Ý tưởng cơ bản của chuyển vùng như trong hình 3.15. Trong tình huống đơn giản này, nếu chúng ta gọi bán kính của cell là R (ft), tốc độ người sử dụng là S (ft/sec) và mức độ chồng phổ là D (%) thì chúng ta có cơng thức sau cho việc tính tốn thời gian chuyển vùng, H (sec):
H = (2*R*(1-2*D/100))/S
Thí dụ: R = 50 ft, S = 3 miles/hr = 4,4 ft/sec, D = 15%, ta có H = 19 sec. Có nghĩa là, cứ mỗi 19 giây, một người sử dụng sẽ cần chuyển vùng tới một AP khác
Tất nhiên đây chỉ là ví dụ rất đơn giản về chuyển vùng, trong thực tế chuyển vùng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: kiến trúc các khu nhà xung quanh, tốc độ di chuyển thay đổi…
3.3.1.2 Các loại chuyển vùng
Chuyển vùng được phân thành 4 loại như sau:
Intra – ESS: Chuyển vùng giữa AP trong cùng ESS. Trong trường hợp này, AP sẽ sử
dụng cùng SSID và bảo mật, thường điều khiển mạng với cùng địa chỉ IP mạng con (do đó địa chỉ IP của điện thoại khơng thay đổi).
Intra – ESS với mạng con thay đổi: chuyển vùng giữa các AP trong cùng một ESS
nhưng chuyển tới một mạng con riêng. Trong loại chuyển vùng này, thí dụ giữa các tòa nhà trong cùng một cơng ty, AP sẽ có trách nhiệm điều khiển mạng con này, thương sử dụng mạng riêng ảo (VPN ) để lấy lưu lượng thoại.
Inter – ESS: Chuyển vùng giữa các AP khác nhau từ các nhà cung cấp mạng khác
nhau. Trong loại chuyển vùng này địa chỉ IP của điện thoại sẽ thay đổi. Bảo mật sử dụng cũng sẽ khác nhau.
Inter – Network: Chuyển vùng giữa 802.11 và các mạng vô tuyến khác như là
CDMA hoặc GSM. Yêu cầu hỗ trợ báo hiệu cuộc gọi và cơ sở hạ tầng mạng.
3.3.2 Các vấn đề trong chuyển vùng
Q trình chuyển vùng có thể được chia như sau:
• Khi nào cần chuyển vùng: Xác định STA cần di chuyển từ AP hiện tại tới một AP khác.
• Chuyển vùng tới đâu: Xác định AP nào sẽ chuyển tới/liên kết tiếp theo
• Chuyển vùng như thế nào: Xác định rõ quá trình ngắt kết nối từ một AP và kết nối tới một AP khác.
3.3.2.1 Khi nào chuyển vùng
• Q trình chuyển vùng diễn ra khi: • AP gửi một bản tin ngắt liên kết tới STA
• STA lỗi vượt ngưỡng khi nhận bản tin báo hiệu từ AP • STA lỗi vượt ngưỡng khi truyền gói tới AP
• STA nhìn thấy chính nó hoặc thuật tốn điều khiển tốc độ của AP khóa khi tốc độ thấp
Một STA sẽ đợi cho đến khi một vài bản tin dẫn đường bị mất hoặc số gói truyền dẫn lại đạt giới hạn để bắt đầu tìm kiếm một AP khả dụng khác. Phương pháp này có nghĩa rằng STA phải mất gói trước khi một quá trình chuyển giao bắt đầu. Tuy nhiên, khơng có cách nào để ngăn chặn STA ngắt kết nối từ AP hiện tại và kết nối tới một STA khác bất cứ khi nào nó muốn. Nói cách khác STA có thể chuyển từ một AP này tới một AP khác tại bất kì thời điểm nào nó thấy thích hợp. Một sự cải tiến đơn giản trong phương pháp này cho STA để bắt đầu chuyển giao khi RSSI trung bình giảm dưới một ngưỡng cho phép.
