III.6.1. Mạng khơng dây(Wireless Network)
Mạng khơng dây là một kỹ thuật gần đây phát triển mạnh. Các máy tính bên trong một tồ nhà cĩ thể sử dụng tia hồng ngoại để liên lạc với nhau hay người ta cịn sử dụng sĩng viba để xây dựng một mạng rộng lớn từ một lưới điều khiển của một số vệ tinh quỹ đạo thấp. 802.11 được thiết kế để sử dụng trong một khu vực điạ lí giới hạn.
802.11 sử dụng 3 dạng đường truyền vật lý khác nhau: • Sử dụng sĩng vơ tuyến
• Sử dụng sĩng viba • Sử dụng tia hồng ngoại.
Sĩng vơ tuyến được lan truyền qua một tần số rộng hơn bình thường, nhằm giảm tối thiểu tác động ảnh hưởng từ các thiết bị khác. Frequency hopping là một kỹ thuật sĩng vơ tuyến thực hiện truyền tín hiệu qua một dãy các tần số ngẫu nhiên, đầu tiên nĩ truyền ở tần số 1, rồi 2, rồi 3, nhưng dãy các tần số này thì khơng thật sự ngẫu nhiên, nĩ dùng thuật tốn tạo ra số ngẫu nhiên giả. Các máy nhận sử dụng cùng thuật tốn như là máy gửi và vì vậy hai máy cĩ thể đồng bộ và truyền dữ liệu với nhau.
Lan truyền trực tiếp (direct sequence): mỗi bit trong khung truyền được
thể hiện bởi nhiều bit trong tín hiệu truyền. Với mỗi bit muốn truyền máy gửi thực hiện phép XOR chuổi bit đĩ với một chuổi bit ngẫu nhiên.
Kỹ thuật truyền tia hồng ngoại truyền dựa trên sự khuyếch tán. Và thường nằm trong cự ly khoảng 10m và giới hạn bên trong một tồ nhà.
Hình III-15. Ví dụ mạng khơng dây
Quản lý xung đột
Cách thức truyền của mạng khơng dây tương tự cách thức truyền của Ethernet. Một nút sẽ đợi cho đến khi liên kết rãnh trước khi truyền và nếu hai nút cùng truyền một lúc xung đột sẽ xuất hiện. Vấn đề xung đột trong mạng khơng dây phức tạp bởi vì khơng phải tất cả các nút luơn luơn ở trong phạm vi truyền của các nút khác.
Thuật tốn Multiple Access with Collision Avoidance (MACA)
Máy gửi và máy nhận trao đổi các khung điều khiển với nhau trước khi máy gửi thực hiện truyền dữ liệu. Máy gửi truyền một khung Request to Send (RTS) đến máy nhận, khung RTS bao gồm một trường chỉ ra thời gian nĩ muốn chiếm giữ đường truyền (chiều dài của khung được truyền). Máy nhận đáp lại với khung Clear to Send(CTS), khung này đáp lại trường chiều dài của máy gửi, bất kỳ nút mà nĩ nhận thấy khung CTS thì nĩ biết nĩ khơng thể liên lạc với máy nhận, vì vậy nĩ khơng thể truyền trong khoảng thời gian này. Bất kỳ nút mà nĩ nhìn thấy khung, nhưng khơng thấy khung CTS thì nĩ cĩ thể tự do liên lạc với máy nhận.
Hai vấn đề quan trọng trong mạng khơng dây
• Máy nhận gởi một ACK đến máy gửi thơng báo thành cơng sau khi nhận khung, tất cả các nút phải đợi ACK trước khi truyền tiếp.
• Cĩ hai hay nhiều nút nhận thấy liên kết trống và vì vậy sẽ truyền khung ở cùng một lúc, do đĩ các khung sẽ xung đột với nhau, 802.11 khơng hỗ trợ phát hiện xung đột nhưng nĩ sẽ phát hiện xung đột khi nĩ khơng nhận được khung CTS sau một khoảng thời gian nào đĩ. Trong trường hợp này chúng sẽ đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi truyền lại nĩ.
Hệ thống phân phối (Distribution System)
802.11 là một hệ thống phù hợp cho một mạng cĩ cấu hình các nút đặc biệt, một nút trong mạng cĩ thể bị giới hạn thơng tin với một hay tất cả các nút khác trên mạng. Hơn nữa sự thuận lợi của mạng khơng dây là các nút tự do di chuyển, chúng khơng bị ràng buộc bởi dây dẫn, một tập các nút cĩ thể thay đổi bất kỳ thời gian nào.
