Giới thiệu các chức năng và hoạt động của 802.11n ở lớp MAC

Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n LỜI NÓI ĐẦU Ngày xã hội ngày phát triển, người ngày có nhiều phương tiện việc thỏa mãn nhu cầu ngày cao sinh hoạt công việc Sự phát triển ứng dụng công nghệ mạng viễn thông ngày quan tâm Dần dần xu hướng người sử dụng mạng viễn thông lúc nơi với nhiều nhu cầu khác Do việc sử dụng mạng vô tuyến trở nên điều tất yếu xã hội đại Các chuẩn mạng không dây thỏa mãn phần nhu cầu người Đó xuất chuẩn mạng không dây IEEE 802.11 a/b/… Tuy nhiên theo thời gian phát triển xã hội đòi hỏi phải có mạng không dây đạt yêu cầu di động, độ tin cậy, tính sẵn sàng, thông lượng bảo mật tốt Nhận thấy điều tổ chức IEEE thành lập TGn năm 2004 với mục đích xây dựng chuẩn 802.11n đáp ứng nhu cầu thông lượng lên tới 600 Mbps Báo cáo giới thiệu đặc tính 802.11n lớp MAC tầng liên kết liệu Báo cáo trình bày thành chương: Chương I: Giới thiệu chung IEEE 802.11 802.11n Chương II: Giới thiệu chức hoạt động 802.11n lớp MAC Chương III: Cải tiến thông lượng mạng 802.11n Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tạo điều kiện thầy Hoàng Trọng Minh trình chúng em làm báo cáo Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Mục lục hình vẽ Danh mục thuật ngữ viết tắt CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IEEE 802.11 VÀ 802.11n 1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ RA ĐỜI CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY 1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CỦA 802.11 12 1.3 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VỀ THÔNG LƯỢNG TỐC ĐỘ CAO VÀ CHUẨN 802.11n.15 1.3.1 Nhóm nghiên cứu thông lượng tốc độ cao 15 1.3.2 Các thiết bị cầm tay (handheld devices) 15 1.3.3 Môi trường ứng dụng với 802.11n 16 1.4 KẾT LUẬN 20 CHƯƠNG II 21 PHÂN LỚP MAC TRONG CHUẨN 802.11n 21 2.1 PHÂN LỚP GIAO THỨC 22 2.2 CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN 23 2.2.2 Dò quét 24 2.4.1 Khoảng cách liên khung ngắn SIFS (The short inter-frame space) 33 2.4.2 Khe thời gian (Slot time) 34 2.4.3 Khoảng cách liên khung PIFS PCF (The PCF inter-frame space) 34 2.5 TRAO ĐỔI KHUNG DỮ LIỆU VÀ KHUNG ACK XÁC NHẬN 35 2.5.1 Phân đoạn khung (Fragmentation) 36 2.6 HIỆN TƯỢNG ẨN NÚT (HIDDEN NODE) 39 2.6.1 Network allocation vector (Vecto định vị mạng) 39 2.7 TĂNG CƯỜNG TRUY NHẬP KÊNH PHÂN TÁN 41 2.7.1 Thời điểm truyền tải 43 2.7.3 Các tham số truy cập EDCA 44 2.7.4 Khoảng cách liên khung mở rộng EIFS (Extended Inter-frame Space) 45 CHƯƠNG III 50 3.1 NHỮNG LÝ DO CHO SỰ CẢI TIẾN 50 3.1.1 Thông lượng cao mà không cần thay đổi MAC 50 3.1.2 Những cải tiến thông lượng lớp MAC 52 3.1.3 Thông lượng với cải tiến hiệu lớp MAC 54 Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n 3.2 Móc nối,liên hợp (Aggregation) 54 3.2.1 Liên hợp MSDU (A-MSDU) 55 3.2.2 Liên hợp MPDU (A-MPDU) 56 3.2.3 Móc nối PSDU (A-PSDU) 59 3.3 Xác nhận khối (Block Acknowledgement) 60 3.3.1 ACK xác nhận khối tức thời trễ 60 3.3.2 Sự khởi tạo phiên ACK xác nhận khối 62 3.3.3 Truyền liệu phiên Ack xác nhận khối 63 3.3.4 Làm đứt (tear down) phiên ACK xác nhận khối 64 3.3.5 Chính sách ack xác nhận thông thường bất liên hợp (non-aggregate) 64 3.3.6 Quá trình hoạt động đệm tái xếp 64 3.4 Ack xác nhận khối tức thời thông lượng cao (HT-immediate block ack) 66 3.4.1 Chính sách Normal Ack trinh liên kết khung 66 3.4.2 Nén ack xác nhận khối 67 3.4.3 Trạng thái đầy đủ phần ack xác nhận khối 68 3.5 HT Ack xác nhận khối trễ 73 3.5.1 Các chuỗi TXOP HT ack xác nhận khối trễ 74 3.6 Kết Luận 74 KẾT LUẬN 79 Tài liệu tham khảo 80 Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n Mục lục hình vẽ Hình 1.3 biểu đồ tốc độ băng tần