Kiến trúc MAC
Kiến trúc MAC được mơ tả trong Hình 1-14, nĩ cung cấp các dịch vụ của DCF.
Hình 1-14 Mơ hình phân lớp MAC
Chức năng phối hợp phân tán (DCF)
Phương thức truy nhập cơ bản của MAC WLAN IEEE 802.11 là DCF được biết với dưới tên đa truy nhập cảm nhận sĩng mang với cơ chế tránh xung đột. DCF cĩ thểđược áp dụng ở tất cả các STA, sử dụng cho cả cấu hình IBSS lẫn cấu hình mạng hạ tầng.
Khi một STA muốn truyền tín hiệu, nĩ sẽ nghe mơi trường để xác định xem liệu cĩ một STA khác đang truyền hay khơng. Nếu mơi trường được xác định là khơng bận, quá trình chuyển đổi cĩ thể diễn ra. Thuật tốn phân tán CSMA/CA bắt buộc phải cĩ một khe thời gian tối thiểu tồn tại giữa các khung truyền đi liên
tục. Một STA đang truyền phải đảm bảo rằng mơi trường đang rỗi trong khoảng thời gian này trước khi truyền. Nếu mơi trường được xác định là bận, STA sẽ chờ cho kết thúc quá trình truyền hiện tại. Sau khi chờ, hoặc trước khi cố gắng truyền lại ngay lập tức sau một lần truyền thành cơng, STA sẽ chọn một khoảng thời gian ngừng (backoff) ngẫu nhiên và sẽ giảm bộđếm thời gian ngừng.
Giao thức truy nhập mơi trường cơ sở là DCF, nĩ cho phép chia sẻ phương tiện tự động giữa các PHY tương thích thơng qua sử dụng cơ chế CSMA/CA và một thời gian ngưng ngẫu nhiên sau một trang thái mơi trường bận. Thêm vào đĩ tất cả các lưu lượng trực tiếp sử dụng xác nhận (khung ACK) tích cực mà tại đĩ việc truyền dẫn lại được lên kế hoạch bởi bên gửi nếu khơng nhận được ACK nào.
Giao thức CSMA/CA được thiết kế để giảm xác suất xung đột giữa nhiều STA cùng truy nhập một mơi trường, tại thời điểm xung đột cĩ khả năng xảy ra lớn. Chỉ ngay sau khi phương tiện chuyển sang rỗi là thời điểm mà xác suất xảy ra xung đột lớn nhất. Điều này xảy ra là do cĩ nhiều STA đang chờ mơi trường trở lại. Đây là tình huống địi hỏi thủ tục ngưng ngẫu nhiên để giải quyết các xung đột mơi trường.
Phát hiện sĩng mang cĩ thể thực hiện bằng cơ chế vật lý hoặc cơ chếảo. Cơ chế phát hiện sĩng mang ảo đạt được bằng cách phân tán thơng tin yêu cầu giữ trước, thơng tin này thơng báo về sử dụng sắp tới của mơi trường. Trao đổi các khung RTS và CTS trước khung dữ liệu thực sự là cách để phân tán thơng tin dữ trước mơi trường. Các khung RTS và CTS chứa một trường thời gian/ID định nghĩa khoảng thời gian mà mơi trường sẽđược giữ trước để truyền khung giữ liệu thực và trả về khung ACK. Tất cả các trạm STA nằm trong phạm vi nhận của STA nguồn (truyền RTS) hoặc STA đích (truyền CTS) sẽ biết được yêu cầu giữ mơi trường . Do đĩ một STA cĩ thể khơng phải là đích nhận dữ liệu của STA nguồn vẫn cĩ thể biết được về sự sưe dụng mơi trường trước mắt.
Một cách khác để phân tán thơng tin giành trước mơi trường là trường thời gian/ ID trong khung trực tiếp. Trường này đưa ra thời gian mà mơi trường sẽ bị chiếm, hoặc là tới thời điểm kết thúc của ACK tiếp theo, hoặc trong trường hợp chuỗi phân đoạn là thời điểm kết thúc của ACK tiếp sau phân đoạn kế tiếp.
Việc trao đổi RTS/CTS thực hiện theo kiểu xem xét xung đột nhanh và kiểm tra đường truyền dẫn. Nếu STA phát RTS khơng nhận được CTS, STA nguồn cĩ thể lặp lại qua trình nếu khung dữ liệu dài được truyền đi và khơng nhận được ACK.
Một lợi điểm khác nữa của cơ chế RTS/CTS là khi nhiều BSS tận dụng cùng một kênh xếp chồng. Cơ chế giữ trước mơi trường làm việc qua các ranh giới BSA. Cơ chế RTS/CTS cũng cĩ thể tăng cường khả năng hoạt động trong một điều kiện đặc thù khi tất cả các STA đều cĩ thể nhận từ AP, nhưng khơng thể nhận từ các STA khác trong BSA.
