AWIRELESS LAN – LỚP CON MAC VÀ BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ CƠ CHẾ CSMA/CA

AWIRELESS LAN – LỚP CON MAC VÀ BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ CƠ CHẾ CSMA/CA /NGUYỄN VĂN SĨ ; NGHD : PGS.TS VƯƠNG ĐạO VY PHẦN1 KIẾN TRÚC LAN KHÔNG DÂY(WLAN) LAN không dây hệ thống truyền thông mềm dẽo hoạt động LAN mở rộng thay cho LAN truyền thống phạm vi nhà công sở Dùng sóng điện từ, WLAN truyền tiếp nhận liệu không gian, tối thiểu việc sử dụng cable truyền tín hiệu WLAN kết hợp truyền nhận liệu người dùng di động, với cấu hình đơn giản ta có LAN động Ở cấu hình WLAN điển hình, thiết bị có chức phát nhận gọi điểm truy cập(AP:Access Point), nối với mạng có dây từ vị trí cố định cable Ethernet chuẩn Một điểm truy cập hổ trợ nhóm nhỏ người sử dụng phạm vi hoạt động khoảng vài trăm mét trời Anten gắn với điểm truy cập đặt vị trí cao cần thiết để thu tín hiệu CHƯƠNG CÁC CẤU TRÚC LIÊN KẾT WLAN Trong mô hình WLAN, theo quan điểm khác phân chia thành cấu trúc sau : • Vật lý (đơn ô đa ô) • Lôgíc (Ad- Hoc infrastructure) • Liên kết (độc lập giao diện mạng có dây) • MAC (phân tán tập trung) 1.1 Cấu trúc WLAN theo quan điểm Logic 1.1.1 Chế độ infrastructure Chế độ infrastructure bao gồm AP kết nối với hệ thống phân tán, gồm dạng sau : BSS (Basic Service Set) AP cung cấp chức cầu nối nội hạt cho BSS Tất trạm không dây truyền thông với AP mà AP nối với LAN có dây khung liệu truyền tiếp nhận AP Cấu hình gọi Infrastructure BSS ESS (Extended Service Set) ESS hệ thống nhiều BSS, nơi mà AP truyền thông với làm tăng khả truyền liên tiếp từ BSS đến BSS khác để trạm không dây dễ dàng di chuyển BSS 1.1.2 Chế độ Ad - Hoc BSS độc lập (independent BSS – IBSS) ngang hàng (Peer - to – peer): Các trạm không dây truyền thông trực tiếp với nhau, trạm không truyền thông với trạm khác phạm vi giới hạn Không có AP IBSS, tất trạm phải phạm vi trạm khác chúng truyền thông trực tiếp với 1.2 Cấu trúc đơn ô đa ô WLAN xây dựng hình thức nhiều ô sau • Đơn ô • Đa ô • Chồng lấp 1.2.1 Đơn ô (single Cell Wireless LAN) WLAN đơn ô bao phủ vùng không gian tương đối đủ WLAN đơn ô đòi hỏi phải có NIC không dây để liên kết mạng mà không cần trang bị điểm truy cập, dễ dàng tạo nên WLAN với trang bị linh động Bất lúc hai nhiều tiếp hợp PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) phạm vi hoạt động, chúng thiết lập mạng ngang hàng trang bị cho máy tính xách tay Nó cho phép thiết lập mạng Ad – Hoc cho người dùng 1.2.2 Đa ô Có hai cách liên kết ô : Các ô kết nối với LAN thông qua cầu nối không dây WB(Wireless Bridging) Các ô kết nối với Ethernet LAN thông qua điểm truy cập : Cầu có dây, điểm truy cập kết nối với đường trục Ethernet LAN thông qua cáp đơn Chức điểm truy cập giống cầu nối mạng đơn ô LAN có dây Cấu hình WLAN lý tưởng phụ thuộc chủ yếu vào nhu cầu người dùng địa lý Nếu có nhóm tương đối nhỏ mà yêu cầu