Hình 4.2 Tiêu đề WAL
Từ lý thuyết tổng quan về WAL, hoạt động đầu tiên được xem xét là quá trình đăng ký sử dụng một AP để tìm kiếm chức năng WAL của thiết bị đầu cuối di động trong vùng phủ sóng. Theo cách này, nó phải biết thông tin LLTC trong WAL quản lý về một MT mới, thông qua mức MAC quản lý.
Mỗi khi một WAL phối hợp ý thức được sự có mặt của MT mới trong phạm vi quản lý của nó, thì quá trình đăng ký được bắt đầu. Để thực hiện điều này, AP phải gửi một yêu cầu dung lượng WAL nguyên thuỷ, và sau đó đợi một sự đáp lại từ MT trong một thời hạn nhất định. Bản tin đáp lại chính là WAL- CAPABILITY-CONFIRM.
Nếu thời gian đợi kết thúc, AP sẽ gửi lại bản tin ban đầu, nếu một lần nữa không có sự đáp lại thì AP sẽ tự hiểu rằng MT đó không có khả năng WAL (tình trạng này được mô tả trong hình 4.3)
Hình 4.3 Thủ tục đăng ký WAL
Hình 4.3 giới thiệu các tham số sẽ được trao đổi trong thời gian quá trình đăng ký sảy ra (chi tiết hoá trong hình 4.4)
Thiết kế này của WAL cố gắng tương thích với cả IPv4 và IPv6. Cả hai chuẩn này xem xét khả năng sử dụng những địa chỉ của mọi khuôn dạng. Khi AP khởi chạy chương trình, nó hoàn toàn không biết MT sử dụng phiên bản nào, bởi vậy nó nhận diện cả hai (vì nó có thể thực hiện đồng thời cả hai phiên bản của IP)
Trong trường hợp đó, nó sử dụng trường cờ để nhận diện kiểu địa chỉ đang được quản lý (bit 0 chỉ báo khi sử dụng IPv4 và bit 1 khi sử dụng IPv6)
Giả sử rằng các MT chỉ sử dụng một phiên bản IP duy nhất, như vậy chỉ có một trường địa chỉ trong bản tin trả lời ban đầu. Trường cờ nhận diện phiên bản nào sử dụng (kích thước của nó là 1 byte dễ dàng cho sự sắp xếp và thực hiện)
Mặt khác, để AP biết hai modul mà MT có thể sử dụng thì một trường Class_List 2 byte được đưa vào lớp cần dùng. Để thực hiện điều này thì class per bit được định nghĩa, nó được dùng nhận diện sự có mặt của một lớp xác định (mô tả trong hình 4.5).
Hình 4.5 Mã hoá trường Class_List
Khi quá trình đăng ký WAL kết thúc, một association được thiết lập và cho phép các thực thể WAL có thể trao đổi những thông tin báo hiệu điều khiển. Sau khi AP nhận được bản tin WAL-CAPABILITY-CONFIRM, nó sẽ gửi một bản tin báo hiệu yêu cầu hợp nhất (SIGNALING_ASSOC_REQUEST) tới đầu cuối di động. Khi AP biết những modul nào có mặt trong MT, nó chấp nhận cấu hình cho hợp nhất và trả lời với bản tin SIGNALING_ASSOC_REQUEST. Tuy nhiên theo cách này AP nhận diện sự hợp nhất vì thế để tránh bị lỗi thì bản tin này được sử dụng lặp lại.
Khuôn dạng gốc sử dụng trong sự tạo thành báo hiệu hợp nhất được chỉ ra ở hình 4.6. Độ dài của các trường định nghĩa các thông số làm việc của các modul khác nhau, nó phụ thuộc vào cấu hình mỗi lớp, vì thế độ dài của các trường là không xác định.
Hình 4.6 PDU thay đổi trong tín hiệu thiết lập hợp nhất
Khi thông tin báo hiệu hợp nhất được tạo ra, cả MT và điểm truy cập sẽ được ghi vào những bảng tương ứng với các đặc tính đặc biệt của chúng (như là định nghĩa lớp và các modul) (hình 4.7). Các đặc tính này được thay đổi trong quá trình sử lý trước.
