•
Hình 4.12. Kiến trúc giao thức trong IEEE 802.11 4.3.1. DCF
DCF dựa trên kỹ thuật CSMA/CA tương tự như Ethernet CSMA/CD, tuy nhiên không phát hiện được va chạm.
• Hình 4.13. Kỹ thuật truy cập DCF cơ bản.
CSMA/CA, các trạm lắng nghe môi trường để xác định lúc nào rỗi, khi một trạm phát hiện môi trường rỗi, nó bắt đầu giảm bộ đếm ngược, mỗi trạm chứa một contention window (CW) để xác định số lượng khe thời gian cần truyền đi. Bộ đếm ngược chỉ bắt đầu khi môi trường thông báo rỗi trong một khoảng thời gian DIFS, khi đếm xong và môi trường còn trống, trạm bắt đầu gửi. Có thể xảy ra trường hợp xung đột khi cả hai trạm cùng phát một lúc, được nhận biết bằng sự thiếu ACK từ đầu thu, trạm sẽ
chọn một cách ngẫu nhiên khoảng thời gian đếm ngược ứng với CW và tiếp tục truy cập trở lại vào môi trường.
Những kỹ thuật tránh va chạm
Để tránh va chạm, DCF dùng một kỹ thuật để nhận biết môi trường đang được sử dụng hay không trước khi truyền.Nếu đang sử dụng, nó sẽ chờ theo một thuật toán định trước. DCF hỗ trợ kỹ thuật nhận biết kênh cả vật lý và ảo.
Mỗi môi trưòng có những đặc tính riêng, cảm biến vật lý môi trường gọi là clear channel assessment (CCA). Cảm biến vật lý rất hiệu quả, tuy nhiên không giải quyết được được vấn đề node ẩn, ngoài phạm vi vùng cảm biến. Với cảm biến kênh ảo, thông tin về việc sử dụng môi trường được trao đổi thông qua các khung điều khiển, giảm thiểu vấn đề node ẩn và thông lượng toàn bộ trong mạng. Nếu mạng chỉ dùng các gói nhỏ, tỉ lệ va chạm thấp thì tốt nhất chỉ nên dùng cảm biến vật lý. Vì vậy cảm biến ảo là giải pháp tuỳ chọn.
Thông điệp điều khiển kênh ảo gọi là khung request to send (RTS) và khung clear to send (CTS). Kích cỡ của khung có thể thiết lập giới hạn để thủ tục dò kênh chỉ hoạt động với những gói lớn hơn kích thước chỉ định. Thủ tục RTS/CTS không dùng cho những khung quảng bá và multicast, do nó có thể gây xung đột các đáp ứng CTS. Kỹ thuật này có thể giúp tránh xung đột khi có sự chồng lấn hai BSSs sử dụng cùng chung kênh truyền.
Khi node A muốn gửi dữ liệu, nó gửi một khung RTS đến AP với thông tin địa chỉ và thời gian. Nó gửi địa chỉ của nó và node nhận với thời gian muốn truyền bao lâu. AP nhận một RTS sẽ trả lời bằng một CTS. CTS có thể được nghe bởi tất cả các node trong phạm vi của AP, để tạo khung CTS, AP copy địa chỉ gửi từ RTS vào CTS.
Nó còn copy miền thời gian hiệu lực vào trong CTS sau điều chỉnh nó cho việc truyền.Để xác thực một CTS, bộ thu lưu miền thời gian như là network allocation vector (NAV) của nó. NAV cho biết lượng thời gian còn lại có thể dùng ở môi trường. Giá trị này đếm ngược theo thời gian, khi đạt giá trị 0, môi trường là rỗi. Nó được cật nhật mỗi khi một RTS và CTS với giá trị lớn hơn được nhận.Bằng cách kết hợp dò vật lý với thủ tục RTS/CTS, một node ẩn không thể nhận từ node phát, tránh được sự va chạm cho việc truyền dữ liệu.
DCF CSMA/CA đòi hỏi một khung ACK để đảm bảo việc nhận đã thành công, không có Negative ACK, chỉ có biến timer thiết lập thời gian chờ ACK bao lâu trước khi xác định việc truyền dẫn bị lỗi. DCF cung cấp một số khung thời gian dò tìm trạng thái của môi trường dựa trên các giá trị vật lý cụ thể là slot time và SIFS. Slot time cho một DSSS PHY (20us) là tổng thời gian gửi và nhận và thời gian phát hiện mức năng lượng bao gồm độ trễ truyền. slot time cho IEEE 802.11 nhảy tần là 50 us. SIFS là khung ngắn nhất dùng để chỉ hoàn tất việc truyền. SIFS cho DSSS PHY là 10us và cho FHSS PHY là 28us.
Một biến thời gian khác là khoảng thời gian quay ngược dùng cho chờ đợi để truyền khi tồn tại sẵn một quá trình truyền khác. Thuật toán đếm ngược là một quá trình theo hàm mũ, giữa giá trị max và min. Giá trị bắt đầu được tính bởi nhân ngẫu nhiên một số (khoảng giữa max và min) với khe thời gian của PHY.
Thời gian quay ngược được tính khi tăng tuần tự theo hàm mũ 2 x-1. Ví dụ giá trị ngẫu nhiên là 3, slot time là 10us, trạm sẽ chờ đợi (23-1) x 10 us = 70us, sau đó tiếp tục tăng lên (24-1) rồi (25-1) cho đến giá trị max. Do giá trị là ngẫu nhiên sẽ tránh tình trạng va chạm do cùng khoảng thời gian đợi.
Hình 4.14. mô tả giao thức phát hiện sóng mang ảo (virtual carrier sense protocol)
4.3.2. PCF
Để hỗ trợ cho việc giới hạn QoS, 802.11 còn định nghĩa Point Coordination Function, với PCF thì khoảng thời gian cho việc báo hiệu truyền được chia làm hai phần, thời gian giải phóng tranh chấp và thời gian tranh chấp, chúng tạo thành một siêu khung. Bộ điều khiển cho phép truy cập vào môi trường ngay khi bắt đầu thời điểm tranh chấp được giải phóng, bắt đầu truyền trước khi DIFS hết hiệu lực. Trong khoảng thời gian rỗi, bộ chỉ định sẽ cho phép những trạm có ưu tiên cao hơn truy cập vào môi trường thông qua việc thăm dò luân chuyển giữa các trạm.Sau khoảng thời gian này là thời gian tranh chấp, truy cập được kiểm soát bởi DCF.
Bộ điều khiển không cần biết tải yêu cầu truyền ở mỗi trạm, nó chỉ thăm dò các trạm thông báo là có thể truyền trong thời gian này. Các trạm có nhu cầu sẽ gửi số thăm dò bằng một khung đặc biệt trong thời gian tranh chấp.
EDCF định nghĩa 8 lớp lưu lượng, những thông số kiểm soát thời gian khác nhau có thể thiết lập độc lập cho mỗi lớp. Truy cập môi trường tương tự như DCF thêm vào một thuộc tính arbitration interframe space (AIFS), Mỗi trạm chỉ có thể giảm thời gian ngược sau AIFS. Với mỗi node, mỗi lớp lưu lượng có một hàng đợi riêng, dùng cho truy cập kênh ảo.
Hình 4.15. Mô tả chức năng EDCF
HCF tương tự PCF nhưng cho phép điều khiển kết hợp để duy trì trạng thái cho những node và chỉ định thông minh các thời điểm tranh chấp được giải phóng. Hỗ trợ cho các tải yêu cầu của mỗi lớp lưu lượng cho mỗi trạm bằng cách lập lịch.