khả kết nối không dây với trực tiếp đơn ô thực liên kết Nếu số ngưòi dùng trải khắp nơi phải cần đến cấu hình đa ô Trong hai trường hợp, cần cầu nối để hỗ trợ người dùng truy cập đến tài nguyên sở hạ tầng có dây 1.2.3 Chồng lấp ô Khi vùng nhà thuộc phạm vi cho phép nhiều điểm truy cập, ô vùng bao phủ thiết kế có chồng lấp Mỗi trạm không dây tự động thiết lập liên kết tốt với điểm truy cập 1.2.4 Sự di chuyển ô Ngưòi sử dụng có trạm di động di chuyển tự ô chồng lấp, trì liên kết với mạng Khả di chuyển xung quanh khu không dây gọi “Roaming” Roaming liên lạc di động, tức là, phiên làm việc trì di chuyển từ ô tới ô Một trạm thực thi khả di động “lựa chọn” điểm truy cập vùng để cung cấp tín hiệu suốt CHƯƠNG IEEE 802.11-TIÊU CHUẨN HOÁ MẠNG KHÔNG DÂY 2.1 Giao thức CSMA/CA Hai chức cung cấp phân lớp MAC truy cập kênh đa truy cập Trong WLAN, điều kiện riêng tính chất kênh không dây, có thêm nhiều giao thức địch vụ phát triển Tuy giao thức WLAN gọi CSMA/CA để nhớ thủ tục truy cập kênh dùng đa truy cập cảm nhận sóng mang với tránh xung đột Nguyên lý CSMA/CA lắng nghe trước phát biểu cạnh tranh Đây chế truyền thông không đồng (hướng không kết nối), cung cấp dịch vụ hiệu không bảo đảm băng thông độ trễ Đây thuận lợi chính, phù hợp cho giao thức mạng TCP/IP, thích hợp tốt với điều kiện truyền thay đổi có tính kháng nhiễu cao 2.1.1-Cảm nhận môi trường Giao thức CSMA hoạt động sau: Một trạm có liệu muốn truyền cảm nhận môi trường, môi trường bận trì hoãn việc truyền đến thời gian sau, môi trường tự trạm phép truyền Loại giao thức hiệu môi trường không tình trạng tải nặng, cho phép trạm truyền với độ trễ tối thiểu Trường hợp trạm cảm nhận môi trường tự định truyền ngay, truyền thời điểm xung đột xảy 802.11 sử dụng chế tránh xung đột với yêu cầu xác nhận sau : Một trạm muốn truyền cảm nhận môi trường, môi trường bận trì hoãn Nếu môi trường tự khoảng thời gian DIFS(Distributed Inter Frame Space) trạm phép truyền, trạm tiếp nhận kiểm tra CRC gói nhận gởi gói xác nhận (ACK) Biên nhận xác nhận cho nơi truyền biết xung đột xuất Nếu nơi truyền liệu không nhận xác nhận, truyền lại phân đoạn thu xác nhận hủy truyền sau số lần truyền lại cho trước không thành công Cơ chế gọi phương thức truy cập hay bắt tay hai bước Để giảm xung đột khắc phục vấn đề “trạm ẩn” chuẩn đưa sơ đồ bắt tay bốn bước Sơ đồ mô tả sau : Sau cảm nhận môi trường, môi trường tự khoảng thời gian DIFS ra, trạm truyền trước gói điều khiển ngắn goi RTS (Yêu cầu gởi) chứa địa nguồn, đích, khoảng thời gian giao dịch sau (Data ACK tương ứng), trạm đích trả lời (nếu môi trường tự do) gói điều khiển đáp lại gọi CTS (Xác nhận để gởi) chứa thông tin khoảng thời gian tồn Sau nhận gói CTS trạm truyền gởi gói liệu nhận lại xác nhận (ACK) từ trạm nhận gởi tới 2.1.2-Cảm nhận sóng mang ảo Để giảm xung đột hai trạm chúng nghe lẫn nhau, chuẩn 802.11 định nghĩa chế cảm nhận sóng