chuẩn 802.11 14 Hình 1.5 BSS nhà riêng 17 Hình 2.1 Hoạt động lớp LLC, MAC, PHY 23 Hình 2.2 Vị trí khung Beacon 24 Hình 2.3 Quét bị động 24 Hình 2.4 Quét chủ động 25 Hình 2.6 Xác thực khóa chia sẻ 28 Hình 2.7 Hoạt động RTS/CTS 30 Hình 2.8 Hoạt động RTS/CTS với hai máy trạm không dây 31 Hình 2.9 Hoạt động RTS/CTS máy trạm có dây máy trạm không dây 31 Hình 2.10 Sơ đồ cách thức hoạt động NAV 32 Hình 2.11 Một số loại IFS 33 Hình 2.12 Thời gian trễ trình xử lý hồi đáp khung tầng vật lý lớp MAC 33 Hình 2.13 Trao đổi khung liệu khung xác nhận ACK 35 Hình 2.14 Mô tả phân đoạn khung 37 Hình 2.15 Hai trạm cạnh tranh truy nhập 38 Hình 2.16 Vấn đề ẩn nút (hidden node) 39 Hình 2.17 Trao đổi khung RTS/CTS 40 Hình 2.21 TXOP với tốc độ vật lý khác 43 Hình 2.22 Một số TXOP theo kênh truy nhập ưu tiên khác 44 Hình 3.1 Thông lượng tốc độ truyền tầng vật lý giả định chưa có thay đổi lớp MAC (giới hạn 3ms/TXOP, xác nhận khối (block ack), 10% gói (PER)) 50 Hình 3.2 Hiệu lớp MAC tốc độ truyền tầng vật lý giả định chưa có thay đổi lớp MAC (giới hạn 3ms/TXOP, xác nhận khối (block ack), 10% gói (PER)) 51 Hình 3.3 Tổng quan tương đối đoạn đầu khung 1500 byte tốc độ vật lý khác 52 Hình 3.4 Các cải tiến thông lượng 802.11 MAC 52 Hình 3.7 Hai mức liên hợp Aggreation trình tự lớp MAC 55 Hình 3.8 Quá trình đóng gói A-MSDU 56 Hình 3.9 Quá trình đóng gói A-MPDU 57 Hình 2.10 Đề xuất trình đóng gói A-PSDU 59 Hình 3.11 Các phiên ACK xác nhận khối tức thời trễ 61 Hình 3.12 Hoạt động đệm tái xếp với phân đoạn MSDU 65 Hình 3.13 Chính sách Normal Ack liên kết không liên kết khung 66 Hình 3.14 Sử dụng BAR để làm giảm đệm tái xếp 67 Hình 3.15 Chức chia nhỏ thông thường cho trình thực ack xác nhận khối tức thời trạm nhận 70 Hình 3.16 Quá trinh hoạt động bảng điểm (scoreboard) 71 Hình 3.17 Các chuỗi TXOP có HT ack xác nhận tức thời thông thường 73 Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n Danh mục thuật ngữ viết tắt Ack Acknowledgement Báo nhận A-MPDU Aggregate MAC protocol data unit Đơn vị liệu giao thức MAC AP Access point Điểm truy cập BSS Basic service set Khối dịch vụ BW Bandwidth Băng thông CFP Contention free period Khoảng thời gian tranh chấp định kì CSMA Carrier sense multiple access Đa truy cập cảm nhận sóng mang CSMA/CA Carrier sense multiple access with collision avoidance Đa truy cập cảm nhận sóng mang tránh đụng độ CSMA/CD Carrier sense multiple access with collision detection Đa truy cập cảm nhận sóng mang dò đụng độ CTS Clear to send DS Distribution system Trung tâm điều phối DSSS Direct sequence spread spectrum Trải phổ trực tiếp DTIM Delivery traffic indication message Khoảng truyền tin giao vận DCF Distributed coordination function Chức phân phối phối hợp ESS Extended service set Khối dịch vụ mở rộng FCC Federal Communications Commission Tổ chức FCC FHSS Frequency hopped spread spectrum Trải phổ nhảy tần FTP File transfer protocol Giao thức truyền file HTSG High throughput study Group Tổ chức nghiên cứu thông lượng cao HTTP Hypertext transfer protocol Giao thức truyền siêu văn HCCA HCF controlled channel access Điều khiển truy nhập kênh lai ghép HCF Hybrid coordination function Chức điều phối lai Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n ghép HC Hybrid coordinator điều phối viên lai ghép IBSS Independent BSS BSS độc lập LLC Logic link control MAC Medium access control MIMO Multiple-input multipleoutput Công nghệ MIMO MPDU MAC protocol data unit Đơn vị liệu giao thức MAC MSDU MAC service data unit Đơn vị liệu dịch vụ MAC NAV Network allocation vector Véc tơ định vị mạng OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo Tần số trực giao PC Point coordinator Điểm điều phối PLCP Physical layer