Kiến trúc MAC
Kiến trúc MAC được mô tả trong Hình 1-14, nó cung cấp các dịch vụ của DCF.
Hình 1-14 Mô 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 sóng mang với cơ chế tránh xung đột. DCF có thể được 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, nó sẽ nghe môi trường để xác định xem liệu có một STA khác đang truyền hay không. Nếu môi trường được xác định là không bận, quá trình chuyển đổi có thể diễn ra. Thuật toán phân tán CSMA/CA bắt buộc phải có một khe thời gian tối thiểu tồn tại giữa các khung truyền đi liên tục. Một STA đang truyền phải đảm bảo rằng môi trường đang rỗi trong khoảng thời gian này trước khi truyền. Nếu môi 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 công, STA sẽ chọn một khoảng thời gian ngừng (backoff) ngẫu nhiên và sẽ giảm bộ đếm thời gian ngừng.
Giao thức truy nhập môi trường cơ sở là DCF, nó cho phép chia sẻ phương tiện tự động giữa các PHY tương thích thông qua sử dụng cơ chế CSMA/CA và một thời gian ngưng ngẫu nhiên sau một trang thái môi trường bận. Thêm vào đó tất cả các lưu lượng trực tiếp sử dụng xác nhận (khung ACK) tích cực mà tại đó việc truyền dẫn lại được lên kế hoạch bởi bên gửi nếu không nhận được ACK nào.
Giao thức CSMA/CA được thiết kế để giảm xác suất xung đột giữa nhiều STA cùng truy nhập một môi trường, tại thời điểm xung đột có 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 có nhiều STA đang chờ môi trường trở lại. Đây là tình huống đòi hỏi thủ tục ngưng ngẫu nhiên để giải quyết các xung đột môi trường.
Phát hiện sóng mang có thể thực hiện bằng cơ chế vật lý hoặc cơ chế ảo. Cơ chế phát hiện sóng mang ảo đạt được bằng cách phân tán thông tin yêu cầu giữ trước, thông tin này thông báo về sử dụng sắp tới của môi trường. Trao đổi các khung RTS và CTS trước khung dữ liệu thực sự là cách để phân tán thông tin dữ trước môi trường. Các khung RTS và CTS chứa một trường thời gian/ID định nghĩa khoảng thời gian mà môi trường sẽ được 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 môi trường . Do đó một STA có thể không phải là đích nhận dữ liệu của STA nguồn vẫn có thể biết được về sự sưe dụng môi trường trước mắt.
Một cách khác để phân tán thông tin giành trước môi trường là trường thời gian/ ID trong khung trực tiếp. Trường này đưa ra thời gian mà môi 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 không nhận được CTS, STA nguồn có thể lặp lại qua trình nếu khung dữ liệu dài được truyền đi và không 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 môi trường làm việc qua các ranh giới
BSA. Cơ chế RTS/CTS cũng có thể tăng cường khả năng hoạt động trong một điều kiện đặc thù khi tất cả các STA đều có thể nhận từ AP, nhưng không thể nhận từ các STA khác trong BSA.
Chức năng phối hợp điểm (PCF)
MAC cũng có thể phối hợp được phương pháp truy nhập tuỳ chọn là PCF, nó chỉ có thể sử dụng được trên những cấu hình mạng hạ tầng. Phương pháp truy nhập này sử dụng một bộ phối hợp điểm (PC), nó sẽ hoạt động tại điểm truy nhập của BSS, để xác định STA nào đang có quyền truyền. Hoạt động về cơ bản giống với việc thăm dò, trong đó PC đóng vai trò của bộ phận điểu khiển thăm dò. Hoạt động của PCF có thể yêu cầu phối hợp thêm để cho phép hoạt động hiệu quả trong trường hợp tại đó có nhiều BSS phối hợp điểm đang hoạt động trên cùng một kênh, trong không gian vật lý phủ chồng.
PCF sử dụng một cơ chế phát hiện sóng mang ảo được hỗ trợ bởi một cơ chế ưu tiên truy nhập. PCF sẽ phân tán thông tin trong các khung quản lý Beacon để thu được quyền điều khiển môi trường bằng vector phân phối mạng (NAV) trong các STA. Thêm vào đó tất cả các truyền dẫn khung dưới sự điều khiển của PCF có thể sử dụng không gian liên khung IFS nhỏ hơn không gian IFS cho các khung được truyền đi thông qua DCF. Việc sử dụng IFS nhỏ hơn có nghĩa là lưu lượng phối hợp điểm sẽ có quyền ưu tiên truy nhập phương tiện truyền thông lớn hơn các STA trong chế độ hoạt động BSS gối chồng dưới phương pháp truy nhập DCF.
Ưu tiên truy nhập PCF cung cấp có thể được tận dụng để tạo nên một phương pháp truy nhập không 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 không xung đột. PC sẽ nằm trong AP. Việc AP có trở thành PC hay không là tùy chọn. Tất cả cá STA cơ bản phải tuân theo các nguyên tắc truy nhập môi 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 có thể hoạt động một cách phù hợp cùng với sự hiện diện của một BSS trong đó có một PC đang hoạt động và nếu được kết hợp với một BSS khác các trạm có thể nhận tất cả các khung được
gửi đi dưới sự điều khiển của PCF. Việc STA trả lời lại một thăm dò không tranh chấp (CF-poll) nhận được từ một PC là tùy chọn. Một STA mà có thể trả lời lại các CF-Poll được gọi là trạm CF- Pollable và có thể yêu cầu được thăm dò bởi một PC tích cực. Các trạm CF – Pollable và PC không sử dụng RTS/CTS trong CFP. Khi được thăm dò bởi PC, CF – Pollable STA có thể truyền chỉ một MPDU, nó có thể đến bất cứ đích nào (không chỉ đến PC) và có 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 đó không được báo nhận, CF - Pollable STA sẽ không truyển lại khung trừ khi nó được thăm dò lại bởi PC, hoặc nó quyết định truyền lại trong khoảng thời gian tranh chấp CP. Nếu bên nhận của truyền dẫn không tranh chấp không phải là CF – Pollable, STA này báo nhận truyền dẫn sử dụng các qui tắc báo nhận DCF thông thường và PC tiếp tục điều khiển môi trường. Một PC có thể chỉ sử dụng cơ chế truyền khung không tranh chấp để chuyển giao các khung đến các STA và không bao giờ thăm dò các trạm không phải là CF – Pollable.
Một PC có thể thực hiện thủ tục ngưng khi truyền lại khung không được báo nhận trong CEP. PC duy trì một danh sách đang thăm dò có thể truyền lại khung không được báo nhận ở thời điểm kế tiếp khi mà AID tương đương ứng với khung đó nằm ở vị trí trên cùng trong danh sách thăm dò.
PC có thể truyền lại khung không được báo nhận trong suốt CEP sau một thời gian PIES.
Khi có hơn một BSS kết hợp điểm đang hoạt động trên cùng một kênh vật lý PHY trong không gian gối chồng, có khả năng tồn tại xung đột giữa các hoạt động truyền PCF bởi các PC độc lập.