Các nút trong mạng khơng dây bên cạnh việc trao đổi thơng tin tự do với các máy khác trong cùng một cấu trúc nĩ cịn cĩ thể trao đổi với các máy khác thơng qua một thiết bị khác gọi là AP(Access Point). Thiết bị này sử dụng cáp để nối trực tiếp với một thiết bị gọi là distribution system. Các nút trong mạng cĩ thể tự chọn riêng cho mình một AP.
Kỹ thuật chọn 1 AP được gọi là scanning thực hiện qua 4 bước: • Gởi một khung thăm dị.
• Tất cả các AP trong phạm vi của máy gửi đáp lại với một khung trả lời khung thăm dị.
• Nút chọn một AP và gởi một khung giao thiệp. • AP đáp lại với một khung trả lời giao thiệp.
• Các nút thực hiện cách này bất cứ lúc nào nĩ tham gia mạng, cũng như nĩ cảm thấy khơng cảm thấy "hạnh phúc" với AP hiện tại.
• AP cĩ thể gởi một khung thơng báo khả năng truy xuất của mình (tỉ lệ truyền hổ trợ bởi AP).
III.6.2. ATM
Một cơng nghệ được quan tâm gần đây là ATM (Asychronous Tranfer Model). ATM là một cơng nghệ quan trọng trong những năm 1980 và đầu những năm 1990. ATM là tiếp cận theo dạng connection-oriented. Trong ATM giai đoạn thiết lập nối kết được gọi là signalling. Giao thức chính của ATM signalling là Q.2931. Ngồi khả năng tìm ra một đường đi xác định qua một mạng ATM, Q.2931 cịn cĩ nhiệm vụ cấp phát tài nguyên tại các chuyển mạch dọc kênh. Nĩ
đảm bảo một chất lượng phục vụ của kênh. Thật vậy, khả năng QoS cuả ATM là một trong nhữnh khả năng mạnh mẽ nhất.
Lúc một kênh ảo được thiết lập, nĩ cần thiết đặt địa chỉ nguồn trong thơng điệp signalling. Trong ATM, địa chỉ cĩ thể cĩ ở một vài dạng, nhưng dạng chung nhất được sử dụng là E.164 và NSAP (Network Service Access Point), nĩ khác địa chỉ MAC sử dụng trong LAN.
Một điều mà làm ATM thật sự khác thường là các gĩi trong một mạng
ATM cĩ chiều dài cố định. Chiều dài của chúng là 53 byte bao gồm 5 byte header và 48 byte trọng tải, để phân biệt giữa các gĩi cĩ chiều dài thay đổi và cố định người ta đưa ra một tên đặc biệt goị là tế bào (cell). ATM là một ví dụ chuẩn của mạng tế bào.
Hình III-16. Mạng ATM
Cell
Tất cả các cơng nghệ mạng mà chúng ta đã xem xét trước đây đều sử dụng các gĩi cĩ chiều dài thay đổi. Gĩi cĩ chiều dài thay đổi thì trĩi buột bên trong một vài giới hạn:
• Giới hạn thấp nhất: số lượng thơng tin nhỏ nhất mà một gĩi cĩ thể chứa mà một header khơng được tuỳ ý mở rộng.
• Giới hạn cao nhất: được đặt bởi nhiều yếu tố, ví dụ kích thước gĩi lớn nhất trong mạng FDDI xác định bao lâu mỗi trạm cho phép truyền mà khơng trả lại token và thật vậy nĩ xác định bao lâu mỗi trạm phải đợi cho token đến.
Cell, ngược lại giới hạn trên và dưới là cố định.
Kích thước cell
Gĩi cĩ chiều dài thay đổi cĩ một vài đặc trưng quan trọng:
• Nếu ta chỉ cĩ một byte gửi, ta đặt nĩ trong gĩi cĩ kích thước nhỏ nhất.
• Nếu chúng ta cĩ một file lớn để gửi ta phân nĩ ra thành nhiều gĩi cĩ kích thước lớn nhất để gửi.
Ta khơng cần thêm bất cứ thơng tin gì trong trường hợp đầu, trong trường hợp thứ hai nĩ gia tăng hiệu quả băng truyền. Chúng ta cũng cĩ thể giảm tối thiểu tổng số gĩi gửi bằng cách giảm tổng cộng hoạt động xử lý trên gĩi, điều này rất quan trọng trong một mạng cĩ thơng lượng cao bởi vì nhiều thiết bị mạng khơng giới hạn bao nhiêu bit trên 1 giây mà chúng cĩ thể xử lý hơn là giới hạn số gĩi trên một giây mà chúng cĩ thể xử lý.
