H
h 2.10: Khuôn dạng đơn vị dữ liệu giao thức MAC tổng quát Bảng 2 : Thông
Trường Thông tin
Điều khiển khung Phiên bản hiện tại của tiêu chuẩn, các gói được nhận hoặc gửi đi tới hệ thống phân phối, quản lý nguồn, phân mảnh, gói mã hoá và nhận thực.
Khoảng thời gian/ Nhận dạng
Khoảng thời gian của vector phân phối mạng, nhận dạng nút đang hoạt động ở chế độ bảo vệ nguồn.
Các trường địa chỉ 1-4 Các địa chỉ của BSSID, đích, nguồn, bộ phát, và bộ thu. Chuỗi điều khiển Chuỗi số của gói và phân đoạn gói.
n cho các trường dữ liệu khác nhau trong phần tiêu đề MPDU
Hình 2.10 biểu diễn khuôn dạng của đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát (MPDU). Các trường Địa chỉ 2, Địa chỉ 3, Điều khiển chuỗi, Địa chỉ 4 và dữ liệu người dùng chỉ có trong một số trường hợp nhất định. MPDU đ
• ởi các bit kiểm tra li. Có ba kiểu gói: Các gói dữ l
u.
Các gói điều khiển (v ớ dụ như các gói RTS, CTS, ACK). RTS: gói yêu
ầu để gửi, sử dụng để khai báo cho các trạm tránh đụng độ.
CTS: xóa để gửi, gói CTS được truyền từ trạm khai báo trong gói t RTS để các trạm khác biết được 1 gói tin sắp được truyền.
ACK: gói t
• được sử dụng để xác nhận gói tin đã ợc nhận thành công.
Các gói quản lý (ví dụ như đèn hiệu). Thông tincho bởi các trường kh
nhau trong phần tiêu đề MPDU được
iệt kê trong Bảng 2
c. Các khoảng thời gian liên khung
Quyền ưu tiên truy nhập tới môi trường vô tuyến được điều khiển thông qua các khoảng không gian giữa các khung truyền, gọi là các khoảng thời gian liên khung IFS (Inter Frame Space). Các giá trị IFS được xác định bởi lớp vật lý. Một trạm xác định xem môi trường có rỗi không thông qua chức năng phát hiện sóng mang trong khoảng thời gian chỉ định. Có ba loại thời gian liên khung thường được sử dụng để cung cấp các mức logic ưu tiên
SIF
hort Inter Frame Space) khoảng thời gian liên khung ngắn . SIFS là khoảng thời gian ngắn nhất, thường sử dụng cho khung K, CTS, MPDU thứ hai hoặc tiếp sau của một khối phân đoạn.
SIFS sẽ được sử dụng khi các trạm đã chiếm được môi trường và cần giữ trong một khoảng thời gian để thực hiện trao đổi khung. Sử dụng khe thời gian ngắn nhất giữa các lần truyền khung sữ ngăn cho các trạm khác cố gắng truy nhập môi trường, những trạm này đã được yêu cầu chỉ trong một khoảng thời gian dài hơn, điều này tạo
- ều kiện ưu tiên để hoàn thành một chu trình trao đổi khung.
IFS (PCF Inter Frame Space) khoảng thời gian liên khung PCF
PIFS sẽ được sử dụng trong các hoạt động của các trạm theo PCF để tăng quyền ưu tiên truy nhập đến phương tiện tại thời điểm đầu của khoảng tranh chấp. Một trạm sử dụng PCF sẽ được cho phép
- uyền sau khi cơ chế cảm nhận sóng mang của n xác nhận rằng
FS (DCF Inter Frame Space) khoảng thời gia n liên khung DCF
Được sử dụng trong khung hoạt động của các trạm dưới DCF để truyền các khung dữ liệu MPDU và khung quản lý. Một trạm sử dụng DCF sẽ được cho phép truyền sau khi cơ chế cảm nhận sóng mang
a nó xác nhận rằng môi trường rỗi
u một khoảng thời gian.
