Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thong tin trên đường

Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu có hƣớng dẫn Ts Phạm Văn Bình, đƣợc xuất phát từ yêu cầu phát sinh công việc để hình thành hƣớng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc kết đƣợc trình bày luận văn thu đƣợc trình nghiên cứu trung thực chƣa đƣợc công bố Hà Nội, tháng 10 năm 2013 Tác giả luận văn Trần Thị Nhài Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ truyền tin đƣờng dây điện lực (Power Line Communication – PLC) đƣợc thực từ lâu số nƣớc giới Ở Việt Nam, công nghệ đƣợc áp dụng kết đạt đƣợc chƣa cao, dừng lại mức truyền liệu đo đạc nghành điện Sở dĩ nhƣ mạng lƣới điện nƣớc ta ban đầu đƣợc thiết kế cho mục đích truyền thông, chất lƣợng đƣờng dây kém, thiếu tính quy chuẩn Đề tài em “nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC)” Dƣới dẫn dắt bảo phƣơng hƣớng thực công việc cách tận tình thầy hƣớng dẫn, em tiến hành nghiên cứu lớp MAC mạng PLC, từ tham khảo cách thức xây dựng lớp MAC dự án Linky – dự án nhằm triển khai mạng điện kế thông minh Pháp, sau em tiến hành mô mạng nhằm tối ƣu thông số đề xuất giới hạn hoạt động mạng Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Văn Bình – Trƣởng môn mạch xử lý tín hiệu – Khoa Điện Tử Viễn Thông – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trong trình làm luận văn, em đƣợc TS Phạm Văn Bình tận tình giúp đỡ quan tâm, nhƣ cung cấp tài liệu quý để em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể giảng viên Khoa Điện Tử Viễn Thông – ĐH Bách Khoa Hà Nội giảng dạy trang bị cho em kiến thức tảng suốt trình học tập Khoa Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) TÓM TẮT Hiện lĩnh vực truyền thông phát triển, phƣơng tiện truyền dẫn nhƣ cáp quang, cáp đồng trục, wireless việc sử dụng dây tải điện phƣơng tiện truyền dẫn không phần hiệu Công nghệ truyền thông PLC (Power Line Communication) công nghệ sử dụng mạng lƣới đƣờng dây cung cấp điện cho mục đích truyền tải thông tin nhằm tiết kiệm chi phí đầu tƣ Tuy giới, công nghệ có từ lâu nhƣng Việt Nam ứng dụng dừng lại mức khiêm tốn Nhiệm vụ em nghiên cứu giao thức lớp MAC mạng truyền thông PLC với ứng dụng đo lƣờng, giám sát điều khiển thiết bị điện công nghiệp Ứng dụng yêu cầu cách thức quản lý đơn giản, cho phép áp dụng bảo mật, độ ổn định cao; điều kiện tốc độ bit thấp, kích thƣớc gói nhỏ, quy mô mạng không lớn Qua trình nghiên cứu nhiều mô hình mạng, em xây dựng đƣợc giao thức phù hợp với ứng dụng Dựa kết mô mạng PLC đơn giản với giao thức xây dựng, Em đề nghị cấu hình phù hợp mang tính ổn định cao dựa thông số lớp vật lý, yêu cầu từ lớp ứng dụng Nghiên cứu đƣợc áp dụng cho phép việc quản lý thiết bị, đƣờng truyền tiến trình truyền diễn thuận lợi Nó có vai trò kết nối lớp ứng dụng (đo lƣờng điện tử) lớp vật lý (PLC), module khác dự án đo lƣờng điều khiển sử dụng đƣờng dây điện hạ áp Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) SUMMARY Nowadays, with the rapid development of the field of information transmission, scientists are researching Power Line Communication (PLC) to make use of the greatest existing network: the power line grid This technology enables information to travel through the low-voltage power line, thus saving much budget on infrastructure Although in Europe, especially in France, the