Một điểm hay trong giao thức MAC là nó cho phép chuyển tiếp các gói giữa các nút kề cận sử dụng các thuật toán chuyển tiếp gói và phát hiện đường dẫn, quá trình này gọi là chuyển tiếp nội bộ. Chuyển tiếp nội bộ cho phép các bản tin đã gửi tới các nút không có kết nối vô tuyến trực tiếp được chuyển tới các nút khác. Đặc điểm này chiếm ưu thế so với đặc tính vùng phủ hạn chế của các mạng WLAN độc lập và cho phép một mạng WLAN có thể được mở rộng mà không cần các điểm truy nhập, hay một mạng đường trục hữu tuyến. Với cơ chế chuyển tiếp nội bộ, việc bổ sung thêm nút mới vào mạng thực sự làm cải thiện độ tin cậy của quá trình truyền dẫn một gói dữ liệu bởi vì nó có thể được định tuyến tới nút đích thông qua nhiều đường truyền hơn. Trong các điều kiện truyền sóng không có lợi, thuật toán chuyển tiếp nội bộ cho phép mạng HIPERLAN có thể được chia thành các mạng con nhỏ hơn, mỗi mạng con có một vùng phủ hẹp hơn. Vì thế, thuận lợi của mạng HIPERLAN Type I là ở khả năng thích nghi với những thay đổi về cấu hình và khả năng tái định tuyến các gói khi có một vài đường truyền vô tuyến bị hỏng. Ở đây không thể bắt buộc một quá trình nhận dạng duy nhất đối với nhiều mạng vô tuyến độc lập khác nhau vì sẽ rất khó khăn khi thực hiện phối hợp cho thuộc tính nhận dạng này.
Thuật toán chuyển tiếp nội bộ cho phép một nút chuyển tiếp một gói dữ liệu vào hai chế độ có thể được: chế độ phát điểm - đến - điểm và chế độ phát quảng bá. Để làm được điều này, mỗi nút chuyển tiếp duy trì một bảng định tuyến và một tập các chuyển tiếp đa điểm. Bảng định tuyến xác định đích khả dụng, địa chỉ của nút chuyển tiếp gần nhất đến đích và độ dài đường truyền. Vì vậy, mỗi gói dữ liệu chứa hai địa chỉ: địa chỉ đích cuối cùng và địa chỉ chuyển tiếp kề cận. Các nút chuyển tiếp này tối thiểu hoá số lượng các nút thực hiện chuyển tiếp các gói quảng bá bằng việc sử dụng những ưu điểm của quá trình truyền dẫn vô tuyến quảng bá. Mỗi gói quảng bá khi phát qua một nút chuyển tiếp cho trước sử dụng cùng một cơ chế chuyển tiếp đa điểm. Một nút không phải là nút chuyển tiếp đa điểm không thực hiện chuyển tiếp gói quảng bá mà nó thu được từ các nút khác. Các địa chỉ chuyển tiếp đa điểm là không tường minh trong gói. Hơn thế nữa, trường địa chỉ kề cận được thay thế bằng địa chỉ quảng bá cơ sở. Các
chuyển tiếp đa điểm được chọn dựa trên một tập hợp nhỏ nhất của các nút chuyển tiếp mà nó bao phủ toàn bộ các nút ở xa nằm giữa hai chặng tính từ nút chuyển tiếp. Điều này tạo ra một quá trình phân cấp hai mức trong cấu hình mạng, ẩn đi những thay đổi trong các phần ở xa của mạng đối với các nút nội bộ.
Để chuyển tiếp các gói, mỗi nút phải có khả năng phát hiện các nút lân cận khi có các đường truyền vô tuyến trực tiếp và tin cậy. Do đặc tính truyền sóng không dự đoán được của truyền dẫn vô tuyến, mọi đường truyền phải được kiểm tra theo cả hai hướng trước khi chúng được xác định là hợp lệ. Các nút chuyển tiếp sử dụng thuật toán từng chặng (hop-by-hop), thuật toán này được gọi ra mỗi khi nút có gói tin được phát. Thuật toán này có một số thuận lợi:
• Tuyến được một gói sử dụng có thể sẵn sàng thích ứng với cấu hình gần
nhất trong khi nó được phát đi;
• Phần tiêu đề của gói có độ dài cố định và ngắn hơn nhiều khi so sánh với
các gói sử dụng định tuyến nguồn.