Vậy tại sao phải sử dụng cell. Một lý do chính là nĩ thuận tiện được thi hành của phần cứng mạng. Bởi vì trong mạng điện thoại mỗi mạng điện thoại thường phục vụ 10.000 khách hàng, chiều dài cố định thì rất hữu ích nếu chúng ta muốn xây dựng các mạng nhanh, cĩ tính khả mở. Cĩ hai lý do:
• Xây dựng phần cứng là một nhiệm vụ dễ dàng, và nhiệm vụ xử lý mỗi gĩi thì dễ dàng khi biết chiều dài thật sự của chúng.
• Nếu tất cả các gĩi cĩ cùng chiều dài, ta cĩ thể cĩ nhiều chuyển mạch. Tất cả chúng cùng làm một nhiệm vụ(xử lý song song).
Một đặc điểm quan trọng của truyền tế bào liên quan đến tổ chức hàng đợi. Khi ta lấy một gĩi từ hàng đợi và bắt đầu truyền nĩ, ta tiếp tục thực hiện thao tác này cho đến khi tồn bộ gĩi được truyền. Ví dụ, một mạng với một gĩi thay đổi, kích thước gĩi lớn nhất là 4KB và tốc độ truyền là 100Mbps, thời gian để truyền gĩi cĩ kích thước lớn nhất là 327.69 micro giây, thật vậy một gĩi ưu tiên cao đến chỉ sau khi gĩi cĩ kích thước lớn nhất được truyền sẽ ngồi đợi 327.68 micro giây để truy xuất liên kết, ngược lại nếu chuyển một cell 53 byte thời gian lâu nhất nĩ đợi là 4.24s điều này dường như khơng đáng kể nhưng nĩ dẫn đến tình trạng “bồn chồn” cho một số ứng dụng.
III.6.3. X25
Được CCITT cơng bố lần đầu tiên vào 1970 lúc lĩnh vực viễn thơng lần đầu tiên tham gia vào thế giới truyền dữ liệu với các đặc tính:
• X25 cung cấp quy trình kiểm sốt luồng giữa các đầu cuối đem lại chất lương đường truyền cao cho dù chất lương đương dây truyền khơng cao.
• X25 được thiết kế cho cả truyền thơng chuyển mạch lẫn truyền thơng kiểu điễm nối điểm.
• Được quan tâm và tham gia nhanh chĩng trên tồn cầu.
Trong X25 cĩ chức năng dồn kênh (multiplexing) đối với liên kết logic (virtual circuits) chỉ làm nhiệm vụ kiểm sốt lỗi cho các frame đi qua. Điều này làm tăng độ phức tạp trong việc phối hợp các thủ tục giữa hai tầng kề nhau, dẫn đến thơng lượng bị hạn chế do tổng phí xử lý mỗi gĩi tin tăng lên. X25 kiểm tra lỗi tại mỗi nút trước khi truyền tiếp, điều này làm cho đường truyền cĩ chất lượng rất cao gần như phi lỗi. Tuy nhiên do vậy khối lượng tích tốn tại mỗi nút khá lớn, đối với những đường truyền của những năm 1970 thì điều đĩ là cần thiết nhưng hiện nay khi kỹ thuật truyền dẫn đã đạt được những tiến bộ rất cao thì việc đĩ trở nên lãng phí.
III.6.4. Frame Relay
Mỗi gĩi tin trong mạng gọi là Frame, do vậy mạng gọi là Frame relay. Đặc điểm khác biệt giữa mạng Frame Relay và mạng X25 mạng Frame Relay là chỉ kiểm tra lỗi tại hai trạm gửi và trạm nhận cịn trong quá trình chuyển vận qua các nút trung gian gĩi tin sẽ khơng được kiểm lỗi nữa. Do vậy thời gian xử lý trên mỗi nút nhanh hơn, tuy nhiên khi cĩ lỗi thì gĩi tin phải được phát lại từ trạm đầu. Với độ an tồn cao của đường truyền hiện nay thì chi phí việc phát lại đĩ chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ nếu so với khối lượng tính tốn được giảm đi tại các nút nên mạng Frame Relay tiết kiệm được tài nguyên của mạng hơn so với mạng X25.
Frame relay khơng chỉ là một kỹ thuật mà cịn là thể hiện một phương pháp tổ chức mới. Với nguyên lý là truyền mạch gĩi nhưng các thao tác kiểm sốt giữa các đầu cuối giảm đáng kể. Kỹ thuật Frame Relay cho phép thơng luợng tối đa đạt tới 2Mbps và hiện nay nĩ đang cung cấp các giải pháp để tương nối các mạng cục bộ LAN trong một kiến trúc xương sống tạo nên mơi trường cho ứng dụng multimedia.