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,
H ình 2.11 : Chức năng phối hợp phân bố DCF
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. Cơ chế trruy nhập 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
ừng (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 PHYtương thích thông qua sử dụng cơ chế CSMA/CA và một thời gia n ngưng ngẫu nhiên sau một trạng 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 l
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 th
tục ngưng ngẫu nhiên để giải quyết các xung đột môi trường. Phát hiệns
g 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 giữ 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 đ một STA có thể không phải là đích nhận dữ liệu của STA ng
n vẫn có thể biết được về sự sử 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 đ
n 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 iểm tra đường truyền dẫn. Nếu STA phát RTS không nhận được C TS, STA nguồn có thể lặp lại quá trình
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 th
nhận từ AP, nhưng không thể nh
từ các STA khác trong BSS. e. Chức năng phối hợp điểm PCF
Ngoài DCF, MAC cũng có thể kết hợp một phương pháp truy nhập tuỳ chọn gọi là PCF, nó chỉ có thể sử dụng trên các cấu hình mạng cơ sở hạ tầng. Phương pháp truy nhập này sử dụng một bộ phối hợp điểm PC (Point Coordiration) hoạt động tại điểm truy nhập của BSS để xác định trạm nào sẽ được phép truyền. Về cơ bản, giao thức này hoạt động giống như sự thăm dò (
ing), trong đó PC đóng vai trò của bộ ph
điều khiển thăm dò.
Hình 2.12: Chức năng phối hợp điểm PCF
PCF sử dụng 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 (Beacom Frame), để thu được quyền quản lý môi trường bằng cách đặt ra các vector cấp phát mạng NAV trong các trạm. Thêm vào đó, tất cả các truyền dẫn khung dưới
sự điều khiển của PCF đều sử dụng khoảng thời gian liên khung IFS nhỏ hơn thời gian IFS cho các khung được truyền đi thông qua DCF. Việc sử dụng thời gian liên khung 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 trạ
trong chế độ hoạt động trong BSS dưới phương pháp truy nhập DCF.
Ưu tiên truy nhập PCF có thể được tận dụng để tạo ra một phương pháp truy nhập không tranh chấp (CF – Contension Free). PC sẽ điều khiển việc truyền dẫn khung của các trạm để loại bỏ tranh chấp trong một khoảng thời gian giới hạn nào đó.
f. Phân mảnh
Trong tất cả các quá trình truyền dẫn gói trong mạng WLAN, các bản tin có độ dài thay đổi được sử dụng trong tiêu chuẩn IEEE 802.11. Theo cách này, tổng số các gói tin phát đi là nhỏ nhất. Điều này trở nên quan trọng để đạt được thông lượng cao do rất nhiều thiết bị mạng bị giới hạn bởi số lượng gói tin mà chúng có thể xử lý trong một giây. Việc phân mảnh dữ liệu có thể có ích khi áp dụng cho các thiết bị di động di chuyển ở tốc độ trung bình. Quá trình phân mảnh gói có thể làm giảm tác động của xung đột và là một lựa chọn tốt để sử dụng RTS/CTS. Chuẩn 802.11 khuyến nghị chiều dài gói được phân mảnh nên nhỏ hơn 3,5 ms (tức là độ dài gói gồm 400 octet có tốc độ dữ liệu 1 Mbps). Tuy nhiên, quá trình phân mảnh hoá yêu cầu phần thông tin phụ nhiều hơn do số lượng các gói tin và các gói ACK đã được xử lý tăng lên, do phần thông tin mào đầu và thôn
tiêu đ trng mỗi gói tin được phân mảnh và do các SIFS
sung .