mang ảo Cơ chế chủ yếu thiết lập cập nhật Véc tơ cấp phát mạng (NAV) cho trạm nghe gói truyền kênh (gói Data phương thức truy cập gói RTS hay CTS sơ đồ “bắt tay bốn bước”) Trạm cập nhật NAV chúng giá trị NAV lớn giá trị NAV trạm đích khung gởi đến Chuẩn 802.11 cho phép gói ngắn truyền mà không dùng TS/CTS độ dài gói nhỏ ngưỡng RTS (RTSThreshold) 2.1.3 Sự phân đoạn kết hợp Môi trường sóng vô tuyến có tỉ lệ lỗi cao cần có truyền lại liệu mức MAC để tránh gói liệu Nếu gói liệu truyền chứa lỗi, node cần truyền lại toàn gói Nếu tỉ lệ lỗi cao gói có kích thước lớn, gặp trạng thái mà xác suất lỗi gần 1, nhận gói Do vài loại gói phải dùng chế phân đoạn Các MPDUs có phân đoạn MSDU MMPDU truyền đôc lập với xác nhận (ACK) riêng (kiểm tra truyền lại cách độc lập cần thiết) Điều thừa nhận truyền lại thực phân đoạn tốt MSDU MMPDU Những đoạn MSDU MMPDU đơn gởi trình CFP khung riêng tuân theo qui luật thủ tục truy cập môi trường Biểu đồ sau mô tả khung MSDU chia thành MPDUs 2.2 Tránh xung đột Cùng với chức cảm nhận môi trường, NAV phương thức CSMA dùng để tránh xung đột Tương tự phương pháp truy cập bản(dùng ACK), bắt tay RTS/CTS- phương thức xâm nhập môi trường, sử dụng để tránh xung đột Tuy nhiên với cách CSMA/CA giải hoàn toàn xung đột kênh dùng chung Ví dụ : Như mô tả hình H2.1, trạm tiếp nhận phải chờ khoảng thời gian gọi khoảng khung (IFS) trước truyền khung CTS để tránh truyền khung không phù hợp Để tránh xung đột cần phải dùng thêm số chế sau: 2.2.1 Khoảng không gian khung (IFS- InterFrame Spaces) Khoảng cách khung gọi IFS, bốn IFS khác mức ưu tiên loại khung khác truy cập môi trường không dây, chúng xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài Hình H2.3 vài quan hệ SIFS khoảng không gian ngắn khung (Short IFS) PIFS khoảng không gian khung kết hợp điểm PCF DIFS khoảng không gian khung kết hợp phân phối DCF EIFS khoảng không gian khung mở rộng Sự khác biệt IFS không phụ thuộc vào tốc độ bit trạm Thời gian IFS xác định thời gian khe môi trường xác định từ thuộc tính lớp vật lý DIFS thời gian khe lớn PIFS, PIFS lớn SIFS Các loại IFS Short IFS (SIFS) SIFS IFS nhỏ nhất, có mức ưu tiên cao nhất, sử dụng cho khung ACK, khung CTS, MPDU từ vị trí thứ hai trở nhóm phân đoạn trạm trả lời cho thăm dò PCF Nó sử dụng PC cho loại khung suốt khoảng thời gian không cạnh tranh CFP(contention-free period) SIFS thời gian từ lúc kết thúc tín hiệu cuối khung trước lúc bắt đầu tín hiệu thứ preamble khung xem xét không gian truyền PCF IFS (PIFS) PIFS dùng cho trạm hoạt động PCF để thu quyền ưu tiên xâm nhập môi trường vào lúc bắt đầu giai đoạn không cạnh tranh DCF IFS (DIFS) DIFS trạm DCF dùng để truyền khung liệu (MPDUs) khung quản lý (MMPDUs) Nói chung DIFS dùng cho trạm bắt đầu truyền Extended IFS (EIFS) EIFS kết thúc xâm nhập môi trường bình thường(dùng DIFS, quay lui cần) tiếp tục theo sau việc tiếp nhận khung