2.3.1. Chức năng cộng tác phân tán - DCF
DCF là một phương pháp truy cập được chỉ rõ trong chuẩn 802.11 cho phép tất cả các client trong WLAN đấu tranh đề giành quyền truy cập đường truyền dùng chung là sóng vơ tuyến RF (Radio Frequency) sử dụng giao thức CSMA/CA. Trong trường hợp này, môi trường truyền là một phần của băng tần sóng vơ tuyến mà WLAN sử dụng để truyền dữ liệu. Các mơ hình WLAN (sẽ
nói kỹ ở phần 2.4.2) đều có thể sử dụng chế độ DCF. AP trong trường hợp này
hoạt động tương tự như HUB trong môi trường Ethernet để truyền dữ liệu của chúng (DCF là chế độ trong đó AP gửi dữ liệu).
Tiến trình hoạt động của WLAN trong DCF mô tả như sau:
Bước 1: Các trạm đợi cho đến khi DIFS kết thúc
Bước 2: Ngay sau khi DIFS kết thúc, các trạm tính tốn thời gian Random Back-Off dựa trên một số ngẫu nhiên nhân với Slot Time đồng thời đếm lùi (từng Slot Time) khoảng thời gian Random Back-Off của chúng và kiểm tra đường truyền sau mỗi Slot Time.
Bước 3: Khi đường truyền rỗi, trạm nào có khoảng thời gian Random Back-Off ngắn nhất sẽ giành được đường truyền trước tiên, trạm đó sẽ bắt đầu gửi dữ liệu.
Bước 4: Trạm nhận nhận được dữ liệu và đợi 1 khoảng SIFS trước khi đáp lại frame ACK cho trạm truyền.
Bước 5: Trạm truyền nhận được ACK và tiến trình bắt đầu lại từ đầu với một DIFS mới.
Kỹ thuật DCF thực hiện việc truyền dữ liệu bằng giao thức CSMA/CA có sử dụng bản tin ACK trả lời từ phía nhận nên sẽ tránh được xung đột dữ liệu và giải quyết được vấn đề trạm ẩn nhưng chưa giải quyết được vấn đề trạm lộ (như đã nói ở mục 2.2.3). Ngồi ra, phương thức truy nhập đường truyền DCF sẽ tồn tại một khe thời gian giữa 2 khung truyền liên tiếp gây trễ tuy rất nhỏ nhưng vẫn gây ra sự lãng phí đường truyền.
2.3.2. Chức năng cộng tác tập trung - PCF
PCF là chế độ truyền cho phép các frames trên WLAN được truyền không xảy ra đụng độ (không cần phải đấu tranh giành lấy quyền truy cập như ở trong chế độ DCF) bằng cách sử dụng cơ chế hỏi vòng. Điểm thuận lợi của PCF là nó bảo đảm một độ trễ xác định trước, vì thế các ứng dụng địi hỏi chất lượng dịch vụ như âm thanh, hình ảnh … có thể sử dụng ở chế độ này. Khi sử dụng PCF, AP thực hiện việc hỏi vịng (polling). Vì lý do này mà mạng Ad-hoc không thể sử dụng chế độ PCF, bởi vì mạng Ad-hoc khơng có AP để thực hiện việc hỏi vịng.
Tiến trình PCF được thực hiện như sau:
Bước 1: Các trạm phải thông báo với AP là nó có khả năng trả lời trong q trình hỏi vịng.
Bước 2: AP sẽ hỏi lần lượt từng trạm xem chúng có dữ liệu cần truyền hay khơng. PCF sẽ phát sinh một lượng “chi phí” (overhead) khá lớn cho việc hỏi vòng này.
Bước 3: AP xác định và thơng báo cho trạm đó sẽ được truyền.
DCF có thể sử dụng mà khơng cần PCF nhưng PCF không thể sử dụng nếu thiếu DCF. Chúng ta sẽ giải thích việc 2 chế độ này cùng tồn tại như thế nào trong phần sau. DCF có thể mở rộng được vì nó được thiết kế dựa trên việc đấu tranh, trong khi PCF giới hạn khả năng mở rộng bởi vì nó phát sinh nhiều chi phí cho các frames bầu chọn.
2.3.3. Các giá trị SIFS, DIFS, PIFS
Để tìm hiểu các giá trị SIFS, DIFS, PIFS thì việc đầu tiên là phải tìm hiểu IFS (Interframe Spacing). Các trạm trong WLAN đều được đồng bộ với nhau về thời gian (sử dụng gói tin beacon). IFS là một thuật ngữ dùng để đề cập đến việc chuẩn hóa các khoảng thời gian được sử dụng trong WLAN.
Có bốn loại IFS là: SIFS, PIFS, DIFS, EIFS nhưng trong WLAN thường chỉ sử dụng 3 loại IFS chính: SIFS, PIFS và DIFS. Mỗi kiểu được các trạm sử dụng để gửi các kiểu messages nào đó trên mạng hay quản lý các khoảng thời gian trong việc điều khiển các trạm đấu tranh giành quyền truy cập.
