cập nhật từ các khung này Đây là tình huống xấu nhất đã được chỉ ra

Hình 3.20 Nếu cho một báo nhận không được gửi đi bởi STA đích, các STA có thể chỉ nghe thấy STA đích sẽ không cập nhật NAV của chúng và có thể cố gắng truy