convergence protocol Giao thức hội tụ tầng vật lý PCF Point coordination function Tùy chọn chức phối hợp điểm PHY Physical layer Tầng vật lý PPDU PLCP protocol data unit Đơn vị liệu giao thức PLCP PSMP Power-save multi-poll Đa thăm dò tiết kiệm lượng QoS Quality of service Chất lượng dịch vụ RA Receiver address Địa máy thu RTS Request to send SMTP Simple mail transfer protocol Giao thức truyền thư điện tử đơn giản TBTT Target beacon transmission time Khoảng thời gian truyền tín hiệu Beacon TCLAS Traffic classification Luồng lưu lượng truy cập TS Traffic stream Lưu lượng TSID Traffic stream identifier Thông tin nhận dạng lưu lượng TSPEC Traffic specification Đặc tả kỹ thuật lưu lượng TXOP Transmit opportunity Cơ hội truyền WFA Wi-Fi Alliance Tổ chức wifi WLAN Wireless local area network Mạng cục không dây Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IEEE 802.11 VÀ 802.11n 1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ RA ĐỜI CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY WLANs(Wireless Local Area Networks) thuật ngữ mà trước biết tới, xuất khoảng thập niên trở lại Tính trình thâm nhập diễn đầy bất ngờ nhờ phát triển viễn thông di động bùng nổ Internet toàn cầu Đầu tiên ta phải nói tới khám phá Hertz sóng radio từ năm 1888, thử nghiệm Marconi với truyền nhận sóng radio qua khoảng cách lớn năm 1894 Sau kỉ 20, truyền thông radio radar sử dụng quân đội, bao gồm phát triển công nghệ trải phổ.Năm 1971, lần tảng mạng không dây thiết lập với tên gọi ALOHANET đại học Hawaii Bảy máy tính triển khai đảo liên lạc với máy trung tâm theo mô hình hai chiều (bi-directional) Vào năm 1985, kiện đánh dấu mốc cho WLANs thương mại hóa tổ chức United States Federal Communications Commission (FCC) cho phép sử dụng băng tần radio thí nghiệm công nghiệp, nghiên cứu khoa học, y học (industrial, scientific, and medical: ISM) với công nghệ trải phổ Một vài hệ thiết bị WLAN độc quyền phát triển sử dụng băng tần này, bao gồm WaveLAN hãng Bell Labs Các hệ thống ban đầu đắt tiền triển khai có chạy dây cáp, điều thật khó để thực Nhiều tiến công nghệ bán dẫn chuẩn WLAN với IEEE 802.11 led làm giảm giá thành mang đến lựa chọn cho công nghệ WLAN Các chuẩn WLAN xuất kể từ chuẩn IEEE 802.11 đời cuối năm 1990 Trong lúc vài chuẩn WLANs xuất vi dụ High Performance Radio Local Area Network-Type (HIPERLAN/2) HomeRF không chấp nhận Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n Năm 1999 tổ chức Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) đời Mục đích tổ chức nhằm kiểm tra chuẩn IEEE 802.11 hãng khác Tổ chức WECA phát triển kiểm tra Wireless-Fidelity (Wi-Fi) cung cấp logo cho nhà sản xuất vượt qua test Ngày Wi-Fi trở thành từ đồng nghĩa với IEEE 802.11 tổ chức có tên liên minh Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) Liên minh cung cấp test cho IEEE 802.11a,b,g Nó phát triển nhà cung cấp wireless có tên gọi Wireless Internet service Provider (WISP) WLAN dùng để kết nối mạng vùng khó triển khai dây cáp, cho ta linh hoạt di chuyển mở rộng mạng WLAN cho phép người di chuyển làm việc với ứng dụng sử dụng mạng dây cáp WLAN mang đến cho ta nhiều lợi ích so với mạng có dây Trong gia đình công sở có sẵn, việc triển khai hệ thống dây cáp cho việc truy cập mạng đòi hỏi phải dây mắc cáp tường, sàn nhà, hay trần nhà, việc bất tiện tốn Ngược lại, với việc cung cấp kết nối mạng không dây hoàn cảnh thường đơn giản với việc cài đặt thiết bị access point đơn giản Có lẽ điều quan trọng gia tăng nhanh chóng thiết bị mang tính di động cao laptop handheld, nhờ người truy cập mạng lúc nơi, điều mà có mạng không dây vô tuyến làm Kết nối mạng phòng hội nghị hay ngồi ghế sofa phòng khách ví dụ cho khả mềm dẻo