Hình 4.7 Tín hiệu báo hiệu sự thành lập association
4.4.2 Sự thiết lập association
Thủ tục này được bắt đầu với một gói dữ liệu IP truyền tới WAL mà nó không thể phân biệt được tập hợp các association mà WAL quản lý. Nếu MT bắt đầu quá trình sử lý, nó sẽ gửi bản tin ASSOC_REQUEST gốc để chỉ báo lớp và
các thông số làm việc của các modul chuyển tiếp. Sau khi nhận PDU, AP trả lời MT với bản tin ASSOC_RESPONSE gốc. Nếu cấu hình được thiết lập bởi đề nghị của AP thì MT sẽ xác nhận sự tạo thành một sự hợp nhất mới với bản tin ASSOC_CONFIRM gốc. Nếu MT từ chối cấu hình, nó sẽ gửi một PDU ASSOC_REJ. Tới một phạm vi nhất định, sự trao đổi của các bản tin thông báo trong quá trình sử lý (hình 7.8) dựa trên ba cách bắt tay (handshaking) của TCP. Khi AP bắt đầu thiết lập hợp nhất, thì sự trao đổi PDU diễn ra tương tự.
Hình 4.8 Thủ tục thiết lập sự hợp nhất
Quá trình miêu tả ở trên là không đối xứng, nghĩa là AP luôn luôn nhận biết sự hợp nhất được hình thành vì vậy sẽ không có sự chồng lấn lên nhau. AP biết tất cả các ID được gán cho mỗi MT, trong khi đó MT không biết ID của các MT để giao tiếp với các thiết bị đầu cuối di động trong phạm vi vùng của nó.
Theo những nhận xét trước, cả MT và AP quản lý tất cả những hợp nhất trong cùng một bảng (bảng 4.1). Bảng này chứa tất cả các lớp thuộc về nó cùng với các thông số làm việc của các modul. AP cũng liên quan tới các nhóm MT hợp nhất tương ứng, vì thế nó cũng quản lý các MT xác định (chẳng hạn như địa chỉ IP của MT)
Bảng 4.1 Bảng các nhóm hợp nhất
Hình 4.9 chỉ ra khuôn dạng PDU luân phiên trong quá trình hình thành một sự hợp nhất.
Hình 4.9 PDU thay đổi trong thủ tục sự hợp nhất được thiết lập
4.4.3 Dữ liệu
Khi một dữ liệu khối IP thuộc về một nhóm hợp nhất được thiết lập truyền tới WAL, WAL sẽ tạo ra dữ liệu PDU. Giả thiết rằng nó không yêu cầu phân đoạn, mỗi modul nhận các gói, sử lý và thêm những thông tin bổ xung cần thiết (thông tin điều khiển phải được truyền tới modul tương ứng tại nơi nhận).
Hình 4.10 chỉ ra khuôn dạng dữ liệu PDU. Nhóm hợp nhất mà nó thuộc về được nhận diện trong trường tiêu đề WAL tương ứng. Tiếp đó trường sử dụng để
truyền thông tin phân đoạn sẽ được thêm vào nếu việc phân đoạn gói dữ liệu IP là cần thiết.
Hình 4.10 Dữ liệu PDU
Như ta đã biết, một số tính năng của WAL được tương thích với trạng thái kênh vô tuyến ( như là giao thức lớp cao hơn). Theo cách này, kích thước của PDU được tạo bởi WAL phải cố định. Tuy nhiên kích thước này phụ thuộc vào trạng thái của liên kết không dây tại bất kì thời điểm nào, WAL có thể sửa đổi kích thước của PDU thông qua kênh vô tuyến. Như vậy cớ chế phân đoạn là cần thiết. Để thực hiện mục đích này một bye dữ trữ trong dữ liệu PDU đã được sử dụng (hình 4.11). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.11 Thông tin phân mảnh trong dữ liệu gốc
Thực thể quản lý phân mảnh cho mỗi nhóm hợp nhất đáp ứng mặc định các giá trị được ghi trong gói WAL (số thứ tự của gói) và những đoạn (số thứ tự của đoạn trong gói).
