Báo cáo bài tập lớn phân lớp MAC trong IEEE 802.11n

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG
KHOA VI N THÔNG 1
-------***-------

BÁO CÁO
BÀI T P L N
PHÂN L P MAC TRONG IEEE 802.11n

Giáo viên h

ng d n: Th.S Nguy n Vi t Hùng

Sinh viên th c hi n:
1. ào Nh Ng c
2. oàn V n Tr nh
3. Nguy n Tr ng
c
p: D04VT1

Hà N i, 11-2007
Nhóm 7 – l p D04VT1

1


i nóiMerge
u and Split Unregistered Version -
Simpo PDF

I NÓI

U

Xã h i càng phát tri n, nhu c u v
i s ng ngày càng cao, con ng i càng c n có
nhi u ph ng ti n
th a mãn nh ng nhu c u v công vi c và sinh ho t. S phát tri n
a các ng d ng phân tán trên n n m ng mà có xu h ng ngày càng d a trên môi
tr ng vô tuy n ã thúc y s ra i c a các công ngh m i
gi i quy t các v n
yêu c u ó. Các m ng không dây ngày nay theo các chu n IEEE 802.11 a/b/g ã th a
mãn ph n nào nhu c u thi t y u c a con ng i. Tuy nhiên theo th i gian và s phát
tri n c a xã h i yêu c u c n có nh ng m ng không dây t
c các yêu c u v kh
ng di ng,
tin c y, tính s n sàng c a m ng, thông l ng cao và b o m t t t. Nh n
th y rõ
u ó IEEE n m 2004 thành l p TGn có nhi m v xây d ng m t chu n m i
802.11n áp ng nhu c u v thông l ng cao lên n 600 Mbps th hi n s v t tr i so
i các chu n khác ã có. Tháng 6/2007, Wifi Alliance ã a ra b n draft 2.0 cho
802.11n xác nh các thông s c b n i v i các thi t b tuân theo chu n này. IEEE
a h n s thông qua b n 802.11n chính th c vào n m 2009.
Tài li u này t p chung tìm hi u các c tính c b n c a phân l p MAC trong chu n
IEEE 802.11n. Tài li u
c trình bày thành 3 ch ng g m:
Ø Ch
Ø Ch
Ø Ch

ng 1: Gi i thi u chung v chu n IEEE 802.11n
ng 2: Gi i thi u phân l p 802.11n MAC trong mô hình OSI
ng 3: Ch c n ng phân l p 802.11n MAC

Cu i cùng chúng em xin chân thành c m n s h ng d n và t o
u ki n c a th y
ThS. Nguy n Vi t Hùng trong quá trình chúng em làm bài t p l n này.

Nhóm 7 – l p D04VT1

i


c l Merge
c
Simpo PDF
and Split Unregistered Version -

CL C
I NÓI
U ................................................................................................................... i
C L C ........................................................................................................................ ii
DANH M C HÌNH V .................................................................................................. iii
THU T NG VI T T T ............................................................................................... iv
CH
NG I: GI I THI U CHUNG V IEEE 802.11n.................................................. 1
CH
NG II: GI I THI U PHÂN L P 802.11n MAC TRONG MÔ HÌNH OSI ........ 3
2.1. Kh i ch c n ng DCF ............................................................................................. 3
2.2. Kh i ch c n ng PCF .............................................................................................. 4

2.3. Giao th c, thu t toán và ho t ng ........................................................................ 4
2.3.1. Giao th c CSMA/CA ...................................................................................... 4
2.3.2. Giao th c RTS/CTS ........................................................................................ 5
2.3.3. Thu t toán th i gian ch ng u nhiên ............................................................... 7
2.3.4. Quá trình truy n thông trong ch
PCF ....................................................... 8
CH
NG III: CH C N NG PHÂN L P 802.11n MAC ........................................... 10
3.1. Các ch c n ng k th a t các chu n tr c .......................................................... 10
3.1.1. Ch c n ng quét tìm thi t b ........................................................................... 10
3.1.2. Ch c n ng xác th c ....................................................................................... 11
3.1.3. Quá trình k t h p ........................................................................................... 14
3.1.4. Tính n ng giám sát ngu n n ..................................................................... 15
3.1.5. S c t m nh khung. ....................................................................................... 18
3.2. Các ch c n ng riêng có trong 802.11n (d ng ngh ) ........................................ 19
3.2.1. K t h p khung ............................................................................................... 19
3.2.2. Báo nh n theo kh i (Block ACK) ................................................................. 22
3.3. B o m t ................................................................................................................ 22
3.3.1. Thi t l p khoá ................................................................................................ 22
3.3.2. Nh n th c ...................................................................................................... 25
3.3.3. S bí m t ........................................................................................................ 28
3.3.4. S toàn v n .................................................................................................... 29
T LU N .................................................................................................................... 30
TÀI LI U THAM KH O .............................................................................................. 31

Nhóm 7 – l p D04VT1

ii

c hình
SimpoDanh
PDF m
Merge
andv Split Unregistered Version -

DANH M C HÌNH V

Hình 2.1: Mô hình OSI và ki n trúc phân l p MAC ........................................................ 3
Hình 2.2 : Ho t ng c a giao th c RTS/CTS ................................................................. 5
Hình 2.3: Ho t ng c a RTS/CTS gi a m t máy tr m không dây và m t máy tr m có
dây..................................................................................................................................... 6
Hình 2.4: Ho t ng c a RTS/CTS gi a hai máy tr m không dây .................................. 7
Hình 2.5: L c
ho t ng c a m t máy tr m trong ch
DCF ................................ 8
Hình 3.1: Ph ng pháp quét b
ng .............................................................................. 10
Hình 3.2: Quét ch
ng................................................................................................. 11
Hình 3.3: Quá trình xác th c OSA ................................................................................. 12
Hình 3.4: Quá trình xác th c SKA ................................................................................. 13
Hình 3.5: Quá trình k t h p ............................................................................................ 15
Hình 3.6: PSP Mode in a BSS ........................................................................................ 17
Hình 3.7: Fragmentation burst ........................................................................................ 19
Hình 3.8: Khi không th c hi n ph ng pháp k t h p khung ......................................... 20
Hình 3.9: Ph ng pháp k t h p khung ........................................................................... 20
Hình 3.10: K t h p MSDU ............................................................................................. 21
Hình 3.11: K t h p khung MPDU.................................................................................. 21
Hình 3.12: Key Generation in WEP, WPA and WPA2 ................................................. 23