Bảng Quy ước thời gian IFS ứng với các phương thức truyền tin
Đơn vị: μS (microSeconds)
Loại IFS Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) Trải phổ nhảy tần (FHSS) Hồng ngoại (Infrared) SIFS 10 28 7 PIFS 30 78 15 DIFS 50 128 23
Các giá trị IFS được sử dụng để trì hỗn việc truy cập đường truyền của một trạm nào đó hay được dùng để cung cấp các mức ưu tiên khác nhau. Trong một mạng không dây, các thiết bị đều được đồng bộ, các trạm và AP sử dụng các khoảng cách thời gian chuẩn để thực hiện các tác vụ khác nhau. Các trạm đều biết các khoảng thời gian này và sử dụng chúng một cách thích hợp. Một tập các khoảng thời gian chuẩn được định nghĩa cho FHSS, DSSS và Infrared (hồng ngoại). Bằng cách sử dụng các khoảng thời gian này, mỗi trạm đều biết khi nào và liệu chúng có được phép thực hiện một hành động nào đó trên mạng hay khơng.
- SIFS: Là IFS cố định và ngắn nhất. SIFS là khoảng thời gian trước và sau khi các loại messages sau được gửi đi (đây không phải là danh sách đầy đủ):
RTS: Được các trạm gửi để yêu cầu giành quyền sử dụng đường truyền. CTS: Được sử dụng bởi trạm nhận để hồi đáp lại RTS frame của máy trạm, điều này đảm bảo tất cả các trạm khác tạm dừng việc truyền của mình lại để nhường cho trạm đã gửi RTS.
ACK: Được sử dụng để thông báo cho trạm gửi gửi rằng dữ liệu đã được nhận đầy đủ ở dạng đọc được.
SIFS cung cấp mức ưu tiên cao nhất trên một mạng WLAN. Lý do SIFS có mức ưu tiên cao nhất là các trạm thường xuyên lắng nghe đường truyền
(carrier senses) đợi cho đường truyền rỗi. Một khi đường truyền đã rỗi, mỗi trạm phải đợi một khoảng thời gian trước khi thực hiện việc truyền. Khoảng thời gian một trạm phải đợi được xác định bởi việc mà trạm đó muốn thực hiện. Mỗi việc trên mạng không dây đều được xếp vào một loại IFS nào đó. Các tác vụ có độ ưu tiên cao rơi vào SIFS. Nếu một trạm chỉ phải đợi một khoảng thời gian ngắn sau khi đường truyền rỗi để thực hiện việc truyền thì nó sẽ có độ ưu tiên cao hơn các trạm phải đợi một khoảng thời gian dài hơn. SIFS được sử dụng cho các công việc địi hỏi một khoảng thời gian rất ngắn có nghĩa là cần độ ưu tiên cao để hồn thành cơng việc.
PIFS là interframe cố định nhưng không phải là ngắn nhất hay dài nhất, vì thế, nó có độ ưu tiên cao hơn DIFS nhưng thấp hơn SIFS. AP sử dụng PIFS chỉ khi mạng đang ở trong chế độ PCF (Point Co-ordination Function). PIFS có khoảng thời gian ngắn hơn DIFS và dài hơn SIFS, vì thế, AP sẽ luôn luôn chiếm quyền điều khiển đường truyền trước khi các trạm bắt đầu đấu tranh giành quyền truy cập trong chế độ DCF. PCF chỉ làm việc với DCF, nó khơng phải là
một chế độ hoạt động độc lập, vì thế, một khi AP kết thúc việc bầu chọn, các trạm khác có thể tiếp tục đấu tranh giành quyền truy cập đường truyền trong chế độ DCF.
DIFS là interframe cố định và dài nhất, nó được sử dụng mặc định ở các trạm (tương thích với chuẩn 802.11) đang ở trong chế độ DCF. Mỗi trạm trên mạng sử dụng chế độ DCF đều phải đợi cho đến khi DIFS trôi qua trước khi có thể truyền dữ liệu. Tất cả các trạm hoạt động dựa trên chế độ DCF sử dụng DIFS để truyền các frame dữ liệu hoặc frame điều khiển. Khoảng thời gian DIFS này làm cho việc truyền các frame sẽ có độ ưu tiên thấp hơn các frame trong chế độ PCF. Thay vì tất cả các trạm đều cho rằng đường truyền đang rỗi và tùy ý bắt đầu việc truyền frame đồng thời ngay sau khi khoảng thời gian DIFS vừa kết thúc (điều này sẽ gây nên xung đột), mỗi trạm đều sử dụng 1 thuật toán gọi là Random Back-Off để xác định phải đợi thêm bao lâu trước khi bắt đầu việc truyền dữ liệu của nó.