41
trong IEEE 802.11 là DCF và PCF, cung cấp khả năng tương thích ngược (backward compatibility), cho phép các thực thể chuẩn IEEE 802.11e có thể hoạt động trong mạng chuẩn IEEE 802.11. Để có khả năng tương thích ngược, một QSTA có thể hoạt động theo kiểu non-QoS BSS (nQBSS) bằng cách tự kết nối với một non-QoS AP (nQAP), trong trường hợp không tìm thấy QAP. Một mặt khác, non-QoS STA (nQSTA) cũng có thể kết nối với một QAP trong QBSS giống như hoạt động của nó trong chuẩn IEEE 802.11. Trong trường hợp này, thực thể chuẩn IEEE 802.11e sử dụng những định dạng frame như trong chuẩn IEEE 802.11, không sử dụng những frame đặc biệt cung cấp chất lượng dịch vụ.
Hình 3.4: Kiến trúc tầng MAC IEEE 802.11e
Chức năng điều khiển trung tâm trong HCF là HCCA áp dụng cơ chế truy nhập môi trường truyền không tranh chấp (contention–free), sử dụng thành phần cộng tác trung tâm được gọi HC (Hybrid Controller) được cài đặt trong QAP. HC hoạt động song song với EDCA giống như trong chuẩn IEEE 802.11, bao gồm một giai đoạn không tranh chấp CFP (Contention Free Period) theo sau bởi một giai đoạn tranh chấp CP (Contention Period), trong đó EDCA hoạt động trong giai đoạn không tranh chấp trong khi HC hoạt động trong cả hai giai đoạn trên. Điều này hơi trái ngược so với nguyên bản 802.11 do thành phần cộng tác điểm PC (Point Coordinator) chỉ hoạt động trong giai đoạn không tranh chấp. Có nghĩa là HC có khả năng sử dụng cơ chế hỏi vòng QSTA trong cả giai đoạn tranh chấp và không tranh chấp. Điều đó giải thích thành phần này được gọi là điều khiển lai (Hybrid Controller).
42
Trường con QoS trong trường Frame Control của MAC header chỉ ra trạm truyền thông đóng vai trò của QSTA hoặc nQSTA. Nếu trường này có giá trị là 1, trạm đó là QSTA. Một trạm là nQSTA nếu trường con QoS có giá trị bằng 0. Hình 3.5 mô tả trường con QoS trong MAC header.
Hình 3.5: Data frame tại tầng MAC và trƣờng QoS.
Trong tầng MAC, tất cả các frame đều được thiết lập một mức ưu tiên dựa vào giá trị trường định danh luồng dữ liệu TID (Traffic Identifier). Mức độ ưu tiên người dùng UP (User Priority) của frame được xác định dựa trên giá trị TID. Do đó, khi QAP nhận được một frame từ một QSTA, nó đọc giá trị UP từ trường TID. Hình 3.6 minh họa trường điều khiển QoS và TID trong hearder tầng MAC.
Giá trị ưu tiên trong trường TID được hỗ trợ chỉ khi nếu gói tin của một trạm phát đi có trường con QoS trong trường điều khiển frame (Frame Control) được thiết lập giá trị là 1. Trong trường hợp đó, trạm liên kết được với QAP và đóng vai trò như một QSTA. Nếu không có QAP và QSTA liên kết với một AP thông thường, khi đó QSTA có chức năng giống như một STA, và trường con QoS được gán giá trị là 0. Trong trường hợp này, giá trị TID sẽ không còn ý nghĩa và mọi frame truyền đi từ STA sẽ được xử lý như những frame có không có mức ưu tiên nào như trong hoạt động của chức năng DCF. Nói chung, nếu những trạm thông thường bao gồm STA và nQSTA, khi liên kết với một QAP, những frame phát đi từ những trạm này sẽ được đối xử như những frame có mức ưu tiên 0.
43
Hình 3.6: Trƣờng TID trong định nghĩa trong trƣờng thông tin QoS.
Giá trị kích thước hàng đợi (Queue size) trong trường điều khiển QoS của frame header, như mô tả trong hình 3.6 cho chúng ta biết tổng số frame của mức ưu tiên hiện tại có trong hàng đợi truyền AC của trạm, không bao gồm frame hiện tại. TXOP được sử dụng cả trong EDCA và HCCA, lần lượt được gọi là EDCA TXOP và HCCA TXOP (hay còn gọi là Polled TXOP). Một EDCA TXOP giành được khi một trạm QSTA thắng trong quá trình tranh chấp để truy cập môi trường khi trạm đó thực thi chức năng EDCA, trong khi một HCCA TXOP được cấp bởi HC khi trạm tham gia chức năng HCCA. HC điều phối từng trạm để cấp cho các HCCA TXOP dựa trên yêu cầu của các trạm.
Một QSTA có thể định rõ mục đích truyền nhiều frames trong một TXOP bằng việc đặt giá trị cho trường Duration/ID trong header của frame, do vậy, trạm có thể bao gồm luôn thời gian cần thiết để truyền những frame thêm sau (sau frame đầu tiên). Nếu trạm sử dụng chức năng HCCA, trạm QSTA có thể yêu cầu TXOP cho một thời gian cụ thể bằng cách đặt giá trị cho trường con QoS Control như trong hình 3.6. Trường TID trong trường hợp này chỉ ra AC cho TXOP đang được yêu cầu. Trạm trung tâm HC/QAP sau đó có thể thiết lập một TXOP với thời gian được yêu cầu hoặc là nhỏ hơn.
Tham số EDCA được định nghĩa trong thành phần tập tham số EDCA (EDCA Parameter Set) và được phát một cách định kỳ bởi QAP trong những frame báo hiệu (beacons). QAP có thể điều chỉnh những tham số này một cách động, tùy thuộc vào điều kiện mạng. Hình 3.7 biểu diễn cấu trúc của thành phần tập tham số EDCA.
44
Hình 3.7: Thành phần tập tham số EDCA
Giá trị tham số EDCA được định nghĩa trong các trường con AIFSN, ECWmin, ECWmax, và TXOPLimit trong thành phần tập tham số EDCA. Mọi QSTA nhận được thành phần này sau đó sẽ cập nhật tham số EDCA của nó và sử dụng những tham số này để tranh chấp truy cập môi trường truyền.
Hình 3.8: Thành phần QoS Capability
Cấu trúc của thành phần QoS Capability được mô tả như hình 3.8. Trường ghi số lần cập nhật tham số EDCA (EDCA Parameter Set Update Count) được sử dụng để đồng bộ giá trị tập tham số EDCA cho các trạm trong một QBSS. Mỗi lần QAP cập nhật tham số EDCA, nó sẽ tăng giá trị của trường này lên 1 và truyền đi trong gói tin thông báo tới các QSTA. Sau khi nhận được gói tin chứa giá trị trường ghi số lần cập nhật tham số EDCA, các QSTA sẽ so sánh với giá trị của mình để xác minh lại xem chúng có đang sử dụng tham số EDCA mới nhất không và cập nhật lại giá trị tập tham số EDCA nếu cần.
45
III.3. Tóm tắt các đặc điểm chính của chuẩn IEEE 802.11e