Hình 3.13: Per-Packet Key Generation .......................................................................... 25
Hình 3.14: Authentication Architecture ......................................................................... 26
Hình 3.15: EAPOL ......................................................................................................... 26
Hình 3.16: Authentication Overview ............................................................................. 27
Hình 3.17: AES Counter Mode ...................................................................................... 28
Hình 3.18: CBC MAC .................................................................................................... 29

Nhóm 7 – l p D04VT1

iii


ng vi and
t t tSplit Unregistered Version -
SimpoThu
PDFt Merge

THU T NG

VI T T T

A
ACK
AES
AP
ATIM

Acknownledgement
Advanced Encription Standard
Access Point

Ad-hoc TIM
B
BSS
Basic Service Set
C
CAM
Continuous Aware Mode
CCMP
Cipher Block Chainning Message
CFP
Contension Free Periord
CP
Contension Periord
CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/
Collision Avoidance
D
DCF
Distributed Coordination Function
DSSS
Directed Sequence Spread Spectrum
E
EAPoL
EAP over LAN
ESS
Extended service sets
I
IBSS
Independent BSS
IEEE
Institute of Electrical and Electronics

Engineers
M
MAC
Medium Access Control
MIMO
Multiple Input Multiple Output
MPDU
Message Protocol Data Units
MSDU
MAC Service Data Units
N
NAV
Network Allocation Vector
O
OFDM
Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
OSA
Open System Authentication
Nhóm 7 – l p D04VT1

Báo nh n
Chu n mã hóa tiên ti n
m truy nh p
TIM c a m ng Ad-hoc
p d ch v c s
Ch
nh n th c liên ti p
B n tin chu i kh i mã hóa
Chu k không xung t

Chu k xung t
a truy nh p c m nh n sóng
mang nh m tránh xung t
Kh i ch c n ng DCF
Tr i ph chu i tr c ti p
EAP trong m ng LAN
p d ch v m r ng
BSS không ph thu c
Vi n các k s
n nt

u khi n truy nh p môi tr ng
Công ngh MIMO
n v d li u giao th c b n tin
n v d li u d ch v MAC
Vector

nh v m ng

Ghép kênh phân chia theo t n s
tr c giao
Xác th c h th ng m
iv


ng vi and
t t tSplit Unregistered Version -
SimpoThu
PDFt Merge
P

PCF
PMK
PSP
PTK

Point Coordination Function
Pair-wise Master Key
Power Save Polling
Pair-wise Transient Key

Kh i ch c n ng PCF
Khóa PMK
Th m dò ti t ki m n ng l
Khóa PTK

SDM

R
Request to Send/ Clear to Send
S
Space Division Multiplexing

SIFS
SKA
SSID
STA

Short Interframe Space
Shared Key Authentication
Service Set Identifier

Station A

RTS/CTS

ng

Giao th c RTS/CTS
Ghép kênh phân chia theo không
gian
Kho ng cách liên khung ng n
Xác th c h th ng m
Nh n d ng t p d ch v
Máy tr m A

T
TIM

Traffic Indication Map

ch th l u l

ng

W
WEP
WLAN
WPA

Wired Equivalent Privacy
Wireless LAN

Wifi Protected Access

Nhóm 7 – l p D04VT1

t mã t ng
ng h u tuy n
ng LAN không dây
Công ngh mã hóa WPA c a Wifi

v


1: Giand
i thi
u chung
v IEEE
802.11n
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-

CH

NG I: GI I THI U CHUNG V IEEE 802.11n

áp l i nhu c u th tr ng ngày càng gia t ng v i vi c yêu c u th c hi n cao h n

a WLAN, IEEE ã hình thành nhóm làm vi c 802.11n. Ph m vi làm vi c c a nhóm
này là nh ngh a u ch nh l p v t lý và l p MAC chuy n giao m t giá tr nh nh t
100Mbps thông qua m t m truy nh p d ch v MAC (SAP).
802.11n s d ng m t quan m phát tri n ang s d ng t i các công ngh hi n h u.
trong khi gi i thi u công ngh m i
ó chúng cung c p hi u qu làm vi c s phát tri n
th y
c yêu c u c a vi c phát tri n nh ng ng d ng. S d ng l i nh ng công ngh
quý báu nh OFDM, mã hóa s a l i t phía tr c, an xen và ánh x
u bi n biên
u ph ng ã
c s a và gi a l i, giá c gi m xu ng và hoàn toàn t ng thích v i
công ngh tr c ó.
Có 3 khóa vùng
c c n xem xét khi t ng a ch trong s ho t ng c a WLAN.
u tiên là s c i t o trong công ngh vô tuy n ó là t ng t c
truy n v t lý. Th 2 là
ch m i qu n lý có hi u qu nh ng ki u th c hi n l p v t lý t ng c ng ph i
c
phát tri n. Th 3 là c i ti n trong hi u l c truy n d li u c n gi m b t
c i thi n theo
p v i s t ng trong t c
truy n v t lý.
N y sinh hi u hi u l c khác t nh ng ph n t tr c trong ó nó cung c p m t s a
ng h th ng ch n l c và h t c
d li u thô c c i.
u này cho phép tiêu chu n
cung c p s th c hi n m t
ng c b n nh ng tham s có t t c các thi t b 802.11n,
trong khi các công ty ch p nh n t ng c ng nh ng kh n ng ng d ng khác nhau và giá