Cần phân biệt rõ RSSI hiện tại và RSSI trung bình, RSSI hiện tại là RSSI của gói dữ liệu cuối cùng từ AP, RSSI trung bình được tính thơng qua N gói dữ liệu cuối nhận từ AP. Độ mạnh của tín hiệu hiện tại, tại một khoảng cách đã xác định phụ thuộc và rất nhiều nhân tố. Một trong những nhân tố quan trọng đó là mơi trường hoạt động. Tín hiệu khi truyền trong môi trường sẽ chịu các ảnh hưởng như pha-đinh, nhiễu giao thoa… Do đó việc quyết định chuyển vùng nên dựa trên RSSI trung bình hơn là RSSI tức thời, điều này sẽ giúp ngăn chặn tình trạng quá nhiều chuyển giao.
Bên cạnh việc sử dụng RSSI như là một nhân tố cho việc quyết định khi nào chuyển vùng, một thuật toán chuyển vùng cũng sẽ cần thiết để xem xét các trường hợp ngoại lệ sau để quyết định chuyển vùng:
• Mất bản tin dẫn đường: nếu điện thoại mất N bản tin dẫn đường từ AP, đó là một cảnh báo tốt để quyết định chuyển vùng.
• Liên tiếp truyền dẫn lại: nếu điện thoại đột nhiên phải truyền dẫn lại tất cả các gói tới AP thì đó chính là lúc cần chuyển vùng
• Bản tin ngắt kết nối từ AP hiện tại. • Lỗi khóa bảo mật
3.3.2.2 Chuyển vùng tới đâu
Khi một chiếc điện thoại quyết định chuyển vùng tới một AP khác, nó phải xác định AP nào thuận lợi nhất để chuyển tới. Giả thuyết rằng thuật toán quét thực hiện tốt, STA truy cập tới bảng danh sách các AP (Site Table) và chọn một AP thích hợp. Cơ sở của việc chọn lựa này dựa trên sự so sánh chất lượng của đường truyền AP hiện tại với AP mà nó định chuyển tới. Chất lượng của một đường truyền thường được đo bởi RSSI. RSSI cho biết mức tín hiệu trong mạng vơ tuyến. Mỗi một đầu vào trong Site Table sẽ có một RSSI tương ứng và thuật toán chuyển vùng sẽ so sánh các RSSI của các AP khả dụng trong Site Table để quyết định chuyển tới AP nào. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thuật tốn chuyển vùng được mơ tả như sau:
• Bỏ qua AP mà chúng ta kết nối tới trước đó, ít nhất một khoảng thời gian sau lần chuyển vùng trước đó. Điều này nhằm tránh hiện tượng chuyển vùng lặp lại giữa hai AP.
• Bỏ qua các AP mà chúng ta không xác nhận được từ trước. • Kiểm tra QoS.
3.3.2.3 Quét (Scan) để chuyển vùng
Quét là việc tìm kiếm các AP khả dụng trên kênh 802.11. Mục đích và kết quả của việc quét là để duy trì một danh sách các AP khả dụng mà STA có thể kết nối tới, nếu nó bị ngắt kết nối hoặc đang được xác nhận để kết nối tới nếu kết nối AP hiện tại bị hỏng. Danh sách này thường được gọi là Site Table, là một cấu trúc dữ liệu trong hệ thống phụ WLAN. Với mỗi
trạm AP nó duy trì thơng tin như là kênh truyền và RSSI. Bảng 3.3 cho chúng ta thấy các thành phần của Site Table.
Để thuận tiện hơn, chúng ta chia Site Table thành các nhóm sau: • AP cuối mà chúng ta liên kết trước khi liên kết với AP hiện tại • AP mà chúng ta có thể chuyển tới, nhưng chúng ta chưa tới lần nào • AP mà chúng ta đã xác thực với.