system has been widely deployed; in Vietnam, due to many setbacks, the application of PLC is very limited Our goal is to research a Medium Access Control (MAC) protocol suit for PLC-based network, with the specific applications of metering, monitoring and controlling Those applications require simple management methods, high security and stability; providing a low-rate physical layer in Vietnam After studying many network models, I have built a MAC protocol suit that meets the requirement and is tested in simulation I have also proposed a configuration for this suit, which can be used as reference for manufacturers or network service provider when designing PLC networks for other purposes This research if applied would allow the management of devices, channels and the secured transmission process It will connect the researched physical layer with the desired application of metering, monitoring and controlling: two others modules of the Smart Grid project Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU 11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 12 PHẦN MỞ ĐẦU 14 CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 15 1.1 Giới thiệu 15 1.2 Mô tả chung mạng truy nhập PLC 18 1.2.1.Cấu trúc mạng PLC 18 1.2.2.Các phần tử mạng PLC 19 1.2.3.Topo mạng 22 1.2.4.Một số hạn chế việc truyền thông tin đƣờng dây điện lực 23 CHƢƠNG LỚP MAC TRONG MẠNG PLC 25 2.1 Tổng quan lớp MAC 25 2.1.1 Nhiệm vụ lớp MAC 25 2.1.2.Các đặc điểm lớp MAC 26 2.1.3.Các yêu cầu lớp MAC 27 2.2.Các giao thức sở lớp MAC 28 2.2.1.Giao thức cạnh tranh 31 2.2.1.1.Giao thức Aloha 31 2.2.1.2.Các chế giải xung đột 33 2.2.1.3.Họ giao thức CSMA 36 2.2.1.4.Giao thức ISMA 43 2.2.2.Giao thức phán xử 44 2.2.2.1.Giao thức Token-passing 44 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) 2.2.2.2.Giao thức Polling 46 2.2.2.3.Giao thức lai ghép 47 2.2.2.4.Giao thức Reservation 48 2.2.3.Bảng so sánh giao thức 49 2.3.Kết luận chƣơng 52 CHƢƠNG 3.` ỨNG DỤNG LỚP MAC TRONG DỰ ÁN LINKY 53 3.1.Giới thiệu dự án 53 3.2.Chức lớp MAC dự án 53 3.3.Các loại khung lớp MAC 54 3.3.1 Định dạng khung MAC chung 54 3.3.2.Khung Beacon 59 3.3.3.Khung Data 63 3.3.4.Khung Acknowledgment 64 3.3.5.Các khung MAC Command 64 3.4.Các tiến trình thời gian 75 3.4.1.Khởi tạo mạng PAN 75 3.4.2.Thực quét kênh Active Scan 77 3.4.3.Thiết bị gia nhập mạng PAN 79 3.4.4.Truyền Data 80 3.4.5.Đánh giá chất lƣợng kênh truyền 82 3.4.6.Thiết bị rời khỏi mạng PAN 85 3.5.Truy nhập kênh mức ƣu tiên 87 3.5.1.Truy nhập kênh sử dụng thuật toán CSMA-CA 87 3.5.2.Mức ƣu tiên 89 3.6.Hằng số thuộc tính PIB lớp MAC 89 3.6.1.Các số lớp MAC 89 3.6.2.Các thuộc tính PIB lớp MAC 90 3.7.Kết luận chƣơng 93 CHƢƠNG MÔ PHỎNG 94 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) 4.1.Bài toán mô 94 4.1.1.Mục đích 94 4.1.2.Điều kiện ban đầu 94 4.1.3.Các tiêu chí đánh giá mẫu mô 95 4.2.Mô PLC NS2 95 4.2.1.Kịch 1: khởi động Coordinator tạo PAN 96 4.2.2.Kịch 2: hoạt động Active Scan 97 4.2.3.Kịch 3: khởi động thiết bị 100 4.2.4.Kịch 4: tiến trình gia nhập mạng 101 4.2.5.Kịch 5: tiến trình khỏi mạng 106 4.2.6.Kết thu đƣợc 108 4.3.Tối ƣu đề nghị 112 KẾT LUẬN 114 PHỤ LỤC 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 151 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Truyền thông tin qua đƣờng dây điện 16 Hình 1.2 Cấu trúc mạng