EIFS dùng để kết thúc giai đoạn xung đột hay trạng thái sai 2.2.2 Thuật toán Quay lui mũ nhị phân (BEB-Truncated Binary Exponential Backoff algorithm) Bất chấp nhân tố trình bày trên, xung đột xuất cảm nhận đồng thời truyền gói có mức ưu tiên hay xác nhận khoảng thời gian qui định Trong trường hợp trạm chờ khoảng thời gian trước bắt đầu cảm nhận lại môi trường, thời gian gọi thời gian quay lui Thời gian quay lui kiểm soát tự động thuật toán quay lui Qui luật hoạt động giao thức WLAN mô tả sau: Ý tưởng phía sau việc thiết kế thuật toán BEB trạm bắt đầu truyền lại cách linh động Khi trạm trải qua xung đột, giá trị quay lui chọn khe sau cho việc truyền lại tăng luỹ thừa để giảm xung đột tương lai Thuật toán truyền lại BEB áp dụng để chọn khoảng thời gian quay lui ngẫu nhiên sau: Mỗi trạm thiết lập đồng hồ quay lui (Backoff timer) theo khoảng thời gian quay lui ngẫu nhiên đưa vào trạng thái quay lui Khoảng thời gian quay lui ngẫu nhiên giá trị độ lớn cửa sổ canh tranh CW(Contention Window : cửa sổ thời gian mà cửa sổ trạm phép cạnh tranh để giành quyền truyền), CW nhân đôi sau lần trạm xảy xung đột CWmax Nếu trạm truyền thành công, CW trở giá trị CWmin Thời gian quay lui trở [0, CWmin] Để tránh CW phát triển lớn hay thu lại nhỏ, hai giới hạn định nghĩa :CWmin CWmax CW min(2.CW, CWmax) xảy xung đột truyển thành công CW CWmin Đồng hồ quay lui giảm cho khe im lặng, ngừng kênh bị cảm nhận bận, hoạt động lại kênh chuyển sang trạng thái im lặng giữ trang thái im lặng khoảng thời gian lớn khoảng thời gian DIFS Khi đồng hồ quay lui tiến đến khung liệu truyền Đơn vị cửa sổ cạnh tranh thời gian khe, thời gian khe qui định theo thời gian kênh trống, thời gian truyền, thời gian chuyển trạng thái thiết bị thu phát thời gian xử lý lớp MAC Thời gian khe định nghĩa theo cách: trạm có khả xác định phải có trạm khác truy cập môi trường vào lúc bắt đầu cuả khe trước đó(điều làm giảm xác suất xung đột) Giá trị thời gian khe theo chuẩn 802.11 môi trường vật lý khác cho bảng B2.1 Như vậy, thuật toán BEB cần phải thực trường hợp sau Trước gởi gói thứ nhất, trạm cảm nhận môi trường bị bận Sau lần truyền lại gói Sau truyền thành công Trường hợp không thực trạm định truyền gói môi trường tự khoảng thời gian lớn thời gian DIFS Từ vấn đề trình bày CSMA/CA, IFS, BEB mô hình kịch hoạt động giao thức CSMA/CA sau : Hoạt động DCF không dùng RTS/CTS Tc Ts H2.5 Kịch hoạt động DCF 802.11 RTS/CTS Do trạm cần phải có thời gian quay lui để quyền truyền (đồng hồ backoff đếm lùi đến giáFluid trị chunk 0) EIFS để kết thúc giai đoạn xung đột nên khoảng thời gian xung đột Tc= Idle slots + Data + EIFS Tương tự, trạm cần phải có thời gian quay lui để quyền truyền, sau tiếp nhận khung khoảng SIFS trạm nhận gởi ACK truyền bắt đầu sau khoảng DIFS nên khoảng thời gian truyền thành công Ts : Ts = Idle slots + Data + SIFS + ACK + DIFS Hoạt động DCF có