linh hoạt WLAN Nhờ thuận lợi khả di động cao, ngày WLAN cho phép truy cập Internet với chi phí miễn phí mạng không dây công cộng Năm 2005 San Francisco, Google triển khai dịch vụ Wi-Fi miễn phí toàn thành phố Không gia tăng nhanh chóng điểm truy cập Internet nhỏ lẻ quán café, sân bay, khách sạn, vân vân… Ngoài mạng liên kết với công nghệ VPN, người lao động truy cập an toàn tới mạng công ty từ đâu Giới thiệu chung IEEE 802.11 IEEE 802.11n Rất nhiều sản phẩm hệ thống WLAN khác phần lớn dựa chuẩn 802.11b, 802.11g, 802.11a, chuẩn cung cấp thông lượng nâng cao dựa nguyên 802.11 IEEE 802.11b làm việc băng tần 2.4 Ghz, giống 802.11g, IEEE 802.11a làm việc dải tần Ghz Các dải phổ hoàn toàn miễn phí Sau chi tiết chuẩn: - IEEE 802.11: Sử dụng đa truy nhập cảm nhận sóng mang tránh xung đột (Carrier Sense Multiple Access/Collision Advoidance: CSMA/CA) lớp MAC (Media Access Control) thuộc tầng liên kết liệu (Data Link) mô hình mạng OSI, với Mbps cho trải phổ chuỗi trực tiếp (Directed Sequence Spread Spectrum: DSSS), trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum: FHSS) băng tần 2.4 Ghz, phê chuẩn năm 1997 - IEEE 802.11a: Làm việc tốc độ 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 54 Mbps băng tần Ghz, phê chuẩn năm 1999 - IEEE 802.11b: Làm việc từ 5.5 đến 11 Mbps băng tần 2.4 Ghz, phê chuẩn năm 1999 - IEEE 802.11e: Cải tiến lớp MAC cho Chất lượng dịch vụ (Quality of Service: QoS), nghiên cứu - IEEE 802.11f: Inter Access Point Protocol (IAPP) thông qua năm 2003 - IEEE 802.11g: Làm việc với tốc độ giống 802.11a làm việc băng 2.4 Ghz 802.11b, phê chuẩn năm 2003 - IEEE 802.11n: Đang cải tiến để đẩy nhanh thông lượng 802.11 (100Mbps+) - Và nhiều chuẩn 802.11 khác… Sự tiến công nghệ WLAN tiếp tục với chuẩn 802.11n Tốc độ truyền liệu cải thiện với khái niệm đa nhập đa xuất công nghệ MIMO, đời Foschini năm 1996 Bell Labs Vào năm 2004, Atheros chứng minh thiết bị 40 MHz đưa giá thành với thiết bị 20MHz Trong khoảng thời gian đó, tổ chức FCC ETSI (European Telecommunications Standards Institute) chấp nhận khung chuẩn băng tần GHz thêm vào 400 MHz giải phổ miễn phí không cần đăng kí sử dụng cho WLAN 10 Các cải tiến thông lượng lớp MAC A-MSDU phiên Nếu trường không thiết lập hồi đáp bên khởi tạo không gửi A-MSDU o Block Ack Timeout Value: Trường cho biết khoảng thời gian sau phiên ACK xác nhận khối hoàn thành trao đổi khung phiên o Start Sequence Number (SSN): Đây số thứ tự khung liệu từ bên khởi tạo 3.3.3 Truyền liệu phiên Ack xác nhận khối Trong giai đoạn truyền liệu, bên khởi tạo truyền tải khối khung QoS Data, giống truyền burst liên tục, cách SIFS RIFS, phần A-MPDU Mỗi khung liệu QoS khối có trường Ack Policy thiết lập tới xác nhận khối BA Bên nhận trì bảng điểm để theo dõi MPDU nhận cách xác Các khối liệu chứa hoàn toàn TXOP đơn nằm nhiều TXOP Trong trường hợp khối liệu TXOP không theo cặp Sau truyền khối liệu, bên khởi tạo gửi khung BAR Khung bao gồm số thứ tự bắt đầu (SSN), số thứ tự MSDU lâu đời khối mà xác nhận đòi hỏi Khi nhận BAR, bên nhận thực hai chức Thứ nhất, chuẩn bị hồi đáp BA bảng điểm cho phiên Bảng điểm chuyển đổi thành bitmap nơi bit đại diện cho MPDU với số thứ tự giống SSN từ khung BAR bit cho thấy số thứ tự Như bitmap tạo thành mảng lập mục số thứ tự với SSN bắt đầu Thứ hai, xem xét xếp đệm cho MPDU với số thứ tự đứng trước giá trị SSN Những MPDU tập hợp lại thành MSDU hoàn chỉnh chuyển tiếp đến lớp cao bị loại bỏ MSDU hoàn chỉnh tạo Sự khác biệt ACK xác nhận khối tức thời ACK xác nhận khối trễ thời gian mà bên nhận phản hồi tới BAR Dưới tác động ACK xác nhận khối tức thời, bên nhận trả lời tới BAR với khung BA sau SIFS Dưới tác dụng ACK xác nhận khối trễ, bên nhận trả lời