4.4.4 Thủ tục tái thiết lập sự kết hợp
Thủ tục được thiết lập để sửa đổi cấu hình của nhóm kết hợp trong quá trình trạng thái các kênh vô tuyến thay đổi (để thích nghi với sự thay đổi của môi trường). Trong thông tin của WAL, trạng thái của các kết nối không dây phải được tập hợp để cho phép ước lượng trạng thái hiện thời (như SRN). Tuy nhiên các ngưỡng ấn định cấu hình làm việc khác nhau cho những nhóm hợp nhất của lớp đặc biệt được định nghĩa. Khi các thực thể tập hợp được trạng thái các kênh nhận định được một trong các ngưỡng này, nó sẽ cảnh báo cho WAL phối hợp.
Đây là quá trình khởi đầu của nhóm hợp nhất, tương tự như quá trình được mô tả trong hình 4.12.
Sau khi nhóm hợp nhất được thiết lập, một định danh mới được gán cho cấu hình đó. Những thay đổi của thông tin gốc đồng nhất với những thông tin được sử dụng trong quá trình tái cấu hình lại nhóm hợp nhất.
Cuối cùng WAL cần các thực thể đáp ứng việc thống kê các kênh thông tin (LLCT). Quá trình này phụ thuộc vào giao diện điều khiển không dây được sử dụng.
4.4.5 Danh sách PDU
Kết thúc chương này, bảng 7.2 cho thấy tập hợp các WAL gốc được sử dụng trong dự án WINE. Theo dự án này, việc đưa ra thiết kế dễ gây ảnh hưởng tới những cải biến trong tương lai như mạng IPv6. Về cơ bản là trường độ dài tiêu đề WAL và trường điều khiển lỗi trong tiêu đề này.
Cuối cùng cần được nhấn mạnh là tập hợp các modul FEC đã thực hiện chuẩn IEEE 802.11b, liên quan tới sự phân đoạn và ARQ. Giúp người đọc quan tâm chi tiết hơn tới chức năng của WAL và sự thực hiện của bất kỳ modul nào trong hệ thống.
Kết luận
Với những đặc tính ưu việt của WLAN đã được trình bày trong bản khoá luận, chúng ta đã thấy được những ứng dụng rộng rãi thông qua các dịch vụ mà WLAN có thể cung cấp với những thiết bị khá quen thuộc và đang dần trở nên quan trọng trong cuộc sống như máy tính sách tay, radio v..v.. Người dùng có thể kiểm tra email và truy cập mạng Internet nhờ các thiết bị di động của họ. Từ những thiết bị như máy tính sách tay, họ có thể tìm kiếm thông tin trong mạng Internet tại các địa điểm khác nhau như sân bay, nhà ga hay những nơi công cộng khác. Các khách du lịch có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối GPS đặt trong nhà hay trong ô tô để định vị và thiết lập bản đồ đường đi. Những hồ sơ, dữ liệu hoặc các thông tin khác có thể được trao đổi bởi các máy tính sách tay thông qua mạng LAN không dây (WLAN).
Bản khoá luận cũng nêu bật những ưu điểm và những khó khăn khi đưa ra giải pháp cho mạng cá nhân (PAN) . Những chuẩn hoá về mạng PAN được tiếp hoàn thiện bởi nhóm IEEE 802.15, thúc đẩy đưa PAN vào cuộc sống hàng ngày.
Chắc chắn rằng tốc độ truyền bit cao hơn làm cho PAN phát triển với khả năng mới, và như vậy mô hình mạng mới sẽ xuất hiện hệ thống mạng B-PAN (hệ thống mạng PAN dải rộng) , mô hình mạng này sẽ cung cấp một tốc độ truyền bit lên tới 400Mbps, có khả năng truyền giọng nói, truyền tin và các ứng dụng đa phương tiện khác với những thiết bị đầu cuối đa truy cập thông minh. Điều này yêu cầu những nghiên cứu chuyên sâu và đưa ra nhiều thách thức đối với thế giới công nghệ và khoa học.