truy nhập PLC 18 Hình 1.3 Cấu trúc mạng PLC nhà 19 Hình 1.4 Mạng PLC sử dụng trạm lặp 20 Hình 1.5 Thuê bao PLC kết nối trực tiếp 21 Hình 1.6 Thuê bao PLC kết nối gián tiếp thông qua PLC gateway 21 Hình 1.7 Gateway mạng truy nhập PLC 21 Hình 1.8 Clustered Star topology 22 Hình 1.9 Star topology 23 Hình 2.2 Các nhân tố tác động lên lớp MAC giao thức 27 Hình 2.3 Cấu trúc lớp MAC 28 Hình 2.4 Phân lớp giao thức MAC với chế truy nhập động 30 Hình 2.5 Lƣợc đồ thời gian giao thức ALOHA 32 Hình 2.6 Hiệu mạng sử dụng giao thức ALOHA 32 Hình 2.7 Lƣợc đồ thời gian giao thức Slotted ALOHA 33 Hình 2.8: Nguyên lý chế Dynamic backoff 34 Hình 2.9: Ví dụ thuật toán chia tách 36 Hình 2.10: Biểu đồ luồng giao thức Nonpersistent CSMA 37 Hình 2.11: Biểu đồ luồng giao thức p-Persistent CSMA 38 Hình 2.12: Biểu đồ luồng giao thức 1-Persistent CSMA 39 Hình 2.13: Biểu đồ thời gian giao thức CSMA 40 Hình 2.14: Hiệu mạng với giao thức CSMA khác 41 Hình 2.15: Hiện tƣợng ẩn thiết bị mạng PLC 42 Hình 2.16: Biểu đồ luồng giao thức Token-passing 44 Hình 2.17: Nguyên lý hoạt động giao thức Token-ring 45 Hình 2.18: Biểu đồ luồng giao thức Polling 46 Hình 3.1 : Định dạng khung MAC chung 54 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) Hình 3.2: Định dạng trƣờng Frame Control 56 Hình 3.3: Thực FCS 59 Hình 3.4: Định dạng khung Beacon 59 Hình 3.5: Định dạng trƣờng thông tin GTS 60 Hình 3.6: Định dạng trƣờng thông tin Pending address 60 Hình 3.7: Định dạng trƣờng Superframe Specification 61 Hình 3.8: Định dạng trƣờng GTS Specification 62 Hình 3.9 : Định dạng trƣờng GTS Descriptor 62 Hình 3.10: Định dạng trƣờng Pending Address Specification 62 Hình 3.11: Định dạng khung Data 63 Hình 3.12: Định dạng khung Acknowledgment 64 Hình 3.13: Định dạng khung MAC Command 65 Hình 3.14: Định dạng lệnh yêu cầu beacon 67 Hình 3.15: Khung lệnh Tone Map Response 67 Hình 3.16: Định dạng lệnh yêu cầu kết nối 70 Hình 3.17: Định dạng trƣờng Capability Information 71 Hình 3.18: Định dạng khung lệnh Associaion Response 72 Hình 3.19: Định dạng khung Disassociation Notificaion Command 73 Hình 3.20: Định dạng khung lệnh yêu cầu data 74 Hình 3.21: Chuỗi tin bắt đầu PAN Coordinator 75 Hình 3.22: Chuỗi tin Active Scan 77 Hình 3.23: Chuỗi tin xin gia nhập mạng PAN 79 Hình 3.24: Chuỗi tin truyền Data 81 Hình 3.25: Chuỗi tin đánh giá chất lƣợng kênh truyền 83 Hình 3.26: Tiến trình thiết bị rời khỏi PAN (do Coordinator) 86 Hình 3.28: Tiến trình thiết bị rời khỏi PAN (do thiết bị) 86 Hình 3.29: Thuật toán CSMA-CA 88 Hình 4.1: Lƣu đồ thuật toán tiến trình khởi tạo PAN 96 Hình 4.2: Lƣu đồ thuật toán tiến trình Active Scan 98 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) Hình 4.3: Lƣu đồ thuật toán tiến trình nút nhận đƣợc Beacon Request 99 Hình 4.4: Lƣu đồ thuật toán khởi động thiết bị 100 Hình 4.5: Lƣu đồ thuật toán tiến trình bên thiết bị muốn gia nhập mạng 102 Hình 4.6: Lƣu đồ thuật toán tiến trình gia nhập mạng Coordinator 104 Hình 4.7: Lƣu đồ thuật toán triến trình khỏi mạng 106 Hình 4.8: Mô kịch NS NAM 108 Hình 4.9: Đồ thị gói trễ Backoff 110 Hình 4.10: Đồ thị thông lƣợng mạng 112 10 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) PANId, SrcAddrMode, SrcAddr, DstAddrMode, DstAddr, status, SecurityLevel, KeyIdMode, KeySource, KeyIndex ) Bảng thông số MLME-COMM-STATUS.indication Name Type