RTS/CTS H2.6 Kịch hoạt động DCF 802.11 có RTS/CTS Ở bắt tay bốn bước, RTS-CTS dùng để chiếm nên có : Khoảng thời gian xung đột Tc= Idle slots + RTS + EIFS Khoảng thời gian truyền thành công Ts= Idle slots + RTS + 2SIFS + CTS + Data + SIFS + ACK + DIFS Hoạt động phân đoạn H2.7 Kịch hoạt động phân đoạn 2.3 Bài toán trạm ẩn 2.3.1 Mô tả trạm ẩn Vấn đề node ẩn tiếng mạng không dây Hai node mạng truyền thông cho node thứ ba truyền cho giới hạn mặt vật lý hay không gian hình thành cặp node ẩn Sự dịên node ẩn gây nên suy giảm nghiêm trọng hiệu suất mạng [34] tính công node việc truy cập môi trường vị trí node bao hàm đặc quyền truyền khác Nguồn gốc vấn đề trạm(ẩn) không phát tồn truyền khác cho môi trường tự có khả truyền Ví dụ Node A, node B truyền thông C A với node C, không truyền thông với Do C trả lời A B truyền đến C (do B không nghe truyền B A) gây nên xung đột Xung H2.8 Vấn đề nút ẩn đột làm cho hai trạm trì hoãn việc truyền lại môi trường cảm nhận tự lần Số lần truyền lại mạng có diện node ẩn không xác định, số trạm ẩn mạng tăng hiệu suất thông lượng mạng giảm nghiêm trọng 2.3.2 Bắt tay bốn bước RTS/CTS trạm ẩn CSMA/CA CSMA/CA chế cảm nhận sóng mang vật lý bắt tay bốn bước RTS/CTS kết hợp với cảm nhận sóng mang ảo thực tốt nhiệm vụ tránh xung đột kênh dùng chung, chế CSMA/CA giải toán trạm ẩn mô tả hình H2.10 Tuy B không nghe truyền A, phát gói CTS C, thiết lập NAV để trì hoãn R Phạm vi A A Xung C Xung Bắt tay C C A B B Gói thứ Góiđến Gói Cảm nhận Gói Góiđến B trì hoãn truyền H2.10 Bắt tay bốn bước RTS/CTS trạm ẩn CSMA/CA 10 truyền từ A đến C kết thúc Khi C gởi gói CTS B gởi gói RTS lúc dẫn đến gói CTS, việc giải toán trạm ẩn xem thất bại 2.4 Kiến trúc lớp MAC Chuẩn IEEE 802.11 mạng không dây bao gồm hai lớp : điều khiển việc truy cập môi trường(MAC) lớp Vật lý(PHY) Chi tiết kỹ thuật lớp vật lý thể dải phổ không quyền tần số 2,4 GHz, phần cứng sử dụng chung kỹ thuật trải phổ trực tiếp(Direct sequence spread spectrum : DSSS) Chuẩn lớp MAC tương tác với ba lớp vật lý (tất chúng hoạt động Mbit/s) : Trải phổ nhảy tần(FH) Trải phổ trực tiếp (DS) Phổ hồng ngoại (IR) 802.2 802.11 MAC FH DS IR Lớp liên kết Dữ liệu Lớp VẬT LÝ H2.11 Cấu trúc phân lớp 802.11 Ngoài chức thường thực cho lớp MAC, MAC 802.11 thực chức khác liên quan cho giao thức lớp trên, phân đoạn, truyền lại gói xác nhận Kiến trúc lớp MAC bao gồm hai chức kết hợp bản: chức kết hợp phân bố DCF(Distributed Coordination Function) chức kết hợp điểm PCF (Point Coordination Function), chức định nghĩa phương thức hoạt động cho trạm muốn thâm nhập môi trường không dây Chức kết hợp (Coordination Function) định nghĩa chức định trạm BSS (Basic Services Set) phép truyền hay nhận phân đoạn đơn vị liệu giao thức lớp MAC(MPDUs) môi trường không dây Kiến trúc phân lớp MAC mô tả theo mô hình sau (hình H2.12) Giao thức lớp MAC hoạt động mode DCP PCF DCF phương