Bài giảng mạng không dây phần 2

Mạng không dây Bài MAC PHY IEEE 802.11 WLAN Nội dung So sánh kiến trúc MAC Sublayer PHY Layer Mạng biệt lập Wired Mạng kết nối với mạng khác ALOHA Tuyến vơ tuyến truyền liệu campus & campus xa Đại học Hawaii ■ Giải pháp đơn giản nhất: just ít! ■ ■ Một trạm phát có liệu để phát Nếu có nhiều frames truyền, chúng gây nhiễu lẫn (va chạm) bị ■ Nếu ACK không nhận khoảng thời gian timeout, trạm chọn thời gian lùi ngẫu nhiên ■ Trạm phát lại frame sau thời gian "lùi" ■ Tại lại phải chọn thời gian lùi ngẫu nhiên? Nguyên lý sơ đồ ALOHA Phát lại Truyên lân đâu Khoảng thời gian B t0n+x+2tprop □ + Khoảng thời gian nguy hiểm Time-out B Truyền lần đầu khơng định trình Kết truyền biết (ACK) sau 2tprũp Sau 2t không nhận ACK, sử dụng thuật toán lùi để chọn thoigian phát ngẫu nhiên (B) Hoạt động ALOHA rơi vào tình Phát tân đầu thành cơng, xảy va chạm sau Snowball effect: xảy loạt va chạm □ nhiều trạm đợi □ nguy tăng số va chạm Mơ hình ALOHA ■ Định nghĩa giả thiết Thời gian truyền khung X=ƯR cố định ■ S: thông lượng (số lần truyền frame thành cơng trung bình khoảng X giây) G: tổng tải (số lần thử truyền trung bình khoảng X giây) ■ Psuccess ■ xác suất truyền khung thành công r success Prior interval frame transmission Một lần truyền bắt đầu khoảng thời gian nguy hiểm dẫn đến va chạm □ Lần truyền thành cơng khơng có khung tới khoảng 2X giây □ Phương pháp phân tích Abramson Bài tốn: Tính xác suất truyền thành công rân đầu tiên? Giả thiết Abramson: Quá trình đến tổng hợp khung khung phát lại có phân bơ'Poisson với số tan tới trung bình X giày G Phân bố Poinsson: xác suất k 1'ân tới khoảng thời gianí (It}k P[A(t) = fc] = ^-e" với À tốc độ tới Mã truy cập (Access Code) * Mục đích sử dụng mã truy cập ♦ Đồng - Bù trôi DC Nhận dạng Báo hiệu ♦ Các loại mã truy cập Mã truy cập kênh (Channel Access Code - CAC) Nhận dạng piconet Mã truy cập thiết bị (Device Access Code - DAC) Dùng cho thủ tục báo hiệu chẳng hạn paging (nhắn tin) response paging (hồi đáp nhan tin) Mã thăm dò truy cập (Inquiry Access Code - IAC) Common IAC (IAC chung) dùng chung cho thiết bị, Dedicated IAC (IAC riêng) dành riêng cho nhóm thiết bị Bluetooth chia sẻ đặc tính 24 Trường mào đầu gói (Packet Header) Địa (Addressing): bit Loại gói (Packet type): bit Điều khiển luồng (Flow Control): bit • 1-bitARQ Chuỗi (sequencing): bit HEC ( bit ) Để lọc gói truyền lại Kiểm tra tính toàn vẹn header 25 Các trạng thái kết nối Thăm dò Chờ Nhắn tin Đã kết nối 26 Các trạng thái kết nối (tiếp theo) Quét thăm dò (Inquiry Scan) Một thiết bị muốn thiết bị khác nhận biết (discovered) hoạt động chế độ (theo định kỳ) lắng nghe gói thăm dị (inquiry packet) Thăm dị (Inquiry) Thiết bị gửi gói thăm dò hướng tới GIAC DIAC Truyền dẫn lặp lặp lại chuỗi nhảy tần thăm dò Hồi đáp thăm dò (Inquiry Response) Trong trạng thái quét thăm dò, nhận đưọc tin thăm dò, sau số Slot ngẫu nhiên, thiết bị Bluetooth gửi gói hồi đáp thăm dị (FHS) mang theo địa 27 Các trạng thái kết nối (tiếp theo) Đáp ứng thăm dò 28 Các trạng thái kêt nôi (tiếp theo) Nhắn tin (Page) ♦ Master sử dụng thông tin đồng hồ slave nhắn tin, để định slave phải lắng nghe (trong chế độ page scan) chỗ chuỗi nhảy ♦ Master gửi tin nhắn Quét tin nhắn (Page Scan) ♦ Slave chuyển từ trạng thái chờ (standby) trạng thái kết nồi (connection) sang trạng thái quét tin nhắn (page scan) Slave lắng nghe gói gửi tới DAC Hồi đáp tin nhắn (Page Response) ♦ Khi