Valid range Desciption PANId Integer 0x0000-0xffff 16-bit nhận dạng PAN 0x00-0x03 Mode địa nguồn SrcAddrMode Integer cho primitive Nó nhận giá trị sau: 0: địa 0x01: dự trữ 0x02: địa ngắn 16bit 0x03: địa mở rộng 64-bit SrcAddr Địa thiết Đƣợc xác định thông số Địa thiết bị mà bị SrcAddrMode khung gửi từ bị lỗi 137 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) DstAddrMode Integer Mode địa đích cho 0x00-0x03 primitive Nó giá trị sau: 0x00: địa (trƣờng địa bị bỏ qua) 0x01: dự trữ 0x02: địa ngắn 16bit 0x03: địa mở rộng 64-bit DstAddr Status Địa thiết Đƣợc xác định thông số Địa thiết bị bị DstAddrMode mong đợi khung Enumeration SUCCESS, Các trạng thái truyền TRANSACTION_EXPIRED, thông CHANNEL_ACCESS_FAILURE, NO_ACK, COUNTER_ERROR, FRAME_TOO_LONG, IMPROPER_KEY_TYPE, IMPROER_KEY_TYPE, IMPROER_SECURITY_LEVEL, SECURITY_ERROR, UNAVAILABLE_KEY, UNSUPPORTED_LEGACY, UNSUPPORTED_SECURITY, INVALID_PARAMETER SecurityLevel Integer Mức bảo vệ đƣợc sử 0x00-0x07 dụng KeyIdMode Integer Thông số bị bỏ qua 0x00-0x03 SecurityLevel set 138 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) 0x00 KeySource 0, 4, octets Đƣợc xác định thông số Thông số bị bỏ qua KeyIdMode KeyIdMode set 0x00 MLME-COMM-STATUS.indication đƣợc tạo dịch vụ quản lý MLME lớp MAC, theo sau MLME-ASSOCIATE.response Primitive trả trạng thái SUCCESS, yêu cầu truyền thành công Các trạng thái lại việc xử lý security bị lỗi 22 MLME-DISASSOCIATE.request Primitive đƣợc sử dụng thiết bị mạng, thông báo cho coordinator muốn rời khỏi mạng Primitive đƣợc sử dụng coordinator muốn đƣa thiết bị PAN khỏi mạng MLME-DISASSOCIATE.request ( DeviceAddrMode, DevicePANId, DeviceAddress, DisassociateReason, TxIndirect, SecurityLevel, KeyIdMode, KeySource, KeyIndex ) 139 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) Bảng thông số MLME-DISASSOCIATE.request Name Type Valid range Description DeviceAddrMode Integer 0x02-0x03 Mode địa thiết gửi khung Disassociation notification command DevicePANId Integer Id PAN mà thiết bị muốn 0x0000-0xffff khỏi Địa Đƣợc định nghĩa Địa thiết bị gửi khung thiết bị thông số disassociation notification DeviceAddrMode command DissassociateReason Integer 0x00-0xff Lý rời khỏi mạng TxIndirect TRUE or FALSE TRUE khung disassociation DeviceAddress Boolean notification command đƣợc truyền gián tiếp SecurityLevel Integer 0x00-0x07 Mức bảo vệ đƣợc sử dụng KeyIdMode Integer 0x00-0x03 Thông số bị bỏ qua thông số SecurityLevel set 0x00 KeySource KeyIndex 0, 4, Định nghĩa Bị bỏ qua thông số KeyIdMode octets KeyIdMode set 0x00 Integer 0x01-0xff Bị bỏ qua thông số KeyIdMode set 0x00 23 MLME-DISASSOCIATE.confirm Primitive đƣợc dùng để báo cáo lại kết thực MLMEDISASSOCIATE.request MLME-DISASSOCIATE.response ( Status, DeviceAddrMode, DevicePANId, DeviceAddress, ) 140 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) Bảng thông số MLME-DISASSOCIATE.response Name Type Valid range Status Enumeration SUCCESS, Description Trạng thái việc TRANSACTION_OVERFLOW, thử thực ngắt TRASACTION_EXPIRED, kết nối NO_ACK, CHANNEL_ACCESS_FAILURE, COUNTER_ERROR, FRAME_TOO_LONG, UNVAILABLE_KEY, UNSUPPORTED_PARAMETER DeviceAddrMode Integer Mode địa 0x02-0x03 thiết bị yêu cầu khỏi mạng bị khỏi mạng coordinator DevicePANId Integer Id PAN mà 0x0000-0xffff thiết bị nằm DeviceAddress Địa thiết Đƣợc xác định Địa thiết