thức bắt buộc cho tất trạm đặt phần thấp kiến trúc MAC Chức DCF dựa kỹ thuật truy cập 11 ngẫu nhiên sử dụng truyền không đồng có thời gian giới hạn rộng Chuẩn 802.11 qui định thuật toán truy cập CSMA/CA cho mức PCF đặt DCF thuật toán truy cập cho mức dựa việc thăm dò vòng từ điểm truy cập, nghĩa truy cập xác định Nhờ vào kết hợp điểm (PC) có điểm truy cập(AP) trạm thực thăm dò để truy cập cạnh tranh-tự đến kênh 2.4.1 Chức kết hợp phân bố DCF(Distributed Coordination Function) Giao thức truy cập môi trường DCF, cho phép dùng chung môi trường cách tự động lớp vật lý tương thích thông qua việc dùng CSMA/CA thời gian quay lui ngẫu nhiên sau điều kiện môi trường bận Hơn nữa, tất dòng truyền đến đích dùng xác nhận dương (khung ACK), trạm gởi lập kế hoạch truyền lại Yêu cầu cho dịch vụ cạnh tranh - tự PCF Chức kết hợp điểm (PCF) Dùng cho dịch vụ cạnh tranh cho PCF MAC mở rộng Chức kết hợp phân bố (DCF) không tiếp nhận ACK H2.12 Kiến trúc lớp MAC (Cung cấp dịch vụ PCF qua DCF) 2.4.2 Chức kết hợp điểm PCF (Point Coordination Function) MAC IEEE 802.11 kết hợp phương pháp truy cập tuỳ ý gọi PCF thường dùng mạng có cấu hình 12 infrastructure Phương pháp truy cập dùng kết hợp điểm PC (Point Coordinator) hoạt động điểm truy cập BSS, qui định trạm có quyền truyền Hoạt động PCF yêu cầu thêm kết hợp, không chuẩn này, phép tăng thêm hoạt động trường hợp có nhiều PCF BSS hoạt động kênh, không gian vật lý trùng PCF dùng chế cảm nhận sóng mang ảo trợ giúp chế ưu tiên truy cập PCF phân bố thông tin truy cập bên khung quản lý Beacon để giành việc điều khiển môi trường cách xác lập véc tơ cấp phát mạng trạm Hai mode kết hợp hoạt động mạng cấu trúc gọi superframe: suốt phần đầu superframe, mạng hoạt động mode DCP cho phép truy cập ngẫu nhiên Khi chu kỳ cạnh tranh kết thúc điểm truy cập-gọi kết hợp trung tâm - chiếm giữ môi trường chu kỳ không cạnh tranh bắt đầu PHẦN BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ CƠ CHẾ CSMA/CA Theo IEEE802.11, CSMA/CA giao thức chức kết hợp phân phối DCF Vì việc nghiên cứu chế CSMA/CA quan tâm đến hoạt động DCF lớp MAC 802.11 Có ba vấn đề nhiều người quan tâm Vai trò CWmin- CWmax hoạt động BEB? Khuyết điểm BEB cách khắc phục(giải vấn đề truyền thông công nút)? Vai trò bắt tay bốn bước RTS/CTS toán trạm ẩn việc cải tiến Đánh giá hiệu suất DCF dựa mẫu đề nghị Hiệu mẫu toán học theo phương thức chuyển mạch gói Dựa việc xem xét, phân tích số công trình nghiên cứu, làm rõ vấn đê nêu CHƯƠNG 13 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THUẬT TOÁN QUAY LUI (BEB) Sự thành công BEB phụ thuộc vào khoảng dừng lùi node mạng, tức phụ thuộc vào giá trị khe thời gian độ lớn khoảng dừng lùi node truyền gói Khe thời gian tham số hệ thống có giá trị không đổi theo môi trường vật lý dùng, nên để cải thiện hiệu suất BEB nhiều thuật toán quan tâm đến vấn đề thay đổi độ lớn khoảng dừng lùi