Hình 2 .13 : Quá trình phân mảnh một gói dữ liệu unicast
Để đạt được những thuận lợi này, một cơ chế phân mảnh/tái kết hợp đơn giản được đưa vào trong lớp MAC 802.11 (xem Hình 1.12). Mỗi gói bao gồm một chuỗi số để sử dụng cho việc tái kết hợp. Một ngưỡng
hânmảnh xác định độ di l
nhất của gói ở trên đã được phân mảnh. 2.2 . TIÊU CHUẨN HIPER LAN
Sự phát triển của thông tin vô tuyến băng rộng đã đặt ra những yêu cầu mới về mạng LAN vô tuyến. Đó là nhu cầu cần hỗ trợ về QoS, bảo mật, quyền sử dụng,… ETSI (European Telecommunications Standards Institute- Năm 1992, Viện các tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu thành lập hiệp hội để xây dựng tiêu chuẩn WLAN dùng cho các mạng LAN vô tuyến (HiperLAN) hoạt động hiệu suất cao (High Performance LAN), tiêu chuẩn này xoay quanh mô tả
ăng phát triển ở mức cao hơn.
Hình 2.14: Mô hình HiperLAN và OSI
Chuẩn HiperLAN giống như chuẩn 802.11, chuẩn này phục vụ cho cả các mạng độc lập và các mạng có cấu hình cơ sở. HiperLAN hoạt động ở băng tần 5,15 đến 5,3 GHz (băng tần được chia thành 5 kênh tần số) với mức công suất đỉnh thấp khoảng 1W. Tốc độ dữ liệu vô tuyến tối đa có thể hỗ trợ là khoảng 23,5 Mbps và chuẩn này cn
hỗ trợ cho các người dựng di động ở tốc độ thấp (khoảng 1,4 m/s). . Có 4 loại HIPERLAN đãđược đưa ra: HI
RLAN/1, HIPERLAN/2, HIPERCESS (3)
IPERLINK (4) .vào năm 1996.
Bảng 3: Đặc tính của chuẩn HiperLAN
Trong các chuẩn của HiperLAN, HiperLAN2 là chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất bởi nh
đặc tính kỹ thuật của H erLAN2:
• T
yền dữ liệu với tốc độ ca
• Kết nối có đị hướng. • Hỗ trợ QoS. • p phát tần số tự động Hỗ trợ bảo mật • Mạng và ứng dụng độc lập • Tiết kiệm năng lượng
Tốc độ truyền dữ liệu của HiperLAN2 có thể đạt tới 54 Mbps. Sở dĩ có thể đạt được tốc độ đó vì HiperLAN2 sử dụng phương pháp gọi là OFDM (Orthogonal Frequence Digital Multiplexing – dồn kênh phân chia tần số). OFDM có hiệ
quả trong cả các môi trường mà sóng radio bị phản xạ từ nhiều điểm.
HiperLAN Access Point có khả năng hỗ trợ việc cấp phát tần số tự động trong vùng phủ sóng của nó. Điều này được thực hiện dựa vào chức năng DFS (Dynam
Frequence Selectioniế
trúc HiperLAN2 thích hợp với nhiều loại. 2.3. TIÊU CHUẨN OPEN A IR
Một nhóm các nhà cung cấp sản phẩm tính toán di động thành lập một tổ chức có tên là WLIF – Diễn đàn tương hỗ các mạng WLAN. Hiện nay, WLIF có 38 thành viên, các công ty thành viên cung cấp nhiều sản phẩm dịch vụ WLAN tương hỗ với nhau, vì thế mà thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp mạng WLAN. WLIF đã công bố giao diện OpenAir để cho phép các bộ phận độc lập có thể phát triển các sản phẩm tương thích và thiết lập tiến trình cấp bằng xác nhận cho các đặc tính tương hỗ của các sản phẩm WLAN. Các đặc tả WLIF dựa trên mạng WLAN FHSS 2,4 GHz giới thiệu vào đầu năm 1994. Hệ thống này hoạt động ở tốc độ 1,6 Mbps trên mỗi mẫu nhẩy tần. Với 15 mẫu độc lập, tốc độ dữ liệu tổng lên đến 2,4 Mbps (15 x 1,6 Mbps). Chuẩn OpenAir hoàn thành vào năm 1996. OpenAir MAC dựa trên CSMA/CA và RTS/CTS như 802.11. Tuy nhiên OpenAir không thực hiện việc mã hóa tại lớp MAC, nhưng lại có ID mạng dựa trên
ật khẩu. OpenAirũng k
ng cung cấp chức năng tiết kiệm công suất. 2.4. TIÊU CHUẨN H OMERF
HomeRF là một công nghệ được sử dụng trong truyền thông không dây, được sử dụng chủ yếu trong các hệ thốngmạng gia đình. HomeRF là tên viế tắt của cụm từ Home Radio Frequency , một loại mạng cục bộ sử dụng t ần số Radio để kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các phần tử của mạng. Các phầnMobile tử của mạng này rất đa dạng: có thể là các máy tính PC,
c thiết bị , các loại thiết bị cầm tay khác (có giao diện vô tuyến).