Quá trình chuyển tiếp đòi hỏi nút di động thực hiện các tính toán khá kỹ lưỡng. Vì các nút di động bị giới hạn về nguồn điện, màn hình hiển thị, giới hạn về tốc độ xử lý và bộ nhớ nên có thể thích hợp hơn khi chuyển các tính toán phức tạp này cho điểm truy nhập thực hiện, các điểm truy nhập này ít bị hạn chế hơn so với các nút di động.
Nút A Nút B Nút C Nút C giới hạn quá trình phát của nó khi cảm biến quá trình
phát của nút A
Vùng thu Vùng cảm biến
Hình 2.23: Loại bỏ nút ẩn trong giao thức EY-NPMA
2.5.5 Nút ẩn
Giao thức MAC có thể khắc phục các vấn đề của nút ẩn bằng cách vận dụng thực tế rằng một nút có thể cảm biến (phát hiện) được tín hiệu nay cả khi nó không có khả năng giải mã tín hiệu (tức là vùng cảm biến có thể rộng hơn vùng thu) (xem Hình 2.23).
2.5.6 Chất lượng dịch vụ
HIPERLAN cho phép chất lượng dịch vụ ‘nỗ lực tối đa’ có điều khiển trong toàn bộ thời gian sống có ích của gói dữ liệu. Chuẩn này xác định biểu diễn tuyến tính của độ ưu tiên bao gồm 5 mức ưu tiên truy nhập khác nhau. Độ ưu tiên của một gói là hàm của độ ưu tiên xác định bởi người dùng và thời gian sống có ích còn dư (xem Bảng 2.8).
Thời gian sống còn dư thông thường NRL
Độ ưu tiên cao xác định bởi người dùng
Độ ưu tiên thấp xác định bởi người dùng NRL<10 ms 0 1 10 ms≤NRL<20 ms 1 2 20 ms≤NRL<40 ms 2 3 40 ms≤NRL<80 ms 3 4 NRL≥80 ms 4 4
Bảng 2.8: Độ ưu tiên và thời gian sống còn dư
Trong khi gói có độ ưu tiên mức thấp đang đợi, thời gian sống còn dư của nó có thể bị giảm. Nút này có thể quyết định tăng độ ưu tiên của một gói khi thời gian sống còn dư của nó bị giảm. Khi thời gian sống còn dư bằng không và gói không được phục vụ, nó sẽ bị loại bỏ. Trong cùng một nhóm ưu tiên, chính sách phục vụ đến trước phục vụ trước chiếm ưu thế. Vì thế, giao thức MAC trong HIPERLAN Type I tiềm năng cố gắng cao nhất đối với lưu lượng yêu cầu đảm bảo thời gian (ví dụ như thoại, video) hoặc nỗ lực toàn diện đối với lưu lượng không đồng bộ (ví dụ như dữ liệu). Bởi vì một gói có thể được phát đi qua nhiều hơn một chặng (hop) trước khi nó đi tới đích, khoảng thời gian sống có thể bị ảnh hưởng. Vì thế, việc xác định độ ưu tiên cũng phải xem xét đến số lượng các chặng mà gói phải đi qua.
2.5.7 Quản lý công suất
HIPERLAN xác định hai chế độ bảo vệ công suất tuỳ chọn. Chế độ bảo vệ công suất p-saver sắp xếp thời gian mà nó sẽ thu được dữ liệu trong khi chế độ p-supporter lập thời gian biểu mà nó truyền dữ liệu tới p-saver lân cận. Các dự phòng tuỳ chọn bảo vệ công suất này do phần tiêu đề tốc độ thấp tạo ra.