tới BAR ACK Sau đó, truy cập kênh riêng biệt, bên nhận tạo khung BA gửi cho bên khởi tạo Bên khởi tạo trả lời lại tới BA đến trễ ACK 63 Các cải tiến thông lượng lớp MAC ACK xác nhận khối tức thời cung cấp hiệu suất tốt ACK xác nhận khối trễ quy định để dễ thực Với ACK xác nhận khối trễ, bên nhận có nhiều thời gian để xử lý BAR phù hợp với thực, nơi phần lớn xử lý BA thực phần mềm hệ thống máy chủ Trong nhận BA, bên khởi tạo giải phóng MPDU xác nhận xếp vào hàng đợi MPDU không xác nhận để trình truyền lại cung cấp thời gian để tồn không vượt giới hạn 3.3.4 Làm đứt (tear down) phiên ACK xác nhận khối Khi bên khởi tạo liệu bổ sung để gửi trao đổi ack xác nhận khối cuối hoàn thành, vô hiệu hóa phiên ack xác nhận khối cách gửi khung DELBA cho bên nhận Những người nhận gửi ACK phản hồi giải phóng nguồn lực phân bổ cho phiên ack xác nhận khối Các phiên ack xác nhận khối bị phá bỏ bên khởi tạo nhận không nhận khung BA, BAR, QoS Data thuộc phiên khoảng thời gian ACK xác nhận khối giá trị 3.3.5 Chính sách ack xác nhận thông thường bất liên hợp (nonaggregate) Tăng hiệu nhỏ sử dụng ack bình thường phiên ack xác nhận khối Nhiều mô hình lưu lượng liên tục (bursty) thường xuyên có khoảng thời gian ngắn, nơi có khung cần phải gửi Nếu việc truyền khối cuối hoàn tất tất khung tin xác nhận tới điểm cần đến, nên có hiệu gửi khung liệu cách sử dụng thủ tục ack xác nhận bình thường để thực trao đổi BAR/BA Trong trường hợp khung QoS Data có trường Ack Policy để thiết lập Ack thông thường (Normal Ack) gửi trình truyền vật lý không liên hợp Nếu nhận xác bên trả lời đáp lại ACK Khung đánh dấu để xác nhận việc nhận xác bảng ghi phiên ack xác nhận khối 3.3.6 Quá trình hoạt động đệm tái xếp Khi bên nhận nhận khung QoS Data mà phiên Ack xác nhận khối đặt ra, bên nhận đệm MPDU Nếu MPDU truyền hoàn thành, MSDU phần đầu đệm tái xếp, bên nhận chuyển tiếp MSDU hoàn thành MSDU hoàn thành đệm tái xếp theo thứ tự cho lớp cao 64 Các cải tiến thông lượng lớp MAC gặp phải MSDU không đầy đủ tạo thành lỗ hổng không gian thứ tự Nếu, MPDU đến, có MSDU chưa hoàn thành trước đệm tái xếp, MSDU giữ MSDU trước hoàn tất Nếu MPDU đến đệm tái xếp đầy MSDU đệm tái xếp bị bỏ (vì không đầy đủ) để tạo chỗ trống Điều dẫn đến việc giải phóng tiếp MSDU phía trước tới lớp cao Nếu khung BAR nhận, tất MSDU hoàn thành với số thứ tự thấp số thứ tự bắt đầu BAR chuyển tiếp đến lớp cao tất MSDU chưa hoàn thành với số thứ tự thấp bỏ Khung BAR có vai trò kép Bên cạnh việc trưng cầu hồi đáp ack xác nhận khối, cấp khởi tạo chế làm đều xếp lại bên nhận MSDU chưa hoàn thành lỗ đại diện cho MSDU mà khoảng thời gian truyền lại hết Nếu khởi tạo bỏ nhiều MPDU hết hạn tồn phải gửi BAR để làm đệm xếp lại bên nhận để MSDU vô ích giơ lên chờ đợi cho trình tự hoàn thành Hình 3.12 ví dụ hoạt động đệm xếp lại Một khối khung QoS liệu gồm MSDU phân mảnh gửi Trong giản đồ, MPDU QoS liệu đánh số sau Số thập phân trước dấu chấm số thứ tự MSDU, số thập phân sau dấu chấm số thứ tự phân đoạn MSDU MSDU nhận đầy đủ, kết hợp lại chuyển tiếp đến lớp cao Đoạn thứ hai MSDU bị mảnh nhận lưu giữ MSDU nhận đầy đủ Hình 3.12 Hoạt động đệm tái xếp với phân đoạn MSDU 65 Các cải tiến thông lượng lớp MAC Sau trao đổi BA/BAR, bên khởi tạo nhận biết mảnh bị truyền lại chúng với với MSDU bổ sung có sẵn thích hợp với đệm tái xếp Mọi MSDUs hoàn tất chuyển thứ tự để lớp cao Bên khỏi tạo biết tất MSDUs chuyển giao thành công trao đổi BA/BAR 3.4 ACK XÁC NHẬN KHỐI TỨC THỜI THÔNG LUỢNG CAO (HTimmediate block ack) HT-immediate block ack sửa đổi quan trọng cho giao thức ack xác nhận khối tức thời xem giao thức riêng biệt cho mục đích tương thích ngược với thiết bị đời cũ Một trạm thông lượng cao (HT station) muốn