Bảng 3.3: Các thành phần của bảng danh sách AP
Thành phần Mô tả
BSSID Địa chỉ MAC của AP
SSID SSID của AP
Last Packet Seen Thời gian đánh dấu của gói lần trước
RSSI Độ mạnh tín hiệu của gói lần trước
Beacon period Thời gian giữa hai bản tin dẫn đường liên tiếp DTIM period Thời gian giữa hai bản tin dẫn đường chứa bản
đồ thông báo quảng bá liên tiếp
TSF Thời gian khi bản tin dẫn đường được truyền
Last Associated Thời gian khi chúng ta liên kết với AP cuối Last Diassociated Thời gain khi chúng ta ngắt liên kết với AP
Security Parameters Có nều xác thực xảy ra
Channel Kênh 802.11
Loading Nhân tố tải QoS
Capabilities PHY, QoS…
Các kiểu quét chuyển vùng:
• Passive và Active:
• Background và Foreground • Broadcast và Unicast • Consolidated và sliced
• Synchronous và Asynchronous
3.3.2.4 Chuyển vùng như thế nào
Khi một STA muốn kết nối tới một mạng 802.11, nó phát quảng bá bản tin Probe Request trên tất cả các kênh. Bản tin này chứa SSID của mạng (ESS) mà trạm muốn kết nối tới. Một AP nhận được bản tin Probe Request có thể phản hồi lại với một bản tin Probe Response nếu nó cho phép trạm này kết nối tới mạng của nó. Khi nhận được bản tin trả lời Probe Response, STA bắt đầu q trình xác thực. Mục đích của q trình xác thực là thiết lập chỉ số nhận dạng tin cậy của trạm truyền thông. Bước tiếp theo là liên kết với AP. Mục đích của liên kết là thiết lập một kết nối logic giữa STA và AP. Quá trình liên kết bắt đầu với STA gửi một yêu cầu liên kết tới AP. Yêu cầu này chứa các tham số như là thông tin dung lượng và tốc độ mà STA có thể hỗ trợ. AP phản hồi với bản tin liên kết phản hồi, nó
có thể chấp nhận hoặc từ chối liên kết tùy thuộc vào các tham số được cung cấp trong bản tin yêu cầu liên kết. Khi một STA được liên kết tới AP, mạng bây giờ sẽ biết được vị trí của STA này và có thể gửi dữ liệu tới đích cho STA. Điều đáng quan tâm ở đây là quá trình một STA kết nối tới một AP khơng cần biết STA trước đó có kết nối hay khơng kết nối tới một AP khác. Do vậy, q trình chuyển vùng có thể coi như là một thí dụ khác của việc kết nối tới một AP.
Việc quyết định AP nào để kết nối tới từ một danh sách các AP khả dụng, hầu hết các quyết định này dựa trên độ mạnh của tín hiệu, RSSI (Received Signal Strength Indication) để quyết định AP nào kết nối tới.
Có hai phương pháp để quét được định nghĩa trong chuẩn là passive và active. Trong chế độ passive, STA đợi và lắng nghe tín hiệu báo hiệu, được phát định kì bởi AP. Trong chế độ active, lắng nghe bản tin báo hiệu, STA gửi gói broadcast Probe-Request phụ trên mỗi kênh và đợi phản hồi từ AP. Do đó, trong chế độ active, trạm tự tham dò AP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.3 Chuyển vùng và thoại
802.11 làm việc tốt cho các ứng dụng dữ liệu vì hầu hết các ứng dụng sử dụng giao thức vận chuyển tin cậy như TCP, có khả năng che giấu trễ/mất gói do chuyển vùng truyền dẫn lại. Nói cách khác, các lớp cao hơn (HTTP, trình duyệt web và người sử dụng) khơng biết chuyển vùng 802.11 và có thể tiếp tục mà không bị gián đoạn. Mặc dù các ứng dụng lớp cao sử dụng giao thức vận chuyển không tin cậy như là UDP, có thể thấy được quá trình bắt tay chỉ tạm thời làm tăng trễ hoặc mất gói. Khi ứng dụng có thể chịu và khơi phục được trễ/mất gói này, thì coi như q trình bắt tay là trong suốt với người sử dụng.