Với các giải pháp về công nghệ, giải thuật và các nghi thức cho cầu hình mạng đã nêu trong bản khoá luận, tất cả nhằm mục đích thay thế các kết nối giúp cho phép những thiết bị di động nằm trong cự li truyền dẫn có thể kết nối với nhau vì thế đã thúc đẩy hình thành cấu trúc mạng di động thế hệ 4G.
4G được tích hợp những topo và các nền tảng mạng khác nhau, ưu việt hơn với tốc độ truyền dẫn và có thể phát triển độc lập từ những mạng truy cập. Cùng với các lợi thế khác làm cho mạng di động thế hệ 4G trở nên lôi cuốn trong thế hệ mạng di động tương lai.
BẢNG THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt
ACF Association control function Chức năng điều khiển hợp nhất AM_ADDR Active member address Địa chỉ thành viên tích cực AP Access point Điểm truy cập
APT AP transceiver AP truyền
AR_ADDR Access request address Địa chỉ yêu cầu truy cập ARQ Automatic repeat request Tự động lặp lai yêu cầu ATIM Ad hoc TIM Mạng đặc biệt TIM
BCCH Broadcast control channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast channel Kênh quảng bá
BD_ADDR Bluetooth device address Địa chỉ thiết bị Bluetooth B-PAN Broadband PAN PAN băng rộng
BSS Basic service set Tập dịch vụ cơ bản CL Convergence layer Lớp chuyển đổi CP Common part Phần thông dụng CTS Clear to send Xoá để gửi
CW Contention window Cửa sổ tranh chấp DCC DCL connection control Điều khiển kết nối DCL DCCH Dedicated control channel Kênh điều khiển định vị DCF Distributed coordination Chức năng kết hợp phân bổ
funcion
DLC Data link control Điều khiển kết nối dữ liệu DIFS Distributed interframe space Phân bổ không gian liên khung DS Distribution system Hệ phân bổ
DSS Distribution system service Hệ phân bổ dịch vụ ESS Extended service set Tập dịch vụ mở rộng FCCH Frame control channel Kênh điều khiển khung FCH Frame channel Kênh thông tin khung FER Frame error rate Tỉ lệ lỗi khung
FHSS Frequency hopping spread Trải phổ nhảy tần spectrum
HEC Header error check Kiểm tra lỗi phần tiêu đề IBSS Independent BSS BSS độc lập (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
LCCH Link control channel Kênh điều khiển kết nối LCH Long transport channel Kênh truyền dài
LLCT Logical link control translator Bộ truyền điều khiển kết nối logic
LMDS Local multipoint distribution Hệ phân bổ đa điểm cục bộ system
MAC Medium access control Điều khiển truy cập đường truyền
MLME MAC sublayer management Thực thể quản lý lớp con MAC entity
MPDU MAC potocol data unit Đơn vị dữ liệu giao thức MAC MSDU MAC service data unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC PLME PHY layer management entity Thực thể quản lý lớp PHY RCH Random channel Kênh ngẫu nhiên
SAR Segmentation and reassembly Chức năng phân chia và hợp
Function nhất
SCO Short transport channel Kênh truyền ngắn
SIFS Short interframe space Không gian liên khung ngắn SNMP Simple Network Management Giao thức quản lý mạng đơn