thu tin nhắn, slave chuyển sang trạng thái hồi đáp tin nhắn (page response) Slave gửi lại tin nhắn hồi đáp có mang gói ID (chứa DAC nó), tần số slot sau slot mà thu tin nhắn 29 Các chế độ điều khiển công suất Chế độ Sniff * Đây chế độ công suất thấp mà hoạt động nghe slave giảm Trong chế độ sniff, slave lắng nghe truyền dẫn khoảng thời gian cố định Chế độ Hold Slave tạm thời (trong khoảng thời gian) không hỗ trợ gói ACL kênh (nhưng hỗ trợ liên két SCO) Bằng cách vậy, dung lượng có thề dùng cho việc khác quét, nhắn tin, thăm dò, tham gia vào piconet khác ■ Slave giữ nguyên địa thành viên (member address) 30 Các chế độ điều khiển cơng suất (tiếp theo) Chế độ Park Đây chế độ công suất thấp, không hoạt động Tuy nhiên, slave đồng với kênh Slave chế độ park thường xuyên lắng nghe tín hiệu thăm dò * Slave chế độ park phải thông tin truyền dẫn kênh beacon (được master hỗ trợ) để giữ cho slave chế độ park đồng gửi tới chúng thông tin khác Bất kỳ tin hướng tới thành viên chế độ park gửi qua kênh quảng bá Chế độ giúp cho master hỗ trợ nhiều slave ♦ • * 31 Bảo mật Các biện pháp bảo mật * Chì cho phép người dùng chứng thực truy cập Bao gồm mã hóa nhận thực đường liên kết Số nhận dạng cá nhân (PIN) để truy cập thiết bị truy cập Sử dụng khóa mã dài (128 bít) Các khóa khơng truyền qua giao diện vô tuyến Các tham số khác truyền qua vô tuyến kết hợp với thông tin biết thiết bị, tạo khóa Mã hóa đươc thực lớp ứng dụng Các giá trị bảo mật Địa thiết bị - cơng khai * Khóa nhận thực (128 bít) - bi mật Khóa mã hóa (8-128 bít) - bi mật • Số ngẫu nhiên (RN) 32 Trải phổ nhảy tần ■ Kênh Bluetooth biểu diễn bời chuỗi nhảy giả ngẫu nhiên qua toàn 79 tần số RF ■ Tốc độ nhảy danh định 1600 bước nhảy giây (hps) ■ Khoảng cách kênh MHz Frequency Range I RF Frequency Channels So* đồ song công phân chia theo thời gian (TDD) Các thiết bị Bluetooth sử dụng sơ đồ song công phân chia theo thời gian (TDD) ■ Kênh chia thành slot (khe) liên tiếp (mỗi Slot 625 LIS) ■ ■ Mỗi gói truyền Slot ■ Hai Slot dùng cho phát thu ► ► ► Không cho phép thay đỗi Slot master slave Master gửi gói cho slave slot CHẲN Slave gửi gói cho master Slot LẺ f(2k+1) f(2k) Slave I 1 n f(2k+2) Cự li hoạt động tin cậy thiết bị Bluetooth ? ■ Trong nhà: ► Phạm vi 10 mét ► Phạm vi 25 mét, với LOS ► Xa ? > Bê tông, thủy tinh ? • Ngồi trời: ■ Phạm vi 150-220 mét với LOS ■ Hơn 220 mét $ 35 Kết luận Bluetooth tiêu chuẩn toàn cầu dùng cho truyền thoại liệu Với bluetooth, không cần dùng cáp truyền Tiêu thụ nguồn ít, cự li liên lạc ngắn, chi phí kết nối thấp Có khả tự động đồng thiết bị Hướng cải tiến bluetooth tương lai Mối quan hệ Master-Slave điều chình động để phân định sử dụng tài nguyên cách tối ưu ♦ Điều khiển công suất thích nghi theo vịng đóng cải tiến để giảm tiêu thụ nguồn không cần thiết 36 Tài liệu tham khảo [1] Bluetooth Consortium : * http://www.bluetooth.com ♦ http://www.ericsson.com/bluetooth/ [2] Bluetooth Tutorial: ♦ http://www.ee.iitb.emet.in/uma/~aman/bluetooth * http://www.palowireless.com [3] G.F.Pedersen, P.Eggers, “Initial Investigation ofthe Bluetooth Link”, VTC, pp 64 - 70 [4] J.C.Haartsen, et al, “Bluetooth — A New Low-Power Radio Internface Providing Short-Range Connectivity”, IEEE Proc., Vol 88, No 10, Oct 2000 [5] Min-Chui Ju, et al , “Channel Estimation and DC-Offset Compensation Schemes for Frequency Hopped Bluetooth Networks”, IEEE Communications Letters, Vol 5, No.l, Jan 2001 37 HET 38