bị bị DeviceAddrMode yêu cầu khỏi mạng bị yêu cầu khỏi mạng 24 MLME-DISASSOCIATE.indication Primitive đƣợc sử dụng để chuyển khung Disassociation notification command lên lớp MAC MLME-DISASSOCIATE.indication ( DeviceAddrress, DisassociateReason, SecurityLevel, 141 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) KeyIdMode, KeySource, KeyIndex ) Bảng thông số MLME-DISASSOCIATE.indication Name Type Valid range Description DeviceAddress Địa thiết Địa mở Địa thiết bị yêu cầu khỏi bị rộng IEEE mạng 64-bit DisassociateReason Integer 0x00-0xff Lý rời khỏi mạng SecurityLevel Integer 0x00-0x07 Mức bảo vệ đƣợc sử dụng KeyIdMode Integer 0x00-0x03 Bị bỏ qua thông số SecurityLevel đƣợc set 0x00 KeySource 0, 4, Đƣợc xác Bị bỏ qua thông số KeyIdMode octets định set 0x00 KeyIdMode KeyIndex Integer 0x01-0xff Bị bỏ qua thông số KeyIdMode set 0x00 25 MCPS-DATA.request MCPS-DATA.request đƣợc tạo dịch vụ truyền liệu MCPS MCPS-DATA.request ( SrcAddMode, DstAddrMode, DstPANId, DstAddr, msduLength, msdu, msduHandle, TxOptions, 142 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) SecurityLevel, KeyIdMode, KeySource, KeyIndex, QualityOfService ) Bảng thông số MCPS-DATA.request Tên Loại Phạm vi Mô tả SrcAddrMode Integer 0x00-0x03 Mode địa nguồn Giá trị là: 0x00: Không có địa 0x01: reserved 0x02: 16 bits địa ngắn 0x03: 64 bits địa mở rộng DstAddrMode Integer Mode địa đích Giá trị 0x00-0x03 là: 0x00: Không có địa 0x01: reserved 0x02: 16 bits địa ngắn 0x03: 64 bits địa mở rộng DstPANId Integer 0x0000-0xffff 16-bit PAN identifier đích DstAddr địa đƣợc xác định thông Địa thiết bị đích thiết bị số DstAddrMode Integer aMaxMACPayloadSize msduLength Số Octet chứa MSDU đƣợc truyền lớp MAC Msdu Set of Phần tải khung lớp MAC - octets msduHandle Integer 0x00-0xff TxOptions Bitmap trƣờng 3bit (b0, b1, b2) Với b0, 1=truyền có Ack 143 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) 0=truyền k có Ack Với b1, 1=truyền GTS 0=truyền CAP(truy nhập cạnh tranh) Với b2, 1=truyền gián tiếp 0=truyền trực tiếp Mạng báo hiệu b1 set QoS Integer Thông số QoS MSDU đƣợc 0x00-0x02 truyền MAC: 0= ƣu tiên mức TB 1= ƣu tiên mức cao 2= tự cạnh tranh SecurityLevel Integer 0x00-0x07 Mức bảo vệ đƣợc sử dụng KeyIdMode Integer 0x00-0x03 Mode đƣợc sử dụng để xác định Key Thông số bị bỏ qua SecurityLevel = 0x00 KeySource Set of 0, Đƣợc xác định Điều phối mạng key đƣợc or 8octets KeyIdMode sử dụng Thông số bị bỏ qua KeyIdMode đƣợc set 0x00 KeyIndex Integer số key đƣợc sử dụng 0x01-0xff Thông số bị bỏ qua KeyIdMode đƣợc set 0x00 26 MCPS-DATA.confirm MCPS-DATA.confirm đƣợc tạo dịch vụ truyền liệu MCPS Nó chứa kết việc yêu cầu truyền data MCPS-DATA.request, MCPS-DATA.confirm trả lại kết SUCCESS việc truyền data thành công MCPS=DATA.confirm ( msduHandle, 144 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) status, Timestamp ) Bảng thông số MCPS=DATA.confirm Name Type Valid range Descriptor msduHandle Integer 0x00-0xff Status Enumeration SUCCESS, Trạng thái việc TRANSACTION_OVERFLOW, truyền MSDU cuối TRANSACTION_EXPIRED, CHANNEL_ACCESS_FAILURE, INVALID_ADDRESS, INVALID_GTS, NO_ACK, COUNTER_ERROR, FRAME_TOO_LONG, UNAVAILABLE_KEY, UNSUPPORTED_SECURITY or INVALID_PARAMETER Timestamp Integer 0x00000000-0xffffffff Thời gian mà khung đƣợc nhận (in symbol) 27 MCPS-DATA.indication MCPS-DATA.indication