cách điều chỉnh giá trị CWmin làm giảm khoảng dừng lùi truyền thành công Nhiều công trình nghiên cứu tiếp cận theo cách nhằm nâng cao hiệu suất mạng [5], [10], [13], [8], [24], [17], [12], [15] ví dụ : I.Aad, Q Ni cộng [15] đưa kế hoạch giảm dần CW sau : CW max ( CW/2, CWmin) sau lần truyền thành công CW min(2.CW, CWmax) sau lần truyền không thành công Tương tự Qiang Ni cộng [12] cải tiến BEB theo kế hoạch giảm dần CW CW max ( δ.CW, CWmin) sau lần truyền thành công CW 2CW sau lần truyền không thành công Với δ hệ số giảm dần cố định khoảng (0,1) Với sơ đồ hiệu suất mạng cải thiện tốt dùng phương pháp truy cập hiệu với bắt tay bốn bước ( đặc biệt δ= 0.5) [5] dựa mẫu Bianchi[22] tính xác suất trạng thái kênh im lặng, bận, truyền thành công cho gói truyền lại, xung đột quay lui cực đại để tạo mẫu Do quan tâm đến trạng thái tạm dừng thuật toán (trạng thái bận mà mẫu Banchi[22] bỏ qua) nên hiệu suất thu tốt Các công trình nâng cao hiệu suất mạng chưa quan tâm đến tính công bằng(fairness-vài node đạt thông lượng cao node khác) BEB Sơ đồ BEB tính công node canh tranh BEB xác lập lại cửa sổ canh tranh CW người gửi thành công thành CWmin node khác tiếp tục giữ sổ canh tranh lớn Vì làm giảm 14 hội chiếm kênh chúng chi phối kênh việc truyền thành công Hiệu suất cao độ trễ thấp hai thông số thuật toán quay lui tốt tính công trạm canh tranh phải xét đến Yếu tố ảnh hưởng lớn đến thông lượng độ trễ mạng, đặc biệt số node hoạt động mạng tăng cao Trong thiết kế, người ta tránh thuật toán có thông lượng kênh cao, độ trễ thấp tính công Các vấn đề liên quan đến hiệu suất, độ trễ truyền tính công nhiều người quan tâm số công trình vấn đề công bố Có thể xem xét khái quát số công trình bổ sung cho BEB sau: 3.1 Thuật toán MILD( Multiplicative Increase and Linear decrease) Node truyền thành công có giá trị CW theo mức cạnh tranh vùng cục CW chứa gói truyền Mỗi node nghe lỏm truyền thành công copy CW trạm truyền thành công thành giá trị CW cục Hoạt động sơ đồ MILD mô tả phương trình : CW ← (1.5 x CW, CWmax) xảy xung đột CW ← CWpacket nghe gói truyền thành công CW ← max (CW - 1, CWmin) truyền thành công CWpacket giá trị khoảng quay lui chứa gói truyền thành công mà node nghe lỏm Theo chế nhận thấy việc tăng kích thước phần tiêu đề gói RTS - phải thêm trường điều khiển phụ chứa khoảng quay lui, sơ đồ MILD chuyển chổ giá trị CW vùng có mức cạnh tranh khác đến mức CW mô tả cách xác mức cạnh tranh thật vùng này(vì làm giảm thông lượng kênh) [13] 3.2 Thuật toán LMILD (Linear/Multiplicative Increase and Linear Decrease) Trong thuật toán LMILD, node có xung đột gói RTS tăng CW lên mc lần Bất kỳ node nghe xung đột tăng CW Lc đơn vị (Slot) Khi truyền RTS thành công xảy ra, tất node 15 (bao gồm người gởi, người nhận, node lân cận nghe lỏm) giảm CW ls đơn vị Vì hoạt động thuật toán LMILD tổng quát hoá sau: CW ← (mc.CW, CWmax) xảy xung đột