2.5.8 An ninh
Sơ đồ mã hoá-giải mã HIPERLAN sử dụng một thuật toán đơn giản, thuật toán yêu cầu một khoá chính xác và một vector khởi tạo liên kết sử dụng cho cả các phép tính mật mã và giải mã.
2.6 Chuẩn WLIF OpenAir
Một nhóm các nhà cung cấp sản phẩm tính toán di động thành lập một tổ chức có tên là WLIF – Diễn đàn tương hỗ các mạng WLAN. Hiện nay, WLIF có 38 thành viên,
các công ty thành viên cung cấp nhiều sản phẩm dịch vụ WLAN tương hỗ với nhau, vì thế mà thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp mạng WLAN. WLIF đã công bố giao diện OpenAir để cho phép các bộ phận độc lập có thể phát triển các sản phẩm tương thích và thiết lập tiến trình cấp bằng xác nhận cho các đặc tính tương hỗ của các sản phẩm WLAN. Các đặc tả WLIF dựa trên mạng WLAN FHSS 2,4 GHz giới thiệu vào đầu năm 1994. Hệ thống này hoạt động ở tốc độ 1,6 Mbps trên mỗi mẫu nhẩy tần. Với 15 mẫu độc lập, tốc độ dữ liệu tổng lên đến 2,4 Mbps (15 x 1,6 Mbps). Chuẩn OpenAir hoàn thành vào năm 1996. Hiện nay WLIF đang làm việc tích cực với IEEE để thiết lập tính tương hỗ giữa chuẩn OpenAir và 802.11, xung quanh rất nhiều thành viên đang phát triển các sản phẩm tương hỗ này.
2.7 Chuẩn HomeRF SWAP
Chi phí cao và việc gây bất lợi khi bổ sung dây dẫn mới làm kìm hãm việc mở rộng các công nghệ mạng trong nhà. Nhận biết được nhu cầu này, nhóm công tác HomeRF (HRFWG) được thành lập vào năm 1999 để thiết lập một tập các tiêu chuẩn vô tuyến sử dụng để liên kết các sản phẩm điện tử và các máy tính cá nhân ở mọi vị trí trong nhà. HRFWG bao gồm 40 công ty đi đầu trong các ngành công nghiệp máy tính cá nhân, thiết bị điện tử, thiết bị ngoại vi, thiết bị truyền thông, phần mềm máy tính, và thiết bị bán dẫn (ví dụ, Intel, Compaq, IBM, HP, Microsoft, Proxim, Motorola) đã phát triển các đặc tả kỹ thuật cho truyền thông vô tuyến trong nhà và gọi là giao thức truy nhập vô tuyến dùng chung SWAP. HRFWG có 3 uỷ ban trực thuộc, uỷ ban HRFWG ở Nhật được thành lập để hỗ trợ việc xác định đặc tả kỹ thuật của SWAP và đảm bảo rằng nó thích ứng với các quy tắc nội bộ. Nhóm này (HRFWG) cũng đã thành lập các uỷ ban để lập kế hoạch phát triển trong tương lai cho các phiên bản của SWAP đa phương tiện vô tuyến địa chỉ (SWAP-MM) và giải pháp có chi phí thấp hơn (SWAP-LIFE). Giao thức truy nhập vô tuyến dùng chung SWAP do HomeRF xây dựng xác định giao diện không gian được thiết kế để hỗ trợ cho cả thoại vô tuyến và việc lập mạng dữ liệu trong và xung quang một căn nhà. Chuẩn này cũng có thể tương hỗ với mạng điện thoại chuyển mạch công cộng và mạng Internet. Các sản phẩm theo chuẩn SWAP hoạt động ở dải tần 2,4 GHz sử dụng FHSS. Công nghệ SWAP bắt nguồn từ các tiêu chuẩn điện thoại không dây tiên tiến dùng kỹ thuật số và chuẩn WLAN IEEE 802.11 hiện có, SWAP cho phép cung cấp các dịch vụ không dây mới ở trong nhà. Như vậy, nó cho phép thoại hỗ trợ DECT (tương thích với tốc độ lên đến 2,4 GHz) và TCP/IP hỗ trợ 802.11. Các đặc tả kỹ thuật 802.11 đã được giải phóng nhằm hạ thấp giá thành sản phẩm. Chẳng hạn, các phần phức tạp trong giao thức MAC 802.11 như PCF và RTS/CTS đã được loại bỏ. SWAP hỗ trợ TDMA (để cung cấp thoại tương tác và các dịch vụ thời gian) và CSMA/CA (để cung cấp truyền thông các gói số liệu tốc độ cao không đồng bộ). Bảng tổng kết các đặc tả kỹ thuật của SWAP được cho trên Bảng 2.9.