đƣợc tạo dịch vụ truyền liệu MCPS MCPS-DATA.indication ( SrcAddrMode, SrcPANId, SrcAddr, DstAddrMode, DstPANId, DstAddr, 145 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) msduLength, msdu, msduLinkQuality, DSN, Timestamp, SecurityLevel, KeyIdMode, KeySource, KeyIndex, QualityOfSevervice ) Bảng thông số MCPS-DATA.indication Tên Loại Phạm vi Mô tả SrcAddrMode Integer 0x00-0x03 Mode địa nguồn Giá trị là: 0x00: Không có địa 0x01: reserved 0x02: 16 bits địa ngắn 0x03: 64 bits địa mở rộng ScrPANId Integer 0x0000-0xffff 16-bit PAN identifier nguồn SrcAddr Địa Đƣợc thông số Địa thiết bị gửi thiết bị SrcAddrMode tin Integer 0x00-0x03 Mode địa đích Giá trị DstAddrMode là: 0x00: Không có địa 0x01: reserved 0x02: 16 bits địa ngắn 0x03: 64 bits địa mở rộng DstPANId Integer 0x0000-0xffff 16 bit PAN identifier đích DstAddr địa đƣợc xác định thông Địa thiết bị nhận tin 146 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) msduLength thiết bị số DstAddrMode Integer aMaxMACPayloadSize Số Octet chứa MSDU đƣợc truyền lớp MAC Msdu Set of Phần tải khung lớp - octets msduLinkquality Integer MAC Giá trị LQI đƣợc đo 0x00-0xff suốt trình nhận tin DSN Integer 0x00-0xff DSN khung nhận đƣợc Timestamp Integer 0x000000-0xffffff Thời gian mà khung đƣợc nhận (in symbol) QualityOfService Integer Thông số QoS MSDU 0x00-0x02 đƣợc nhận lớp MAC = mức ƣu tiên trung bình = mức ƣu tiên cao = tự cạnh tranh SecurityLevel Integer 0x00-0x07 Mức bảo vệ đƣợc sử dụng KeyIdMode Integer 0x00-0x03 Mode đƣợc sử dụng để xác định Key đƣợc sử dụng Thông số bị bỏ qua SecurityLevel = 0x00 KeySource Set of 0, Đƣợc xác định Điều phối mạng key or 8octets đƣợc sử dụng Thông số KeyIdMode bị bỏ qua KeyIdMode đƣợc set 0x00 KeyIndex Integer số key đƣợc sử dụng 0x01-0xff Thông số bị bỏ qua KeyIdMode đƣợc set 0x00 147 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) 28 PLME-SET-TRX-STATE.request PLME-SET-TRX-STATE.request đƣợc tạo dịch vụ quản lý MLME Nó yêu cầu lớp PHY thay đổi trạng thái truyền nhận Có trạng thái là: TRX_OFF, TX_ON, RX_ON PLME-SET-TRX-STATE.request ( State ) Bảng thông số PLME-SET-TRX-STATE.request Name Type Valid range Description State Enumeration RX_ON, TRX_OFF, Trạng thái cấu FORCE_TRX_OFF, hình truyền nhận or TX_ON 29 PLME-SET-TRX-STATE.confirm PLME-SET-TRX-STATE.confirm đƣợc tạo dịch vụ quản lý MLME PLME-SET-TRX-STATE.confirm ( Status ) Bảng thông số PLME-SET-TRX-STATE.confirm Name Type Valid range Descriptor Status Enumeration SUCCESS, RX_ON, Kết việc yêu TRX_OFF, or cầu thay đổi trạng TX_ON thái truyền Khi PHY thay đổi theo trạng thái đƣợc yêu cầu PLME-SETTRX-STATE.request PLME-SET-TRX-STATE.confirm trả trạng thái SUCCESS 148 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin đƣờng dây hạ (Power Line Communication – PLC) 30 PD-DATA.request Thuộc dịch vụ truyền data lớp PHY, PD-DATA.request yêu cầu truyền MPDU (hay PSDU) từ lớp MAC xuống lớp PHY PD-DATA.request ( psduLength psdu ) Bảng thông số PD-DATA.request Name Type Valid range Description psduLength Unsigned [...]... 