CW ← (CW + lc, CWmax) nghe lỏm có xung đột CW ← max (CW - ls, CWmin) trải qua hay nghe thành công Theo sơ đồ LMILD node gởi bị lỗi tăng CW nhiều lần node lân cận giảm CW tuyến tính Khi truyền gói RTS hay Data thành công node giảm CW cách tuyến tính Thông số lc (ls) cho phép node không xung đột tác động lại gói xung đột (truyền thành công) kênh dùng chung Trị số mc, lc điều khiển tăng nhanh cửa sổ cạnh tranh node có xung đột gói Tương tự trị số ls cho phép node giảm CW truy cập kênh thành công Các giá trị tính từ sơ đồ LMILD a) Cửa sổ cạnh tranh cố định tối ưu CW* = 5.1 x N b) Giá trị (Mc, Ls, Lc) tốt cho hiệu suất tính công :(2,2,6) (với Cmin = 15 Cmax = 1023) Trên sở cửa sổ cạnh tranh tối ưu CW*=5.1*N ( thật từ giá trị CW*/N từ 5-18), [24] đưa (Mc, Ls, Lc) để sơ đồ LMILD đạt thông lượng tính công cao Kết mô thể hình H3.2 bảng B3.1 cho thấy giá trị (2,2,6) tốt (2,1,2) 0.12 (2,1,6) 0.13 (2,2,4) 0.71 (2,2,6) 0.64 (2,2,8) 0.59 MILD 0.75 BEB 0.58 B3.1 Chỉ số công FI sơ đồ LMILD sơ đồ MILD, BEB 16 H3.2 So sánh thông lượng sơ đồ LMILD khác Trong bảng B3.1, so sánh số công FI(Fairness Index) sơ đồ : LMILD với giá trị khác nhau, MILD BEB DCF IEEE 802.11 với N=10 Giá trị FI tỉ số số gói nhỏ gởi node node gởi gói số gói lớn gởi node node gởi gói, số FI dùng để biểu thị tính công node hoạt động kênh có tác động thuật toán dừng lùi Hiển nhiên, mạng hoàn toàn công bằng, giá trị FI Nhìn lại hình H3.2 bảng B3.1, thấy giá trị (2,1,6) cho thông lượng cao tính công thấp Trong sơ đồ này, CW tất node quản lý động có giá trị gần với giá trị CW tối ưu, điều làm tăng thông lương mạng có số nút cạnh tranh cố định cách đáng kể Ở hoạt động DCF lớp MAC 802.11, hiệu suất MLILD 87% thông lượng cực đại có được, tăng 25% so với BEB số lượng mạng lớn(>=100)[24] hiển nhiên tính công vượt trội So với MILD tính công LMILD thấp dùng chế copy CW Có thể mô tả kết luận đồ thị H3.3 Sơ đồ LMILD chiếm ưu so với sơ đồ khác số node mạng lớn (N>=100) 17 H3.3 So sánh hiệu suất MILD, LMILD BEB 3.3 Thuật toán Quay lui cảm nhận (Sensing Backoff Algorithm : SBA) Thuật toán hoạt động dựa chế cảm nhận- node cảm nhận trạng thái kênh để điều chỉnh khoảng quay lui nó, thuật toán quay lui cảm nhận SBA Hoạt động sơ đồ SBA mô tả sau CW ← max(α.CW, CWmax) cho người gởi việc truyền bị lỗi CW ← max(CW - β,CWmin) cho node lân cận cảm nhận gói truyền thành công CW ← max(Ф.CW,CWmin) cho người gởi người tiếp nhận truyền thành công Bộ giá trị (α, β, φ) = (1.2, 0.8, 0.93) CHƯƠNG4 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ RTS/CTS Dùng RTS/CTS, toán trạm ẩn thường xuất trạm tiếp nhận gởi đáp lại gói điều khiển CTS Ảnh hưởng vùng nhiễu lớn làm tác dụng RTS/CTS IEEE802.11 tự xếp đường truyền với trợ giúp RTS/CTS 4.1 Ảnh hưởng ngưỡng RTS IEEE 802.11 Bằng mô tìm RT từ đến 175 hiệu suất mạng cao khác biệt Ngược lại, RT lớn tải nặng làm giảm hiệu suất mạng 18