Tham số Đặc tả
Tốc độ nhảy 50mẫu/s (cùng các mẫu nhảy như 802.11)
Vùng tần số Băng 2,4 GHz ISM
Công suất vô tuyến phát 20 dBm
Tốc độ số liệu 1 Mbps (2-FSK), 2 Mbps (4-FSK)
Vùng phủ Tới 50m
Số lượng nút Tới 127 thiết bị cho một mạng
Các kết nối thoại Tới 6 phiên đàm thoại song công có kiểm tra lỗi
An ninh dữ liệu Thuật toán mã hoá Blowfish
Nén dữ liệu Thuật toán LZRW3-A
Định danh 48-bit mạng Cho phép vận hành của các mạng cùng vị trí
Bảng 2.9: Các tham số chính của hệ thống SWAP
2.7.1 Cấu hình mạng
Hệ thống SWAP có thể hoạt động như một mạng độc lập hoặc như một mạng được giám sát bởi các điểm kết nối điều khiển. Trong mạng độc lập, chỉ có truyền thông số liệu là được hỗ trợ, việc điều khiển mạng được phân tán cho tất cả các nút khác. Đối với các quá trình truyền thông đảm bảo chính xác về thời gian như thoại tương tác, điểm kết nối yêu cầu được phối hợp với hệ thống. Điểm kết nối có thể nối tới một PC thông qua một giao diện chuẩn như là chuẩn giao diện USB. Hệ thống SWAP cũng cho phép điểm kết nối hỗ trợ quản lý nguồn để nâng cao tuổi thọ cho acquy.
2.7.2 Ứng dụng
SWAP có một vài ứng dụng:
• Truy nhập Internet từ bất cứ vị trí nào trong hay xung quanh một toà nhà
thông qua các thiết bị hiển thị cầm tay;
• Chia sẻ dữ liệu, modem, máy in, kết nối thoại Internet giữa các PC và các
thiết bị ngoại vi khác;
• Duyệt và chuyển tiếp thoại, fax và các bản tin thư điện tử;
• Kích hoạt các hệ thống điện tử trong nhà bằng việc phát đi một lệnh tới tổ hợp PC không dây tiên tiến.
2.8 Chuẩn Bluetooth
Nhóm chuyên trách Bluetooth được thành lập vào năm 1998 bởi các công ty lớn (Intel, IBM, Toshiba) và các công ty điện thoại tế bào (Nokia, Ericsson) để cung cấp kết nối vô tuyến giữa cơ sở máy tính PC di động, điện thoại tế bào và các thiết bị điện tử
khác. Khoảng đầu năm 1999 hơn 700 công ty đã gia nhập Bluetooth SIG bằng việc ký vào hiệp ước của các nhà lựa chọn Bluetooth.