thiết lập phiên ack xác nhận khối với trạm khác HT station phải sử dụng giao thức ack xác nhận khối tức thời trễ nguyên Một trạm HT muốn thiết lập phiên ack xác nhận khối với trạm HT khác sử dụng HT ack xác nhận khối tức thời trễ Có nhiều biến thể phổ biến HT giao thức ban đầu, giúp giảm bớt thực Tất trạm HT yêu cầu để hỗ trợ HT ack xác nhận khối tức thời bên nhận 3.4.1 Chính sách Normal Ack trình liên kết khung Giao thức ack xác nhận khối giới thiệu 802.11e bổ sung cho 802.11n Từ lúc trình liên kết trình truyền vật lý bao gồm MPDU, chế tương tự chế Data/Ack thực Cơ chế bổ sung cho 802.11n Nếu hay nhiều MPDU QoS liệu liên kết có trường Ack Policy gọi Normal Ack bên hồi đáp trả lại BA hồi đáp tới liên kết Hai chế hồi đáp mô tả qua hình 3.13 Hình 3.13 Chính sách Normal Ack liên kết không liên kết khung 66 Các cải tiến thông lượng lớp MAC Hình 3.14 Sử dụng BAR để làm giảm đệm tái xếp Việc sử dụng sách Normal Ack để thu hút BA không loại bỏ cần thiết BAR Nhớ lại khung BAR thực hai chức năng: xin phản hồi BA làm MSDU đệm tái xếp để giữ MSDU chưa hoàn chỉnh Nếu bên khởi tạo không nhận xác nhận cho MSDU hết hạn, bên khởi tạo phải gửi BAR để làm đệm tái xếp bên nhận MSDU hoàn chỉnh trước đến MSDU mà không làm cho qua Điều minh họa ví dụ đưa hình 3.14 Trong ví dụ này, MSDU không nhận thành công người nhận sau số thử lại Hết hạn tồn bên khởi tạo loại bỏ MSDU Để loại bỏ lỗ trống đệm tái xếp bên nhận, bên khởi tạo phải gửi BAR với số SSN mà lớn số thứ tự MSDU bỏ Trong thực tế, SSN đặt số thứ tự MSDU truyền (mặc dù MSDU chưa sẵn sàng để truyền) mà trường hợp kể từ tất MSDU với số thứ tự thấp ghi nhận bỏ bên khởi tạo 3.4.2 Nén ack xác nhận khối Ở tốc độ truyền cao HT, trình phân mảnh không cho nhiều lợi ích Khung BA nguyên định nghĩa với bảng 1024 bit (128 octet) để hỗ trợ 64 MSDU, số phân mảnh với 16 mảnh 802.11n giới thiệu phiên BA nén với 16 bit cho MSDU cho phân mảnh, tạo bảng 6467 Các cải tiến thông lượng lớp MAC bit (8 octet) Điều làm giảm thiểu tiêu đề không nhớ yêu cầu bên nhận 3.4.3 Trạng thái đầy đủ phần ack xác nhận khối Cơ chế ack xác nhận khối quy định 802.11e bổ sung gọi trạng thái ack xác nhận khối đầy đủ để phân biệt với trạng thái ack xác nhận khối phần, giới thiệu việc sửa đổi 802.11n Trạng thái ack xác nhận khối phần tương thích ngược với trạng thái ack xác nhận khối đầy đủ theo ý nghĩa bên khởi tạo cách sử dụng quy định trạng thái phần hoạt động cách xác với bên nhận thực hoạt động trạng thái đầy đủ A.Quá trình hoạt động ack xác nhận khối trạng thái đầy đủ Dưới hoạt động này, bên nhận trì bảng điểm trạng thái ack cho phiên ack xác nhận khối Bảng điểm ghi lại trạng thái ack 64 MSDU Khi phân mảnh sử dụng MSDU phân mảnh thành 16 phân đoạn nhỏ, bảng lên đến 64 đầu vào mảng 16 bit Bên nhận thực với nhớ giới hạn hạn chế mức độ mảng cách đặt tham số BufferSize ADDBA Response hồi đáp Các số thứ tự MSDU giá trị 12-bit, bảng đại diện cho cửa sổ không gian số thứ tự 4096 giá trị Các cửa sổ bảng điểm xác định số thứ tự đầu WinStart, số thứ tự kết thúc WinEnd, giới hạn WinSize Với việc thành lập phiên ack xác nhận khối, bảng điểm khởi tạo với thiết lập WinStart số thứ tự bắt đầu cung cấp theo ADDBA yêu cầu Khi khung liệu QoS đến, số thứ tự nằm không gian đại diện bảng điểm, bên nhận ghi vào bảng điểm cách sử dụng số thứ tự khung liệu (SN) ghi nhận xác Nếu SN khoảng biểu thị bảng điểm, phạm vi WinEnd đến WinStart + 211 (một nửa không gian số thứ tự) bên nhận chuyển bảng điểm bên phải bao gồm số thứ tự mép bìa phải cửa sổ Khi BAR đến, cửa sổ bảng điểm dịch chuyển sang phải để WinStart với SSN cung cấp khung BAR phản hồi BA trả với nội dung bảng điểm 68 Các cải tiến thông lượng lớp MAC B Sự thúc đẩy