khác nhau. Ph n c ng c a WLAN không c n h tr các tùy ch n
t ng h p v i
chu n.
Yêu c u u tiên s h tr m t s thi hành OFDM
c phát tri n trên d a trên
802.11a/g s d ng t c
mã l n nh t cao h n và nh p
d i thông r ng h n. S thay
i c i thi n cao nh t có th
t
ct c
d li u thô có th t 54 t i 65 Mbps trong
các tiêu chu n ã có.
MIMO là công ngh nhi u u vào nhi u u ra
c s d ng trong 802.11n phát
tri n giao di n v t lý OFDM có s n ã
c th c hi n trên 802.11a/g. s khai thác
MIMO a
ng v i m t công ngh ã bi t nh vi c gh p kênh phân chia không gian
SDM. Truy n thông qua thi t b WLAN phân chia m t lu ng d li u thành nhi u ph n
truy n trong nhi u dòng không gian.Vi c phân chia nh ng anten
t ng ng các
anten thu có th nh n
c d li u.802.11n hi n th i cung c p t i 4 lu ng không gian
c dù phù h p v i ph n c ng không
c yêu c u th c hi n v i nhi u
ng.
Vi c t ng g p ôi s l ng lu ng không gian t m t t i 2 có hi u qu g p ôi trong
vi c t ng t c d li u thô. T i ây có s cân b ng tuy nhiên, gi ng nh vi c t ng công
su t tiêu th , và t i m t kho ng nh h n v giá. B n li t kê 802.11n bao g m m t ch

ti t ki m công su t,gi m nh công su t tiêu th khi s d ng a
ng ch nh ng

Nhóm 7 – l p D04VT1

1


1: Giand
i thi
u chung
v IEEE
802.11n
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-
ng truy n thông có ích m i
c th c hi n.H th ng ti t ki m công su t MIMO òi
i c m
c ch ra trong 802.11n.
Có 2 c tính
c ch ra ma t p trung vào vi c c i thi n vi c th c hi n MIMO: (1)
o chùm tia (2) phân t p là m t k thu t h i t tín hi u vô tuy n tr c ti p trên anten
ích do ó làm t ng kh n ng s p x p và th c hi n b i vi c gi i h n giao thoa. Nhi u
anten khai thác s phân t p b ng vi c k t h p nhi u u ra hay l a ch n m t t p con t t
nh t trong m t s l n các anten. So v i yêu c u nh n

c m t s lu ng không gian.
802.11n c ng h tr lên t i 4 anten.
H th ng tùy ch n khác trong 802.11n có hi u qu cao g p ôi t c
d li u b i
vi c t ng g p ôi b ng t n c a WLAM|N t 20 t i 40 MHz. S cân b ng s c p m t
vài kênh có s n ít h n m i thi t b khác nhau. Trong tr ng h p s d ng b ng
2.4Ghz, t i ó có
ch cho 3 kênh 20Mhz không ch ng lên nhau. M t kênh 40Mhz
không th có nhi u ch cho nh ng thi t b khác nhau
k t n i ho c lan truy n gi ng
nh trong không khí.
u này có ngh a là thông minh h n. Vi c qu n lý ng ó là ch
ra nh ng l i
m b o r ng các tùy ch n c a kênh 40Mhz
c c i thi n toàn b . S
at ngc c a WLAN g n li n v i s cân b ng c a nh ng d i thông cao c a m s
khách hàng v i nh ng nhu c u c a m t s khách hàng khác k t n i t i m ng.
M t trong nh ng c tính quan tr ng nh t trong 802.11n
c ch ra
phát tri n
vi c th c hi n ch
tr n
c g i là s h i t . T t h n là vi c g i i m t khung d
li u n, các khách hàng
c g p l i vào chung m t khung và truy n i. Vì v y s h i
làm t ng hi u qu c a vi c khôi ph c % d li u ang
c truy n trên m ng.
802.11n ch ra qúa trình phát tri n v i nh ng tiêu chu n tr c ó trong tr ng thái
luôn b o m tính t ng thích v i h n 200 tri u thi t b wi-fi hi n th i (802.11b) ang
c s d ng. M t

m truy c p 802.11n s giao ti p v i m t trong nh ng thíêt b
802.11 trên b ng t n 5GHz c ng nh ph n c ng c a 802.11b/g ho t ng trên t n s
2.4Ghz. Ngòai kh n ng v n hành v i nhau, thi t b 802.11n c ng cung c p cho m ng
kh n ng l n h n trong s pha tr n trên nh ng cái 802.11g ã xu t.
B i vì nó ch a d i thông l n h n hi u, ph m vu h at ng t t h n,
tin c y
cao.802.11n có tác d ng trong r t nhi u c u hình m ng. và t ó n y sinh các ng d ng
m tay c a m ng trong nhà, m t s gia t ng áng k c a s khách hàng s th y
c
802.11n không ch là m t s nâng cao các ti n ích c a nó mà còn là m t nhu c u thi t
u. M t vài y u t gây ra nh ng ng d ng mà ang
u khi n nhu c u cho 802.11n
ó là VoIP,load video nh c game l u tr g n li n tr c tíêp trên m ng

Nhóm 7 – l p D04VT1

2


2: Giand
i thi
u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered

Version
-

CH

NG II: GI I THI U PHÂN L P 802.11n MAC TRONG MÔ HÌNH OSI

Phân l p MAC n m trong l p Liên k t d li u (Data Link) c a mô hình OSI. Phân
p MAC xác nh cách th c truy n các khung d li u trên môi tr ng truy n d n b ng
cách k t h p m t a ch v t lý cho m i thi t b , xác nh topo m ng và th m dò
ng
truy n.

Hình 2.1: Mô hình OSI và ki n trúc phân l p MAC
Ki n trúc phân l p MAC bao g m hai kh i ch c n ng: Kh i ch c n ng DCF
(Distributed Coordination Function) và kh i ch c n ng PCF (Point Coordination
Function).