Chức năng phối hợp điểm (PCF)
MAC cũng cĩ thể phối hợp được phương pháp truy nhập tuỳ chọn là PCF, nĩ chỉ cĩ thể sử dụng được trên những cấu hình mạng hạ tầng. Phương pháp truy nhập này sử dụng một bộ phối hợp điểm (PC), nĩ sẽ hoạt động tại điểm truy nhập của BSS, để xác định STA nào đang cĩ quyền truyền. Hoạt động về cơ bản giống với việc thăm dị, trong đĩ PC đĩng vai trị của bộ phận điểu khiển thăm dị. Hoạt động của PCF cĩ thể yêu cầu phối hợp thêm để cho phép hoạt động hiệu quả trong trường hợp tại đĩ cĩ nhiều BSS phối hợp điểm đang hoạt động trên cùng một kênh, trong khơng gian vật lý phủ chồng.
PCF sử dụng một cơ chế phát hiện sĩng mang ảo được hỗ trợ bởi một cơ chế ưu tiên truy nhập. PCF sẽ phân tán thơng tin trong các khung quản lý Beacon để thu được quyền điều khiển mơi trường bằng vector phân phối mạng (NAV) trong các STA. Thêm vào đĩ tất cả các truyền dẫn khung dưới sự điều khiển của PCF cĩ thể sử dụng khơng gian liên khung IFS nhỏ hơn khơng gian IFS cho các khung được truyền đi thơng qua DCF. Việc sử dụng IFS nhỏ hơn cĩ nghĩa là lưu lượng phối hợp điểm sẽ cĩ quyền ưu tiên truy nhập phương tiện truyền thơng lớn hơn các STA trong chếđộ hoạt động BSS gối chồng dưới phương pháp truy nhập DCF.
Ưu tiên truy nhập PCF cung cấp cĩ thể được tận dụng để tạo nên một phương pháp truy nhập khơng tranh chấp (CF – Contention - free). PC điều khiển truyền dẫn khung của các STA để loại bỏ tranh chấp trong một khoảng thời gian giới hạn.
PCF cung cấp khả năng truyền khơng xung đột. PC sẽ nằm trong AP. Việc AP cĩ trở thành PC hay khơng là tùy chọn. Tất cả cá STA cơ bản phải tuân theo các nguyên tắc truy nhập mơi trường, bởi vì những nguyên tắc này dựa trên DCF và các trạm STA này đặt vector NAV của chúng tại đầu mỗi CFP. Các đặc tính hoạt động này của PCF giúp cho tất cả các STA cĩ thể hoạt động một cách phù hợp cùng với sự hiện diện của một BSS trong đĩ cĩ một PC đang hoạt động và nếu được kết hợp với một BSS khác các trạm cĩ thể nhận tất cả các khung được gửi đi dưới sựđiều khiển của PCF. Việc STA trả lời lại một thăm dị khơng tranh chấp (CF-poll) nhận được từ một PC là tùy chọn. Một STA mà cĩ thể trả lời lại các CF-Poll được gọi là trạm CF- Pollable và cĩ thể yêu cầu được thăm dị bởi một PC tích cực. Các trạm CF – Pollable và PC khơng sử dụng RTS/CTS trong CFP. Khi được thăm dị bởi PC, CF – Pollable STA cĩ thể truyền chỉ một MPDU, nĩ cĩ thểđến bất cứđích nào (khơng chỉ đến PC) và cĩ thể thích hợp cả báo nhận ACK của một khung nhận được từ PC sử dụng các phân loại khung dữ liệu đặc thù. Nếu khung dữ liệu sau đĩ khơng được báo nhận, CF - Pollable STA sẽ khơng truyển lại khung trừ khi nĩ được thăm dị lại bởi PC, hoặc nĩ quyết định truyền lại trong khoảng thời gian tranh chấp CP. Nếu bên nhận của truyền dẫn khơng tranh chấp khơng phải là CF – Pollable, STA này báo nhận truyền dẫn sử dụng các qui tắc báo nhận DCF thơng thường và PC tiếp tục điều khiển mơi trường. Một PC cĩ thể chỉ sử dụng cơ chế truyền khung khơng tranh chấp để chuyển giao các khung đến các STA và khơng bao giờ thăm dị các trạm khơng phải là CF – Pollable.
Một PC cĩ thể thực hiện thủ tục ngưng khi truyền lại khung khơng được báo nhận trong CEP. PC duy trì một danh sách đang thăm dị cĩ thể truyền lại khung khơng được báo nhận ở thời điểm kế tiếp khi mà AID tương đương ứng với khung đĩ nằm ở vị trí trên cùng trong danh sách thăm dị.
PC cĩ thể truyền lại khung khơng được báo nhận trong suốt CEP sau một thời gian PIES.
Khi cĩ hơn một BSS kết hợp điểm đang hoạt động trên cùng một kênh vật lý PHY trong khơng gian gối chồng, cĩ khả năng tồn tại xung đột giữa các hoạt động truyền PCF bởi các PC độc lập.