IEEE 802.11 là một chuẩn được Viện kỹ sư điện và điện tử IEEE phát triển cho tầng vật lí và tầng MAC của mạng không dây cục bộ WLAN. Trong mạng IEEE 802.11 có sử dụng hai mô hình mạng là mô hình mạng có cơ sở hạ tầng và không có cơ sở hạ tầng.
Tầng vật lí của IEEE 802.11 hỗ trợ các băng tần là 2.4GHz (IEEE 802.11a/b/n), 3.6GHz (IEEE 802.11y), 4.9GHz (IEEE 802.11y Public Safety), 5GHz(IEEE 802.11 a/h/j/n/ac) và 5.9GHz (IEEE 802.11p). Phổ biến là dải 2.4GHz và 5GHz với tốc độ từ 1Mbps cho tới 300Mbps.
Tầng MAC của IEEE 802.11 có sử dụng cơ chế truyền CSMA/CA + ACK, tuy nhiên, để giải quyết triệt để vấn đề trạm ẩn và trạm lộ, trong IEEE 802.11 còn sử dụng thêm các gói tin đặc biệt yêu cầu gửi RTS (Request to send) và xác nhận rõ
Hình 1. 11: Cơ chế CSMA/CA + ACK với gói tin RTS/CTS [4]
Phía trạm nguồn sẽ gửi bản tin yêu cầu gửi RTS sau khi lắng đường truyền rỗi trong một khoảng thời gian nhất định, yêu cầu RTS này cũng giống như yêu cầu đặt chỗ được quảng bá đến tất cả các trạm trên đường truyền.
Phía trạm đích nếu chấp nhận yêu cầu gửi dữ liệu của trạm nguồn, sẽ gửi lại trạm nguồn gói tin xác nhận rõ yêu cầu gửi CTS sau khi đợi một khoảng thời gian ngắn hơn khoảng thời gian chờ của trạm nguồn. Trạm nguồn sau khi nhận được tín hiệu trả lời CTS từ trạm đích mới bắt đầu thực hiện việc truyền dữ liệu của mình và trạm đích sau khi nhận dữ liệu cũng gửi lại xác nhận ACK theo cơ chế CSMA/CA để kết thúc việc truyền nhận. RTS/CTS đảm bảo các trạm khác trong vùng phủ sóng tạm dừng hoạt động của mình để ưu tiên cho cặp trạm nguồn – đích trao đổi tín hiệu.
Chúng ta có thể thấy vấn đề trạm ẩn và trạm lộ được giải quyết triệt để trong cơ chế RTS/CTS. Ở trường hợp trạm ẩn (xem Hình 1.8), trạm C sẽ nhận được CTS từ trạm B và không truyền cho trạm B nữa. Trường hợp trạm lộ (xem Hình 1.9), vì C nhận được gói RTS từ trạm B nên trạm C vẫn có thể truyền RTS đến trạm D nếu C không có nhu cầu truyền thông với trạm B.
Tầng MAC của chuẩn IEEE 802.11 thực hiện 2 chức năng chính là chức năng cộng tác phân tán DCF (Distributed Coordinator Fuction) và chức năng cộng tác điểm PCF (Point Coordinator Fuction).
Chức năng cộng tác phân tán DCF: là chế độ truyền cho phép tất cả các trạm trong mạng được đấu tranh đề giành quyền truy cập đường truyền dùng chung sử dụng giao thức CSMA/CA. Trong trường hợp này, môi trường truyền là một phần của băng tần sóng vô tuyến mà WLAN sử dụng để truyền dữ liệu. Tập dịch vụ cơ sở (BSS), tập dịch vụ mở rộng (ESS) và tập dịch vụ cơ sở độc lập (IBSS) đều có thể sử dụng chế độ DCF. AP trong trường hợp
này hoạt động tương tự như thiết bị hub trong môi trường Ethernet để truyền dữ liệu của chúng (DCF là chế độ trong đó AP gửi dữ liệu).
Chức năng cộng tác điểm PCF (Point Coordinator Fuction): là chế độ truyền cho phép các trạm trọng mạng có thể được truyền một cách tự do (không cần phải đấu tranh giành lấy quyền truy cập như ở trong chế độ DCF) bằng cách sử dụng cơ chế bầu cử (hay còn được gọi là hỏi vòng - polling). Điểm thuận lợi của PCF là nó bảo đảm một độ trễ xác định trước, vì thế các ứng dụng đòi hỏi chất lượng dịch vụ như âm thanh, hình ảnh … có thể sử dụng ở chế độ này. Khi sử dụng PCF, thiết bị điểm truy cập AP thực hiện việc bầu cử. Vì lý do này mà mạng Ad-hoc không thể sử dụng chế độ PCF, bởi vì mạng Ad-hoc không có AP để thực hiện việc bầu cử. Các trạm sẽ thông báo với AP xem trạm có khả năng trả lời trong quá trình bầu cử hay không, sau đó, AP sẽ hỏi (bầu cử) từng trạm xem chúng có dữ liệu cần truyền hay không.
Giữa thời gian truyền các gói tin dữ liệu và điều khiển, trạm nguồn và đích phải chờ các khoảng thời gian được gọi là khoảng giữa hai gói tin IFS (Interframe Spacing). Mạng IEEE 802.11 có các khung thời gian như sau:
- Khung thời gian ngắn SIFS (Short IFS): được sử dụng cho các gói ACK, CTS (xem Hình 1.10).
- Khung thời gian DCF DIFS (DCF IFS): được sử dụng cho chức năng DCF.(xem Hình 1.10).
- Khung thời gian PCF PIFS (PCF IFS): được sử dụng cho chức năng PCF, thường sẽ ngắn hơn so với DIFS. (xem Hình 1.11).
- Khung thời gian mở rộng EIFS (Extended IFS): được sử dụng cho chức năng DCF, khoảng thời gian một trạm phải chờ để bắt đầu phiên truyền mới sau khi đã truyền lỗi. (xem Hình 1.11)
Chƣơng 2: CÁC MẠNG KHÔNG DÂY WPAN THEO CHUẨN IEEE 802.15.1 VÀ IEEE 802.15.3