2.1. Kh i ch c n ng DCF
DCF là ph ng pháp truy nh p theo chu n 802.11 cho phép t t c các tr m trong
t WLAN tranh ch p nhau nh m dành quy n truy nh p vào môi tr ng truy n d n
không dây có tính ch t chia s nh s d ng giao th c CSMA/CA. Các mô hình m ng

Nhóm 7 – l p D04VT1

3


2: Giand
i thi

u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-
BSS (Basic service sets – trong mô hình này ch có duy nh t m t AP và các máy tr m),
ESS (Extended service sets – ây là mô hình m r ng c a BSS cho phép có nhi u AP
và các máy tr m), IBSS (Independent basic service sets – mô hình này không có AP mà
ch có các máy tr m k t n i tr c ti p v i nhau) u có th s d ng
c ch
DCF.
Các AP trong nh ng mô hình này ho t ng t ng t nh hub trong 802.3 truy n d
li u.

2.2. Kh i ch c n ng PCF
PCF là m t ch
truy n d n cho phép truy n các khung không xung t trong
ng WLAN b ng cách s d ng thu t toán th m dò. u
m c a PCF là m b o
c m t kho ng th i gian tr xác nh vì v y các ng d ng yêu c u v QoS (ví d nh
các ng d ng tho i hay truy n hình th i gian th c,…) có th s d ng trên n n ch
truy n d n này.Khi s d ng PCF, AP s
m nhi m ch c n ng th c hi n thu t toán
th m dò do ó các m ng ad hoc (m ng không có AP) không th s d ng ch

này.
PCF ph i
c s d ng k t h p v i DCF.

2.3. Giao th c, thu t toán và ho t

ng

2.3.1. Giao th c CSMA/CA
th c hi n quá trình truy n thông trong m ng c n ph i có m t t p các th t c và
cách th c nh m m b o quá trình truy nh p vào môi tr ng truy n d n t hi u qu
cao. Giao th c
c s d ng r ng rãi trong m ng WLAN ngày nay là CSMA/CA.
Khi m t tr m xác nh r ng không có b t kì m t tr m nào khác ang truy n d n thì
nó s ch n m t giá tr th i gian ch ng u nhiên.Tr m này sau ó s
i thêm m t
kho ng th i gian n a d a vào giá tr th i gian ch mà nó ã ch n, tr c khi b t u
truy n d li u. Trong su t kho ng th i gian này nó v n s ti p t c giám sát
ch c
ch n r ng không có tr m nào khác b t u truy n d li u. B i vì môi tr ng truy n d n
vô tuy n là môi tr ng bán song công nên c n m b o t i m t th i
m ch có m t
thi t b truy n tín hi u trên môi tr ng. CSMA/CA là giao th c nh m m b o
u ó.
Tuy nhiên th c t xung t v n x y ra khi hai thi t b cùng truy n d n t i cùng m t th i
m. CSMA/CA th c hi n nhi u bi n pháp ki m tra và cân b ng nh m gi m thi u t i
a s xung t.
Ch c n ng c m nh n sóng mang xác nh môi tr ng truy n d n b n hay r i, bao
m c m nh n v t lý nh các m ch
n t ki m tra v c ng

và t n s sóng ph n
i
nh n ra s xung t hay c m nh n logic nh vào vi c s d ng giao th c
RTS/CTS , tr ng NAV, báo nh n ACK. Ch c n ng a truy nh p nh m m b o t t c

Nhóm 7 – l p D04VT1

4


2: Giand
i thi
u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-
các tr m trong m ng WLAN u có c h i ngang nhau trong vi c tranh ch p s d ng
môi tr ng. Ch c n ng tránh s xung t nh m m b o t i m t th i
m ch có duy
nh t m t thi t b
c quy n truy n d li u tránh t i a s xung t nh s d ng thu t
toán th i gian ch i ng u nhiên.
2.3.2. Giao th c RTS/CTS

d ng giao th c RTS/CTS nh m th c hi n ch c n ng c m nh n sóng mang logic.
m nh n sóng mang logic làm vi c b ng cách s d ng m t tr ng g i là NAV
(Network Allocation Vector) ho t ng nh m t b
nh gi trên m i máy tr m.
Khi m t tr m mu n truy n d li u, nó ph i g i m t khung RTS d i d ng
broadcast, khung này ch a tr ng NAV thi t l p trên t t c các tr m nghe
c nó m t
kho ng th i gian c n thi t
tr m này có th hoàn thành quá trình truy n d li u c a
mình c ng thêm th i gian nh n khung ACK tr l i t tr m thu. Tr m thu sau khi nh n
c khung RTS s
i h t m t SIFS và g i tr l i tr m phát b ng khung CTS c ng
i d ng broadcast, các tr m còn l i nghe
c khung CTS này s c p nh t l i kho ng
th i gian NAV c a mình. Tr m phát nh n
c khung CTS t tr m thu, i h t m t
SIFS và b t u truy n d li u. Sau khi nh n
c khung d li u, tr m thu i h t m t
SIFS s g i tr l i v tr m phát b n tin ACK báo r ng mình ã nh n
d li u. Lúc
này kho ng th i gian NAV các tr m khác v a h t hi u l c và t t c các tr m l i ti p
c tham gia vào quá trình tranh ch p m i dành quy n chi m d ng môi tr ng truy n
thông.

Hình 2.2 : Ho t

Nhóm 7 – l p D04VT1

ng c a giao th c RTS/CTS

5


2: Giand
i thi
u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-
Nh c m c a giao th c RTS/CTS là chi m d ng b ng thông truy n d n do truy
các b n tin trao i RTS, CTS d i d ng broadcast. Vì lí do này, m c nh giao th
RTS/CTS không
c phép ho t ng, ch trong m t s tr ng h p c n thi t giao th
này m i
c b t lên. Khi môi tr ng truy n d n trong m ng WLAN x y ra quá nhi
xung t làm gi m b ng thông xu ng m c b t th ng (th ng là h u qu c a hi
ng hidden node) thì RTS/CTS s
c s d ng.