HomeRF được nêu lên vào năm 1998. Có nhiều tập đoàn công nghiệp như: Compaq, IBM, Intel, Microsoft đã tập trung nghiên cứu. Mục đích chung của họ là phát triển một giao thức chuẩn chung cho mạng không dây trong dải tần 2.4GHz và tỷ lệ dữ liệu là 1- 2 Mbps, sử dụng kỹ thuật lai TDMA/ CSMA. Giao
(Lớp MAC trong HomeRF), được thiết kế cho cả dữ liệu và tiếng nói. Chuẩn này cũng có thể tương hỗ với mạng điện thoại chuyển mạch công cộng và mạng Internet. Các sản phẩm theo chuẩn SWAP hoạt động ở dải tần 2,4 GHz sử dụng FHSS. Công nghệ SWAP bắt nguồn từ các tiêu chuẩn điện thoại không dây tiên tiến dựng kỹ thuật số và chuẩn WLAN IEEE 802.11 hiện có. SWAP cho phép cung cấp các dịch vụ không dây mới ở trong nhà, SWAP hỗ trợ TDMA (để cung cấp thoại tương tác và các dịch vụ thời gian) và CSMA/C
(để cung cấp truyền thông các gói số liệu tốc
Tham số Đặc tả
Tốc độ nhảy 50mẫu/s (cùng các mẫu nhảy như 802.11)
Vùng tần số Băng 2,4 GHz ISM
Công suất vô tuyến phát 20 dBm
Tốc độ số liệu 1 Mbps (2-FSK), 2 Mbps (4-FSK)
Vùng phủ Tới 50m
Số lượng nút Tới 127 thiết bị cho một mạng
Các kết nối thoại Tới 6 phiên đàm thoại song công có kiểm tra lỗi
cao không đồng b). Bảng
: Các thông số chính của hệ thống HomeRF 2.5. TIÊU CHUẨN B LUETOOTH
Nhóm chuyên trách Bluetooth được thành lập vào năm 1998 bởi các công ty lớn (Intel, IBM, Toshiba) và các công ty điện thoại tế bào (Nokia, Ericsson) để cung cấp kết nối vô tuyến giữa cơ s
máy tính PC di động, điện thoại tế bào và các thiết bị điện tử khác.
Bluetooth là công nghệ radio phạm vi hẹp để kết nối giữa các thiết bị không dây. Hoạt động trong dải băng tần ISM (2.4 GHz). Chuẩn này xác định
một đường truyền vô tuyến phạm vi hẹp song công tốc độ 1Mbps kết nối được tới 8 thiết bị vô tuyến
m tay. Phạm vi của Bluetooth phụ thuộc vào năng lượng của lớp radio. Mạng Bluetooth được gọi là Piconet. Trường hợp đơn giản nó là 2 thiết bị được nối trực tiếp với nhau. Một thiết bị là Master (chủ), còn thiết bị kia là Slave (tớ). Ứng dụng chủ yếu là úng dụng điểm- điểm. Đây chính là cấu trúc Ad- hoc trong mạng WLAN. Kết nối Bluetooth là kết nối Ad- hoc điển hình. Điều đó có nghĩa là mạng được thiết lập chỉ cho n
ệm vụ hiện tại và được gỡ bỏ kết nối sau khi dữ liệu đã truyền xong.