2.8.1 Tính cần thiết của chuẩn Bluetooth
Hiện nay chỉ có một vài thiết bị di động và thiết bị cầm tay là có thể truyền thông được với nhau. Các thiết bị này hầu hết thực hiện truyền thông thông qua dây dẫn. Nhóm chuyên trách Bluetooth đã phát triển một tiêu chuẩn hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và số liệu và cung cấp khả năng truy nhập thông qua các mạng diện rộng khác nhau. Chuẩn này xác định một đường truyền vô tuyến phạm vi hẹp song công tốc độ 1Mbps kết nối được tới 8 thiết bị vô tuyến cầm tay. Các thiết bị này bao gồm máy tính xách tay, thiết bị hỗ trợ cá nhận kỹ thuật số, điện thoại tế bào, camera số, và các thứ khác. Một ứng dụng điển hình cho phép một máy tính xách tay truy nhập tới một máy điện thoại tế bào (và vì thế có thể truy nhập Internet) thông qua đường truyền vô tuyến. Việc kết nối một tổ hợp ống nghe nói tới máy điện thoại tế bào cho phép thực hiện truyền thông thoại không dùng tay. Khi một máy camera kỹ thuật số được trang bị một modul vô tuyến Bluetooth, các bức ảnh có thể được truyền tải ngay lập tức tới một khoảng cách khá xa thông qua một máy điện thoại di động hoặc qua một dây dẫn điện thoại cố định. Bên cạnh khả năng cho phép chia sẻ thông tin thuận lợi, Bluetooth cũng tạo ra các ứng dụng mới như là khả năng cho phép một người sử dụng có thể mở khoá xe hơi của mình bằng cách sử dụng máy điện thoại di động. Chi phí cho các sản phẩm Bluetooth thấp hơn nhiều so với các thành phần của mạng WLAN hiện tại vì chúng hoạt động ở công suất thấp hơn.
2.8.2 Các đặc tả kỹ thuật Bluetooth
Tất cả các thiết bị Bluetooth là các thực thể tương đương với nhau có các quá trình thực hiện giống hệt nhau. Tuy nhiên, khi thiết lập một mạng một thiết bị sẽ làm việc như thiết bị chủ và thiết bị còn lại là khách. Thiết bị Bluetooth chuyển các gói số liệu ngắn trong băng tần ISM 2,4 GHz sử dụng FHSS thay đổi các kênh tần số 1600 lần trong một giây. Khoảng cách hoạt động nằm trong khoảng 10cm đến 10m, nhưng có thể được mở rộng lên hơn 100m khi tăng công suất phát. Bluetooth có thể được tích hợp vào hầu như bất kỳ thiết bị di động nào khi sử dụng modul truyền thông vô tuyến giá thành hạ và kích thước nhỏ (1cm x 3cm). Ngăn xếp Bluetooth điển hình cho trên Hình 2.24. Chức năng của các lớp trong ngăn xếp được cho trong Bảng 2.10.
Giao diện bộ điều khiển host Quản lý kết nối Bộ xử lý băng gốc Vô tuyến Phần mềm Phần cứng
Hình 2.24: Ngăn xếp triển khai Bluetooth
Lớp Chức năng
Vô tuyến Máy thu viba phạm vi nhỏ có đồng hồ và máy phát
bên ngoài.
Bộ xử lý băng gốc Xác định các thủ tục cần để hỗ trợ trao đổi thoại và số
liệu thời gian thực cũng như thông tin về mạng.
Quản lý kết nối Phần mềm chức năng thực hiện các giao thức như
thiết lập tuyến, cấu hình mạng và nhận thực.
Giao diện bộ điều khiển host Giao diện với host Bluetooth.
Bảng 2.10: Các chức năng của các lớp trong ngăn xếp
2.8.3 Các kiểu kết nối
Bluetooth hỗ trợ 2 kiểu kết nối:
• Kết nối định hướng đồng bộ SCO;
• Phi kết nối không đồng bộ ACL.
Các gói SCO được phát đi thông qua các khe dành riêng. Mỗi gói được phát trên một kênh tần số riêng. Ở tốc độ 1Mbps và tốc độ nhảy tần 1600 bước nhảy/s chiều dài gói lớn nhất là 625 bit hay 78 octet. Một gói danh định có thể chứa một khe đơn nhưng cũng có thể được mở rộng để chứa tới 5 khe. Một khi kết nối được thiết lập cả thiết bị chủ và khách có thể gửi đi các gói SCO mà không cần được thăm dò.