Hình 2.3: Ho t

n
c

c
u
n

ng c a RTS/CTS gi a m t máy tr m không dây và m t máy tr m có
dây

Nhóm 7 – l p D04VT1

6


2: Giand
i thi
u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-

Hình 2.4: Ho t

ng c a RTS/CTS gi a hai máy tr m không dây

khác bi t gi a hai ho t ng hình 3 và hình 4 là
nh tr l i b n tin RTS thì AP s
ng ra tr l i thay.

hình 3 thay vì máy tr m c

2.3.3. Thu t toán th i gian ch ng u nhiên
Sau khi máy tr m th c hi n các b c c m nh n sóng mang theo các ph ng pháp
logic và v t lý, phát hi n th y môi tr ng r i và giá tr NAV = 0 thì nó b t u quá trình
tranh ch p môi tr ng trong m t kho ng th i gian
c g i là m t c a s tranh ch p.
t u kho ng th i gian này nó ch n m t giá tr th i gian ch ng u nhiên. Giá tr này
c ch n m t cách ng u nhiên trong d i t 0 n giá tr c a s tranh ch p kh i t o.
Giá tr c a s tranh ch p kh i t o khác nhau tùy thu c vào k thu t tr i ph , ví d
DSSS là 31 khe th i gian hay FHSS là 15 khe th i gian.C ng c n l u ý giá tr m i khe
th i gian i v i FHSS b ng 50µs còn DSSS b ng 20µs. Sau khi ch n
c m t giá tr
th i gian ch , nó b t u quá trình m ng c, sau m i khe th i gian giá tr th i gian
ch này s gi m i m t n v . Trong su t quá trình này, máy tr m liên t c th c hi n
m nh n sóng mang c m i khe th i gian. N u phát hi n môi tr ng chuy n sang
tr ng thái b n hay giá tr NAV
c thi t l p thì quá trình m lùi này s d ng và máy
tr m s quay tr l i giai
n c m nh n sóng mang. N u n khi giá tr th i gian ch
c m lùi v 0 mà v n không có s thay i tr ng thái môi tr ng thì máy tr m b t
u truy n d n. N u sau khi truy n d n mà máy tr m không nh n
c b n tin ACK tr
i t tr m thu thì máy tr m này coi nh môi tr ng ang x y ra xung t. Giá tr c a
a s tranh ch p trong l n ti p sau s t ng theo công th c Tn=2*Tn-1+1. Giá tr l n
nh t c a c a s tranh ch p là 1023 khe th i gian.

Nhóm 7 – l p D04VT1

7


2: Giand
i thi
u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version
-

Hình 2.5: L

c

ho t

ng c a m t máy tr m trong ch

2.3.4. Quá trình truy n thông trong ch

DCF

PCF

Mô hình m ng ho t ng theo ch
này ph i th a mãn các yêu c u sau:
1. AP ph i
c c u hình th c hi n ch c n ng th m dò.
2. Các máy tr m không dây ph i
kh n ng th m dò
c.
Nhóm 7 – l p D04VT1

c c u hình sao cho AP nh n ra r ng chúng có

8


2: Giand
i thi
u phân
l p 802.11n
MAC
trong mô hình OSI
SimpoCh
PDFng
Merge
Split
Unregistered
Version

-
Quá trình truy n thông
c th c hi n nh sau:
1.
t u chu k CFP, AP g i các khung beacon (khung qu n lý bao g m các
thông tin ng b , các tham s c n thi t cho quá trình truy n thông) d i d ng
broadcast.
2. Trong su t chu k CFP, AP th ng xuyên phát các tín hi u th m dò
máy tr m nào c n g i d li u không.
3.

xem có

u m t máy tr m c n g i d li u nó s g i m t khung tr l i v AP. Ng c l i
u máy tr m không c n g i d li u thì nó s g i m t khung r ng v AP hay n
gi n là l i, không tr l i.

4. Khi chu k CFP k t thúc, AP g i khung CF-End t i các máy tr m
thông báo
t thúc chu k CFP và AP d ng quá trình th m dò. Chu k CP b t u, t t c
các máy tr m và AP chuy n sang ho t ng ch
DCF.
5.

t thúc chu k CP, m t chu trình m i l i b t

Nhóm 7 – l p D04VT1

u.

9


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-

CH

NG III: CH C N NG PHÂN L P 802.11n MAC

3.1. Các ch c n ng k th a t các chu n tr

c

3.1.1. Ch c n ng quét tìm thi t b
t máy tr m mu n k t n i t i AP thì
u u tiên nó ph i phát hi n
c AP.
Ph ng pháp mà máy tr m dùng
phát hi n AP có th là ph ng pháp quét ch
ng
hay quét b
ng. M t máy tr m có th l ng nghe AP (quét b

ng) hay tìm ki m AP
(quét ch
ng).
3.1.1.1. Quét b

ng

Dùng ph ng pháp này máy tr m s l ng nghe các khung beacon phát ra t AP mà
có ch a tr ng SSID (Service Set Identifier – m t chu i s g m 2-32 kí t
c dùng
nh n d ng m ng WLAN) gi ng v i SSID
c c u hình t tr c trên máy tr m.
Trong tr ng h p máy tr m nghe th y nhi u khung beacon t các AP khác nhau mà có
cùng giá tr tr ng SSID gi ng v i mình thì máy tr m s xác nh AP nào có ch t l ng
tín hi u t t nh t nó s th k t n i n AP ó. Ph ng pháp quét b
ng không
cs
ng trong m ng ad hoc vì trong m ng này không có s tham gia c a AP.