cho ack xác nhận khối trạng thái phần Với chế ack nguyên bản, yêu cầu trạng thái bảng điểm kéo dài theo thời hạn phiên ack xác nhận khối Điều gánh nặng với trình bên nhận thực với cần thiết phải trì trạng thái cho tất phiên ack xác nhận khối hoạt động, và, thực tế, với độ trễ thấp cần thiết để tạo BA để đáp ứng với BAR, có nghĩa cần sử dụng chip nhớ đắt Với việc sửa đổi 802.11n để giảm tải cho chip nhớ cần sử dụng phiên ack xác nhận khối khác Trạng thái nhớ có hiệu phục vụ nhớ cache, lưu trữ trạng thái hoạt động gần phiên ack xác nhận khối Các quy tắc gọi trạng thái ack xác nhận khối phần hoàn toàn tương thích ngược với ack đầy đủ nguyên Để hiểu động lực để thay đổi thực xem xét minh họa hình 3.15 Dưới tác động tức BA, bên nhận nhận BAR khung liên hợp bao gồm khung QoS Data sách Normal Ack, bên nhận phải truyền tải khung BA Response phản hồi khoảng SIFS sau nhận BAR khung liên hợp khung QoS Data Do trễ giải mã đường nhận mã hóa đường truyền dẫn, có thời gian có sẵn để định vị trạng thái thông tin thích hợp tạo thành đáp ứng BA Điều phần lớn đòi hỏi chip lưu trữ bảng điểm ack xác nhận khối mà trả lại BA Response phản hồi Chức chủ yếu khác chế ack xác nhận khối chức tái tổ hợp tái xếp Tái tổ hợp MSDU hoàn chỉnh chuyển tiếp chúng theo thứ tự đến lớp cao Chức không quan trọng thời gian đòi hỏi đệm lớn cho gói tin lưu trữ trình tái xếp tái tổ hợp thường thực hệ thống lưu trữ giao diện mạng Các quy tắc trạng thái phần không ảnh hưởng đến trình tái xếp tái tổ hợp, giảm yêu cầu tài nguyên giao diện mạng để lưu trữ bảng điểm ack xác nhận khối Tái xếp vùng đệm cần thiết cho phiên ack xác nhận khối từ lưu trữ nhớ máy chủ tương đối rẻ Phần lớn nhớ yêu cầu chip lưu trữ bảng điểm ack nhớ sử dụng lại cho nhiều phiên ack xác nhận khối 69 Các cải tiến thông lượng lớp MAC Hình 3.15 Chức chia nhỏ thông thường cho trình thực ack xác nhận khối tức thời trạm nhận C Quá trình hoạt động ack xác nhận khối phần Khi nhận khung liệu QoS với số thứ tự SN, bên nhận kiểm tra để xem có ghi bảng điểm cho phiên ack xác nhận khối đó, nơi phiên xác định địa truyền (TA) TID Nếu không, sau tạo bảng điểm cho phiên với WinEnd = SN WinStart = WinEnd – WinStart +1, tái sử dụng nhớ từ phiên khác Việc tiếp nhận xác khung liệu ghi chép cách thiết lập bit vị trí đại diện cho SN, tức WinEnd Với khung liệu sau đó: o Nếu SN bên khoảng cửa sổ bảng điểm tại, tức WinStart ≤ SN ≤ WinEnd, bảng điểm ghi lại nhận giá trị đại diện SN 70 Các cải tiến thông lượng lớp MAC o Nếu SN bên khoảng cửa sổ bảng điểm tại, phạm vi nửa không gian trình tự, tức WinEnd [...]... như kĩ thuật sử dụng trong 802.11 và 802.11n Ở chương II, Hoạt động của các kĩ thuật được sử dụng ở lớp MAC trong chuẩn 802.11 và 802.11n sẽ được đi sâu hơn, giúp ta có cái nhìn rõ ràng hơn về chuẩn 802.11 và 802.11n 20 Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n CHƯƠNG II PHÂN LỚP MAC TRONG CHUẨN 802.11n Phân lớp MAC cung cấp địa chỉ vật lý và điều khiển truy nhập kênh giúp cho các trạm nằm trên cùng một mạng... điều khiển trong 802.11 Và theo đó giới thiệu chi tiết về kênh truy nhập và tốc độ truyền 2.1 PHÂN LỚP GIAO THỨC Một vài khái niệm cơ bản về phân lớp giao thức và truyền tin ta có thể xem trong hình 2.1 để có thể hiểu được vài trò của lớp MAC Trong cách phân lớp này, mỗi thực thể, tầng vật lý và lớp MAC, cung cấp các dịch vụ tới các thực thể trong lớp, dữ liệu được truyền giữa các lớp được gọi là đơn vị... thông qua các thông tin điều khiển PDU (protocol data unit) được thêm vào trong quá trình đóng gói dữ liệu qua các tầng Lớp MAC trao đổi các MPDU với các khối ngang hàng và tầng vật lý trao đổi các PPDU với các khối ngang hàng Một ví dụ khác thường thấy trong chuẩn 802.11 