3. Chương III: IEEE802.11 và chuẩn hóa mạng LAN không dây (WLAN)
3.2.2. Kiến trúc các lớp trong mô hình OSI của chuẩn IEEE802.11
Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa lớp vật lý (PHY) và lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) cho các mạng WLAN. Nó định nghĩa lớp vật lý hoạt động ở tốc độ dữ liệu 1Mbps và 2 Mbps trong băng tần RF 2.4 GHz và trong hồng ngoại (IR). Nó được mở rộng hai lần vào năm 1999 thành chuẩn IEEE 802.11a định nghĩa lớp vật lý cho băng 5GHz ở tốc độ 54 Mbps, và chuẩn IEEE 802.11b định nghĩa lớp vật lý cho băng tần 2.4 GHz ở tốc độ 5.5 và 11 Mbps.
3.2.2.1. Lớp vật lý
Chuẩn IEEE 802.11 quy định các lớp vật lý như bảng 3.1.
Chuẩn Tần số vô tuyến (RF) Hồng ngoại (IR) Cơ chế Tốc độ dữ liệu cực đại (Mbps) IEEE 802.11 2.4 GHz DSSS 2 IEEE 802.11 2.4 GHz FHSS 2 IEEE 802.11 850 - 950 nm IR 2
IEEE 802.11a 5 GHz OFDM 54
IEEE 802.11b 2.4 GHz DSSS 11
Bảng 3.1. So sánh các lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.11.
Hệ thống trải phổ nhảy tần FHSS 2.4 GHz và hệ thống IR của chuẩn IEEE 802.11 ít khi được sử dụng. Lớp vật lý OFDM 5 GHz có phạm vi hạn chế (xấp xỉ 15m) nên nó ít được sử dụng. Đa số các sản phẩm hiện tại thực hiện công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) theo chuẩn IEEE 802.11b ở tốc độ dữ liệu lên trên tới 11 Mbps do lợi thế khả năng thực hiện và giá thành của nó.
Mục đích của công nghệ trải phổ là tăng thêm thông lượng và độ tin cậy của truyền dẫn bằng cách sử dụng nhiều dải tần. DSSS hoạt động bằng cách chuyển đổi mỗi bit truyền thành một chuỗi "chip" mà thực chất là một chuỗi số 1 và 0. Sau đó chip này được gửi song song qua một dải tần
-40-
rộng. Vì sử dụng nhiều dải tần, nên nó tăng cường độ tin cậy truyền dẫn khi có giao thoa. Và mỗi bit được biểu diễn bởi một chuỗi chip, nên nếu phần nào đó của chuỗi chip bị mất vì giao thoa, thì gần như phần chip nhận được sẽ vẫn đủ để phân biệt bit gốc.
3.2.2.2. Điều khiển truy cập môi trường (Lớp MAC)
Hình 3.2. Lớp MAC
Trong khi lớp vật lý chuẩn IEEE 802.11 khác với chuẩn IEEE 802.3 Ethernet, thì chỉ tiêu kỹ thuật của MAC tương tự như chỉ tiêu kỹ thuật của MAC Ethernet chuẩn IEEE 802.3 cộng với Điều khiển liên kết Logic (LLC) chuẩn IEEE 802.2, nó làm cho không gian địa chỉ MAC chuẩn IEEE 802.11 thích hợp với không gian địa chỉ MAC của các giao thức IEEE 802. Trong khi MAC Ethernet chuẩn IEEE 802.3 thực chất là CSMA/CD - đa truy cập nhạy sóng mang phát hiện xung đột, thì MAC chuẩn IEEE 802.11 là CSMA/CA - đa truy cập nhạy sóng mang tránh xung đột. Sự khác nhau này là do không có phương cách thiết thực để truyền và nhận cùng lúc trên môi trường không dây (môi trường WM). CSMA/CA cố gắng tránh các va chạm trên môi trường WM bằng cách đặt một khoảng thời gian thông tin trong mỗi khung MAC, để các trạm thu xác định thời gian còn lại của khung trên môi trường WM. Nếu khoảng thời gian của khung MAC trước đã hết và một kiểm tra nhanh trên môi trường WM chỉ ra rằng nó không bận, thì trạm truyền được phép truyền. Bằng cách này, nó cho phép nơi gửi truyền bất kỳ lúc nào mà môi trường không bận.
Ngoài các tính năng chuẩn được thực hiện bởi các lớp MAC, lớp MAC chuẩn IEEE 802.11 còn thực hiện chức năng khác liên quan đến các giao thức lớp trên, như Phân đoạn, Phát lại gói dữ liệu, và Các ghi nhận.
Lớp MAC định nghĩa hai phương pháp truy cập khác nhau, Hàm phối hợp phân tán và Hàm phối hợp điểm.
-41-