Hình 3.1: Ph

Nhóm 7 – l p D04VT1

ng pháp quét b

ng

10

3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-
3.1.1.2. Quét ch

ng

Trong ph ng pháp này, máy tr m s ch
ng phát i các khung probe request, các
khung này có th ch a m t giá tr SSID c a m ng mà máy tr m c n k t n i t i ho c b t
kì m ng nào. Tr ng h p máy tr m mu n k t n i t i b t k m ng nào thì trong khung
probe request tr ng SSID s
c thi t l p là null. T t c các AP nghe
c khung
probe request này n u nh n th y giá tr tr ng SSID phù h p mà nó h tr thì AP s tr
i b ng cách g i tr l i máy tr m b ng m t khung probe response. Khung probe
response ch a t t c nh ng thông tin c n thi t cung c p cho máy tr m
th c hi n k t
i t i AP tham gia vào BSS.
u m t khung probe request ch a giá tr tr ng SSID b ng null thì t t c các AP
nghe
c khung này s g i tr l i m t khung probe response. Vì lí do b o m t, thông
th ng AP
c c u hình l i các khung probe request lo i này.

u này giúp ng n
ch n nh ng ng i s d ng không
c c p quy n truy nh p vào m ng, tuy nhiên ây
ch là m t bi n pháp b o m t s
ng ch y u ch
c dùng
làm gi m các k t n i
không mong mu n vô tình tham gia vào m ng không nh m m c ích phá ho i.

Hình 3.2: Quét ch

ng

3.1.2. Ch c n ng xác th c
Xác th c là b c u tiên trong hai b c c n th c hi n
k t n i vào m ng. Quá
trình xác th c v th c ch t là quá trình k t n i v t lý gi a máy tr m và AP hay các máy

Nhóm 7 – l p D04VT1

11


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge

Version
-
tr m khác (m ng ad hoc). Có hai ph ng pháp xác th c
c s d ng trong m ng
WLAN g m: Xác th c h th ng m (OSA – Open System Authentication) và Xác th c
khóa chia s (SKA – Shared Key Authentication).
3.1.2.1. Xác th c h th ng m (OSA)
Xác th c OSA là m t ph ng pháp xác th c r ng và m c nh
c cài t trong
các thi t b WLAN. Xác th c r ng ngh a là m t máy tr m có th k t h p v i b t kì AP
nào c ng s d ng xác th c OSA mi n là có cùng SSID. Quá trình xác th c OSA di n ra
nh sau:
1. Máy tr m g i m t khung yêu c u xác th c n AP.
2. AP g i tr l i b ng khung ACK báo nh n.
3. AP g i khung xác th c v phía máy tr m
.

kh ng

nh quá trình xác th c h p

4. Máy tr m g i tr l i b ng khung ACK báo nh n. Quá trình xác th c k t thúc.

Hình 3.3: Quá trình xác th c OSA
WEP có th
c dùng cùng v i xác th c OSA. Tuy nhiên WEP ch
c dùng
mã hóa các d li u l p trên sau khi quá trình xác th c và k t h p ã hoàn thành. Chính
i vì s
n gi n c a mình mà xác th c OSA th ng

c s d ng cùng v i m t vài
ph ng pháp b o m t tiên ti n h n nh WPA, 802.1X/EAP cho các m ng yêu c u c n
có môi tr ng b o m t.

3.1.2.2. Xác th c khóa chia s (SKA)

Nhóm 7 – l p D04VT1

12


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-

Xác th c SKA s d ng WEP
xác th c các máy tr m và yêu c u các khóa WEP
nh ph i
c c u hình trên c máy tr m và AP. Quá trình xác th c SKA di n ra nh
sau:
1. Máy tr m g i khung yêu c u xác th c n AP.
2. AP g i tr l i b ng khung ACK báo nh n.
3. AP g i ti p m t khung xác th c th 2 trong ó có ch a m t
octet d i d ng không mã hóa.

n b n tin 128

4. Máy tr m g i tr l i b ng khung ACK báo nh n.
5. Máy tr m dùng khóa WEP c a mình th c hi n mã hóa
n b n tin 128 octet
nh n
c t AP sau ó g i
n b n tin ã
c mã hóa vào trong khung xác
th c th 3 tr l i v AP.
6. AP g i tr l i b ng khung ACK báo nh n.
7. AP th c hi n gi i mã
n b n tin mã hóa nh n
c t máy tr m. N u
nb n
tin sau khi gi i mã phù h p v i
n b n tin 128 octet kh i t o thì AP g i khung
xác th c cu i cùng v phía máy tr m kh ng nh quá trình xác th c h p l .
Trong tr ng h p không th y s phù h p, AP g i khung xác th c ch ra r ng
khóa WEP không h p l , quá trình xác th c không thành công.
8. Máy tr m g i tr l i b ng khung ACK báo nh n. Quá trình xác th c k t thúc.

Hình 3.4: Quá trình xác th c SKA

Nhóm 7 – l p D04VT1

13

3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-
Xác th c SKA b o m t kém h n xác th c OSA. Trong quá trình xác th c SKA,
khóa WEP
c dùng
mã hóa
n b n tin 128 octet. N u m t ng i mu n xâm
nh p vào m ng trái phép, ng i ó có th s d ng thi t b nghe tr m b t và phân tích
các khung xác th c trao i gi a máy tr m và AP
tìm ra khóa WEP
c dùng, sau
ó s d ng chính khóa này k t n i vào m ng.
3.1.3. Quá trình k t h p
M t khi client ã
c xác th c thì nó s th c hi n k t n i v i AP.
c k t h p là
tr ng thái trong ó client ã
c cho phép truy n d li u thông qua AP. N u PC card
ab n ã
c k t h p v i m t AP, thì có ngh a là b n ã k t n i v i AP ó và c ng
là v i m ng không dây.
Ti n trình tr nên
ck th p

c mô t nh sau: Khi m t client mu n k t n
vào m ng, client ó s g i m t Khung yêu c u xác th c n AP và nh n tr l i m
khung tr l i xác th c. Sau khi quá trình xác th c ã
c hoàn thành, máy tr m s g
t khung yêu c u k t h p n AP và AP s tr l i l i cho client m t khung tr l i k
p trong ó cho phép ho c không cho phép k t h p.