29 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) truy nhập ấn định sẵn chỉ thích hợp cho các luồng lƣu lƣợng liên tục, chứ không phải cho các cụm dữ liệu, mà điển hình là các kiểu truy n dữ liệu trong mạng truy nhập nhƣ mạng truy nhập băng rộng PLC Giao thức với cơ chế truy nhập linh động: phù hợp với các kiểu truy n dẫn trong mạng. .. qua việc quản lý các phần con có thể truy nhập đƣợc do cơ chế đa truy nhập tạo nên Theo đó, giao thức lớp MAC phải phù hợp cho ứng dụng dựa trên cơ chế đa truy nhập trƣớc đó 27 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) Hình 2.3 Cấu trúc lớp MAC Nhƣ đã nói, mạng truy nhập PLC hoạt động dƣới điều kiện nhiễu không phù hợp, nó tác... OSI, có nhiệm vụ tổ chức quản lý việc truy nhập đƣờng truy n của các thiết bị chia sẻ chung tài nguyên truy n dẫn Nhìn chung lớp MAC có ba chức năng:  Tổ chức truy nhập đƣờng truy n: mạng gồm nhiều thiết bị đầu cuối và chúng truy nhập mạng một cách ngẫu nhiên Cơ chế của đa truy nhập là thiết lập một 25 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication... Personal Operating Space QoS Quality of Service RSC Ripple Carrier Signalling RFD Reduced-Function Device SNR Sygnal-to-Noise-Ratio TMR Tone Map Response TDMA Time Division Multiple Access 13 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) PHẦN MỞ ĐẦU Với nhan đề là Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng... f4 Hình 1.7 Gateway trong mạng truy nhập PLC 21 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) Tƣơng tự nhƣ việc sử dụng repeater, sử dụng càng nhiều gateway, dung lƣợng mạng PLC càng giảm 1.2.3 Topo mạng Topo mạng của mạng truy nhập PLC chính là topo của mạng lƣới điện hạ áp đƣợc sử dụng là đƣờng truy n dẫn Mạng lƣới này có topo vật... thống truy n dẫn sẽ sử dụng 26 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) Hình 2.2 Các nhân tố tác động lên lớp MAC và các giao thức của nó Topo mạng của mạng truy nhập PLC chính là topo của mạng lƣới điện hạ áp đƣợc sử dụng là đƣờng truy n dẫn Mạng lƣới này có topo vật lý dạng hình cây Tuy nhiên khi xét ở lớp mạng cao hơn lớp vật... dụng của công nghệ PLC cho mạng truy nhập sử dụng lƣới hạ thế rất có tiềm năng 16 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) Tuy nhiên, do mạng lƣới truy n tải điện không đƣợc thiết kế với mục đích để truy n tải thông tin, nên nó không phải là đƣờng truy n vật lý lý tƣởng để truy n thông tin Kênh truy n PLC qua đƣờng dây điện có... thực ( nhƣ Video và TV) Điều này khiến cho việc thiết kế hệ thống truy n 15 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) thông trở nên phức tạp nhƣng cũng là mục tiêu của nhiều nhà nghiên cứu trong những năm qua Hình 1.1 Truy n thông tin qua đƣờng dây điện Hình 1.1 cho thấy để có thể truy n thông tin qua đƣờng dây điện cần phải có các... áp) Có thể thấy trên hình 1.2, mạng truy nhập PLC có thể kết nối với mạng diện rộng WAN thông qua các trạm gốc đặt tại vị trí các máy biến thế, còn các thuê bao PLC kết nối với các trạm gốc thông qua các modem PLC đặt tại vị trí các công tơ đo đếm điện hoặc ổ cắm điện trong nhà Hình 1.2 Cấu trúc một mạng truy nhập PLC 18 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ... gói tin Các trạm mạng chỉ có thể bắt đầu truy n gói tin tại thời điểm bắt đầu của một khe thời gian, nhƣ hình 2.7 32 Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập (MAC) cho mạng thông tin trên đƣờng dây hạ thế (Power Line Communication – PLC) Hình 2.7 Lƣợc đồ thời gian của giao thức Slotted ALOHA Ở đây, sau thời điểm gói tin đƣợc sinh ra là PG thì trạm A phải chờ cho đến khi bắt đầu khe thời gian tiếp theo để truy n