là khi các trạm giao tiếp với nhau qua lớp MAC và tầng vật lý trong các thiết bị cũng trên cơ sở các khối này 22 Phân lớp MAC trong... (Service data unit: SDU) Lớp MAC nhận dữ liệu từ lớp LLC và trả lại dữ liệu cho lớp LLC thông qua đơn vị dữ liệu lớp MAC (MAC SDU: MSDU) Tầng vật lý nhận dữ liệu từ lớp MAC và trả lại dữ liệu cho lớp MAC trong một đơn vị dữ liệu tầng vật lý (PHY SDU: PSDU) Vậy một giao thức chính là trung gian để các khối thực thể trong các lớp hay tầng trao đổi dữ liệu và điều khiển thông tin với các khối ngang hàng Sự... 802.11, nó chỉ bao quanh các thiết bị 802.11 và không điều 16 Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n khiển tới DS Tuy nhiên trong thực tế DS thường là một mạng LAN Ethernet (802.3) và chức năng của AP giống như một thiết bị cầu (brigde) Ethernet Vì thế các trạm trong một BSS cũng có thể gửi được địa chỉ MAC vào trong mạng LAN theo phân lớp MAC Trong quá trình phát triển của 802.11n, có ba môi trường... nhận và phụ thuộc theo môi trường Các trạm cần phải liên tục điều chỉnh tốc độ truyền trao đổi thông tin để tối ưu thông lượng - Các trạm hay di chuyển cần các cơ chế quản lý để liên kết với nhau hay tách ra từ các WLAN mà chúng vừa thay đổi vị trí Sau đây trong chương này ta sẽ giới thiệu tổng quan về phân lớp MAC trong 802.11 mà ưu tiên là giới thiệu 802.11n Sau đó giới thiệu về phân lớp giao thức, cách... Hình 2.3 Quét bị động 2.2.2 Dò quét Quá trình dò quét là quá trình một trạm đi tìm một BSS và tượng trưng cho quá trình liên kết với BSS Hai cách quét có thể là quét bị động và chủ động 24 Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n Quét bị động là chỉ xử lý nhận, đó là sự tự tương thích với tất cả các miền Với quét bị động trạm sẽ tìm các khung truyền dẫn Beacon và chuyển các kênh để tìm kiếm các khung truyền... trễ trong tầng vật lý để giải điều chế các khung tin nhận, Xử lý thời gian ở lớp MAC để nhận khung tin và xây dựng hồi đáp, thiết bị truyền khởi động thời gian để gửi hồi đáp Hình 2.12 Thời gian trễ do quá trình xử lý hồi đáp khung ở tầng vật lý và lớp MAC 33 Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n SIFS cũng được dùng để tách riêng các khung trong khi bùng nổ dữ liệu Các trạm đang truy nhập trên đường truyền... chứa hết các loại sóng và các ăng-ten cho các loại 15 Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n sóng 2G, 3G, Bluetooth và một số loại GPS Như vậy một thách thức lớn cho các thiết bị dùng chuẩn 802.11n là làm sao có thể cùng tồn tại với các thiết bị khác chạy theo 802.11a/g… 1.3.3 Môi trường và ứng dụng với 802.11n Tập dịch vụ cơ bản (Basic service set: BSS) là khối kiến trúc cơ bản của một 802.11... bản và trong hình 1.4 chính là BSS 2 và 3 Các BSS cơ sở có thể được liên hệ với nhau thông qua các AP của chúng qua một hệ thống phân phối (Distribution system: DS) Hình 1.4 BSS, DS, ESS Các BSS kết nối với nhau bởi một DS và nó tạo ra một vùng mở rộng gọi là tập dịch vụ mở rộng (Extended Service Set: ESS) Một khái niệm khóa của ESS là các trạm nằm trong một ESS có thể gửi trực tiếp cho nhau qua lớp MAC ... triển kiểm tra Wireless-Fidelity (Wi-Fi) cung cấp logo cho nhà sản xuất vượt qua test Ngày Wi-Fi trở thành từ đồng nghĩa với IEEE 802.11 tổ chức có tên liên minh Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) Liên minh... chất chia sẻ nhờ giao thức CSMA/CA Các mô hình mạng BSS - mô hình có AP máy trạm -, ESS - mô hình mở rộng BSS cho phép nhiều AP máy trạm -, IBSS – mô hình AP mà có máy trạm kết nối trực tiếp với... nối,liên hợp (Aggregation) 54 3.2.1 Liên hợp MSDU (A-MSDU) 55 3.2.2 Liên hợp MPDU (A-MPDU) 56 3.2.3 Móc nối PSDU (A-PSDU) 59 3.3 Xác nhận khối (Block Acknowledgement)