i
t
i
t

Toàn b ti n trình k t h p bao g m 3 tr ng thái khác nhau
+ Không

c xác th c và không

+ ã

c xác th c và không

+ ã

c xác th c và

Không

c xác th c và không

ck th p

ck th p

ck th p
ck th p

Trong tr ng thái kh i u này, các node không dây hoàn toàn ch a k t n i v i m ng
và không th truy n d li u qua AP. AP l u gi m t b ng các tr ng thái k t n i c a
client
c g i là b ng K t h p.
u quan tr ng c n chú ý là các nhà s n xu t khác
nhau s
c p n các tr ng thái Không
c xác th c và không
c k t h p trong
AP c a h m t cách khác nhau. B ng này s
a ra tr ng thái “không
c xác th c”
cho b t k client nào ch a hoàn thành ti n trình xác th c ho c quá trình xác th c b l i.
ã

c xác th c và không

ck th p

Trong tr ng thái th 2 này, các client không dây ã v t qua quá trình xác th c
thành công, nh ng v n ch a th t s k t h p v i AP. Trong tr ng thái này thi client v n

Nhóm 7 – l p D04VT1

14

3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-
không
c phép truy n hay nh n d li u thông qua AP. B ng K t h p c a AP s hi n
th tr ng thái cho client là “ ã
c xác th c”. B i vì client ã v t qua giai
n xác
th c và ngay l p t c chuy n n giai
n k t h p r t nhanh chóng (ch vài ms), vì v y
t hi m khi b n th y
c tr ng thái “ ã
c xác th c” trong AP. Th ng thì b n s
th y “không
c xác th c” hay “
c k t h p”.
ck th p
Trong tr ng thái cu i cùng này, node không dây c a b n ã hoàn toàn k t n i v i
ng, có th g i và nh n d li u thông qua AP. Hình d i mô t quá trình k t h p c a
t client. B n s th y tr ng thái “
c k t h p” trong b ng K t h p c a AP cho bi t
ng client này ã hoàn toàn k t n i và ã

c ch ng nh n b i AP
có th truy n d
li u thông qua AP. T ây b n có th suy ra các ph ng th c b o m t s
c cài t
trong quá trình k t n i c a client.

Hình 3.5: Quá trình k t h p
3.1.4. Tính n ng giám sát ngu n

n

Các client không dây ho t ng m t trong 2 ch
giám sát ngu n
n
c xác
nh trong chu n 802.11. Các ch
này bao g m ch
active, th ng
c g i là
CAM (Continuous Aware Mode) và ch
power save, th ng
c g i là PSP (power
Save Polling). Vi c ti t ki m
n n ng b ng cách s d ng ch
power save là c
bi t quan tr ng cho ng i dùng di ng v i laptop hay PDA ch y b ng pin. Vi c kéo
dài tu i th c a pin cho phép ng i s d ng dùng thi t b lâu h n mà không c n ph i
p l i pin. Các card m ng WLAN có th tiêu t n m t l ng
n n ng áng k khi
trong ch

CAM,
u này chính là lý do t i sao tính n ng ti t ki m n ng l ng l i
c a vào chu n 802.11
Nhóm 7 – l p D04VT1

15


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-

3.1.4.1. Continuous Aware Mode (CAM)
CAM là m t ch
trong ó user s d ng toàn b ngu n
n n ng s n có và
th ng xuyên giao ti p v i AP. B t k m t máy tính nào (desktop hay server) c m vào
ngu n
n AC u ho t ng trong ch
CAM. Trong nh ng tr ng h p này, không
có m t lý do gì mà PC card c n ph i ti t ki m n n ng c .
3.1.4.2. Power Save Polling (PSP)
Vi c s d ng ch
PSP cho phép client không dây i vào tr ng thái “ng ”.

ây,
ng có ngh a là client th t s t t ngu n
n trong m t kho ng th i gian r t ng n
(kho ng m t ph n nh c a 1 giây). Th i gian ng này là
ti t ki m
c m t
ng
n n ng áng k cho client không dây.
ng th i, nó cho phép client s d ng
laptop làm vi c trong kho ng th i gian lâu h n, t ng n ng su t làm vi c.
Khi s d ng PSP, client không dây c x hoàn toàn khác nhau trong BSS (Basic
Service Set) và IBSS (Independent BSS).
m t ng ng duy nh t trong cách c x
trong BSS và IBSS là vi c truy n và nh n Beacon.
Ti n trình ho t ng trong ch
PSP (c BSS và IBSS)
c mô t bên d i. Hãy
nh r ng, các ti n trình này có th xu t hi n nhi u l n trong 1 giây.
u này cho phép
ng WLAN duy trì k t n i c a nó, nh ng ng th i c ng sinh ra thêm m t l ng
overhead cho m ng. Admin nên xem xét overhead này khi ho ch nh nhu c u c a user
trên m ng WLAN.
Ch

PSP trong BSS (Basic Service Set)

Khi s d ng PSP trong m t BSS, tr c tiên, máy tr m s g i m t frame n AP
báo cho AP bi t r ng chúng s p i vào tr ng thái “ng ” (t m th i t t ngu n n). AP s
ghi nh n l i các tr m ang ng . Sau ó, AP s buffer ( m) b t k frame nào g i n
cho các tr m ang ng . Traffic cho các tr m ang ng v n ti p t c g i n AP nh ng

AP không th g i nó n cho các tr m ang ng
c. Vì th , các gói tin
c i
trong buffer dành cho tr m ang ng .
AP theo nh k s g i ra các Beacon. Các client ( ã
c ng b hóa th i gian v i
AP) bi t chính xác lúc nào thì nh n Beacon. Các client ang ng s ánh th c receiver
(b nh n tín hi u) c a chúng
l ng nghe các Beacon mà trong ó có ch a TIM
(Traffic Indication Map = B n
báo hi u có traffic). N u client th y chính nó
c
li t kê trong TIM thì nó s th c d y và g i 1 frame n AP báo cho AP bi t r ng nó
ang th c và s n sàng nh n các gói tin ã
c buffer. Khi client ã nh n xong các gói