Protolcol giản
SR Selective repeat Lặp lại lựa chọn
STA Station Trạm
TCP/IP Tranmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền UBCH User broadcast channel Kênh quảng bá người dùng UDCH User data channel Kênh dữ liệu người dùng UMCH User multicast channel Kênh quảng bá điểm-đa điểm U-SAP User service access point Điểm truy cập dịch vụ người
dùng
WAL Wireless adaptation layer Lớp thích nghi không dây WLANs Wireless local area networks Mạng cục bộ không dây WPANs Wireless personal area Mạng cá nhân không dây
Tài liệu tham khảo:
[1] Mobile AD HOC NETWORKING Edited by STEFANNO BASAGNI
[2] WLANs and WPANs towards 4G Wireless Edited by Ramjee Prasad Luis Munoz
[3] Giáo trình hệ thống mạng máy tính CCNA Semester 1 Dịch bởi Nguyễn Hồng Sơn –Nhà suất bản giáo dục [4] Và một số tư liệu từ Internet:
www.Linkpro.c o m.tww www.PLANET.c o m.tww www.b a y n etw o rks.c o m
Mục lục
Trang
Lời mở đầu ... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G ... 3
1.1 Tổng quan về thông tin di động ... 3
1.2 Thông tin di động thế hệ 4 ... 4
CHƯƠNG 2: WLAN... 7
2.1 Giới thiệu WLAN ... 7
2.2 Chuẩn IEEE 802.11... 7 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.1 Kiến trúc chung IEEE 802.11 ... 8
2.2.1.1 Cấu trúc hệ thống ... 9 2.2.1.2 Đặc tính cơ bản của hệ thống ... 9 2.2.1.3 Lớp vật lý ... 11 2.2.1.4 Lớp MAC ... 12 2.2.1.5 Cấu trúc MAC ... 13 2.2.1.6 Khả năng kết hợp ... 18 2.2.1.7 Chứng thực và bảo mật ... 19 2.2.1.8 Phân đoạn ... 20 2.2.1.9 Cơ chế đồng bộ ... 20 2.2.1.10 Di động ... 21 2.2.1.11 Khả năng lưu trữ ... 21 2.2.1.12 Khả năng hỗ trợ... 23 2.3 HIPERLAN-2 ... 23 2.3.1 Giới thiệu ... 23
2.3.2 Cấu trúc chung của HIPERLAN ... 23
2.3.3 Cấu trúc hệ thống HIPERLAN-2... 25 2.3.4 Đặc tính cơ bản của hệ thống ... 26 2.3.5 Lớp vật lý ... 27 2.3.6 Lớp DCL... 27 2.3.6.1 Lớp MAC ... 31 2.3.6.2 Thao tác MAC... 31
2.3.6.3 Khung MAC... 32 2.3.6.4 Địa chỉ MAC ... 33 2.3.6.5 Truy cập tới RCH ... 33 2.3.7 Các DCL khác ... 33 2.3.8 Handover... 36 2.3.9 CL ... 38
2.3.10 Hỗ trợ QoS trong HIPERLAN-2 ... 38
2.4 MMAC-PC ... 39
2.5 Triển khai cơ sở hạ tầng IEEE 802.11... 41
2.5.1 Băng ISM và phân bố kênh ... 41
2.5.2 Tín hiệu, nhiễu và vùng phủ sóng... 44
2.5.3 Tín hiệu và nhiễu trong băng tần ISM ... 44
2.5.4 Vùng phủ sóng ... 46
2.5.5 IEEE 802.11 cho không gian tự do... 48
CHƯƠNG 3: WPANs ... 50
3.1 Giới thiêu... 50
3.2 Một số khái niệm ... 52
3.3 Tổng quan Bluetooth... 53
3.3.1 Cấu trúc Bluetooth ... 53
3.3.2 Mô hình tham chiếu giao thức Bluetooth ... 54
3.3.3 Tổng quan về giao thức lõi Bluetooth ... 56
3.3.3.1 Lớp radio Bluetooth ... 56
3.3.3.2 Lớp dải gốc... 56
3.3.3.3 Lớp giao thức quản lý kết nối (LMP) ... 66
3.3.3.4 Lớp điều khiển giao thức kết nối và giao thức thích nghi ... 66
3.3.3.5 Lớp giao thức phát hiện dịch vụ (SDP) ... 67
3.4 PAN... 68
3.4.1 Nguyên lý cấu trúc... 68