Nhóm 7 – l p D04VT1

16


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-

tin dành cho nó, client s g i 1 thông p n AP báo hi u r ng nó s p tr l i tr ng thái
ng . Ti n trình này
c l p l i nhi u l n trong 1 giây. Vì th nó gây ra m t s
overhead so v i khi không s d ng PSP

Hình 3.6: PSP Mode in a BSS

PSP trong IBSS (Independent BSS)
Ch
PSP trong IBSS ho t ng r t khác so v i trong BSS. IBSS không có AP nên
không có thi t b nào
buffer các gói tin. Vì th m i các tr m ph i buffer các gói tin
c g i t chính nó n các tr m khác trong m ng Ad-hoc. Các tr m s luân phiên
nhau g i các Beacon s d ng các ph ng th c khác nhau tùy thu c vào nhà s n xu t.
Khi các tr m s d ng ch
ti t ki m
n n ng, s có m t kho ng th i gian
c
i là ATIM window. Trong kho ng th i gian này, m i tr m u th c và s n sàng nh n
các data frame. Ad-hoc Traffic Indication Map (ATIM) là các gói tin unicast
cs
ng b i các tr m
thông báo cho các tr m khác r ng có d li u dành cho chúng và
chúng nên th c gi c trong kho ng th i gian
nh n l ng d li u này. Các ATIM
và Beacon u
c g i trong su t kho ng th i gian ATIM window.
Ti n trình các tr m g i traffic cho nhau di n ra nh sau:
+ Các tr m
c ng b hóa v i nhau thông qua các Beacon

cùng th c gi c tr c khi ATIM window b t u.
+ Kho ng th i gian ATIM window b t
Nhóm 7 – l p D04VT1

chúng có th

u, các tr m g i các Beacon. Sau ó, các
17


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-
tr m g i các ATIM frame
cho chúng.

thông báo cho các tr m khác có traffic buffer dành

+ Các tr m nh n ATIM trong su t ATIM window s th c gi c
nh n data
frame. N u không có ATIM nào
c nh n thì tr m s i vào tr ng thái ng (khi
ATIM window k t thúc).
+ ATIM window k t thúc, và các tr m b t u truy n data frame. Sau khi nh n

data frame, các tr m tr l i tr ng thái ng và i kho ng th i gian ATIM window
ti p theo ( th c l i).
3.1.5. S c t m nh khung.
Các gói m c cao và m t s khung quan lý l n c n
c phân
n thành các
nh nh
có th truy n i phù h p v i m t kênh vô tuy n. S c t m nh khung c ng
làm t ng
tin c y khi mà có giao thoa. Các tr m vô tuy n LAN s c g ng truy n các
nh sao cho nhi u giao thoa ch có th anh h ng n các m nh nh , mà không ph i
là các khung l n.
u ó làm gi m ngay t c thì l ng d li u b h h ng do giao
thoa.vi c c t m nh làm t ng cao h n hi u qu truy n d n. Giao thoa có th
n t
nhi u ngu n khác nhau . Giao thoa trong m ng th ng
c gây ra b i các sóng có t n
kho ng 2.4GHZ . Sóng
n t sinh ra b i ng magnetron v à luôn bi n i theo
hình sin(ramp up and ramp down), vì th các sóng viba phát ra giao thoa n a th i
gian.cá phone không dây c ng gây ra giao thoa. Các m ng ngoài tr i ph thu c vào
ng mà giao thoa c ng khác nhau.
S phân
n x y ra khi m t gói tin m c cao có chi u dài v t quá ng ng c a
phân
n
c nh hình b i ng i qu n tr m ng. Dù t ng s
n nh ng t t c các
n u có s chu i nh nhau
h tr vi c t p h p, khôi ph c l i. thông tin

u
khi n khung c ng ch báo s l ng
n n có nhi u h n hay không. T t c các
khung, bao g m m t s khung bình th ng
c a n n i n phân
n (nh hình
3.7 d i ây):

Nhóm 7 – l p D04VT1

18


3: Chandc nSplit
ngUnregistered
phân l p 802.11n
MAC
SimpoCh
PDFng
Merge
Version
-

Hình 3.7: Fragmentation burst
Hình trên c ng cho th y s k t h p trao i c a RTS/CTS, b i vì chúng chung c
o m nh và RTS/CTS
c thi t l p giá tr nh nhau. Hình trên c ng cho th y làm th
nào mà NAV và SIFR
c s d ng k t h p v i nhau cùng
u khi n truy nh p t i

môi tr ng.
Các m nh và khung ACK c a nó
c tách r i nhau b i SIFS, vì v y m t di m s
gi
u khi n c a kênh trong suôt th i gian n phân
n. NAV c ng
c s d ng
m b o các
m khác s không s d ng kênh trong su t th i gian n phân
n. V i
t k s trao i RTS/CTS , c RTS và CTS u t NAV t th i gian ch
u tiên
n th i gian k t thúc c a
n u tiên nhô ra ngoài. Các
n sau k ti p hình thành
t dây chuy n. M i
n t m t NAV
gi nguyên môi tr ng cho n khi k t
thúc vi c ch ng th c cho khung k ti p.
n 0 t NAV
gi môi tr ng cho n
ACK1,
n 1 t NAV
gi môi tr ng cho n ACK2,vv…sau khi
n cu i cùng
và ACK cu i cùng c a nó oc g i, NAV
c t v 0, thông báo r ng môi tr ng
ang oc t do sau khi n phân
n hoàn thành.

3.2. Các ch c n ng riêng có trong 802.11n (d ng

ngh )

Bên c nh các c tính tiên ti n trong l p PHY nh MIMO, t ng
r ng b ng t n t
20 lên 40 MHz cho m i kênh truy n d n thì trong phân l p MAC 802.11n s d ng
thêm ph ng pháp k t h p khung nh m t
ct c
v t tr i trong truy n thông di
ng so v i các chu n khác t tr c n nay.
3.2.1. K t h p khung

Nhóm 7 – l p D04VT1

19