Giới thiệu các chức năng và hoạt động của 802.11n ở lớp MAC

Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi xã hội ngày càng phát triển, con người càng ngày càng có nhiều phương
tiện hơn trong việc thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao về sinh hoạt và công việc. Sự phát
triển các ứng dụng công nghệ như mạng viễn thông ngày càng được quan tâm. Dần
dần xu hướng con người sử dụng mạng viễn thông mọi lúc mọi nơi với nhiều nhu cầu
khác nhau. Do vậy việc sử dụng mạng vô tuyến đã trở nên là một điều tất yếu trong xã
hội hiện đại. Các chuẩn mạng không dây cho tới nay đã thỏa mãn phần nào nhu cầu
của con người. Đó là sự xuất hiện của các chuẩn mạng không dây IEEE 802.11 a/b/…
Tuy nhiên theo thời gian và sự phát triển của xã hội đòi hỏi phải có những mạng không
dây đạt được các yêu cầu di động, độ tin cậy, tính sẵn sàng, thông lượng và bảo mật
tốt. Nhận thấy điều đó tổ chức IEEE đã thành lập TGn năm 2004 với mục đích xây
dựng một chuẩn 802.11n mới đáp ứng nhu cầu về thông lượng có thể lên tới 600
Mbps.
Báo cáo này sẽ giới thiệu các đặc tính cơ bản của 802.11n ở lớp MAC trong
tầng liên kết dữ liệu. Báo cáo được trình bày thành 3 chương:
Chương I: Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và 802.11n.
Chương II: Giới thiệu các chức năng và hoạt động của 802.11n ở lớp MAC.
Chương III: Cải tiến thông lượng mạng trong 802.11n.
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và tạo điều kiện của
thầy Hoàng Trọng Minh trong quá trình chúng em làm báo cáo này.

1


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Mục lục hình vẽ .................................................................................................................... 4

Danh mục thuật ngữ viết tắt ............................................................................................... 6
CHƯƠNG I ......................................................................................................................... 8
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IEEE 802.11 VÀ 802.11n. ...................................................... 8
1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ RA ĐỜI CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY. ............... 8
1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CỦA 802.11. ..................................................................... 12
1.3 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VỀ THÔNG LƯỢNG TỐC ĐỘ CAO VÀ CHUẨN 802.11n.15
1.3.1 Nhóm nghiên cứu thông lượng tốc độ cao. ................................................................. 15
1.3.2 Các thiết bị cầm tay (handheld devices) ...................................................................... 15
1.3.3 Môi trường và ứng dụng với 802.11n ......................................................................... 16
1.4 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 20
CHƯƠNG II ....................................................................................................................... 21
PHÂN LỚP MAC TRONG CHUẨN 802.11n..................................................................... 21
2.1 PHÂN LỚP GIAO THỨC .......................................................................................... 22
2.2 CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN............................................................................... 23
2.2.2 Dò quét ...................................................................................................................... 24
2.4.1 Khoảng cách liên khung ngắn SIFS (The short inter-frame space) .............................. 33
2.4.2 Khe thời gian (Slot time) ............................................................................................ 34
2.4.3 Khoảng cách liên khung PIFS của PCF (The PCF inter-frame space) ......................... 34
2.5 TRAO ĐỔI KHUNG DỮ LIỆU VÀ KHUNG ACK XÁC NHẬN. ............................... 35
2.5.1 Phân đoạn khung (Fragmentation) .............................................................................. 36
2.6 HIỆN TƯỢNG ẨN NÚT (HIDDEN NODE) ................................................................ 39
2.6.1 Network allocation vector (Vecto định vị mạng) ........................................................ 39
2.7 TĂNG CƯỜNG TRUY NHẬP KÊNH PHÂN TÁN .................................................... 41
2.7.1 Thời điểm truyền tải ................................................................................................... 43
2.7.3 Các tham số truy cập EDCA ....................................................................................... 44
2.7.4 Khoảng cách liên khung mở rộng EIFS (Extended Inter-frame Space)........................ 45
CHƯƠNG III ...................................................................................................................... 50
3.1 NHỮNG LÝ DO CHO SỰ CẢI TIẾN .......................................................................... 50
3.1.1 Thông lượng cao mà không cần thay đổi MAC........................................................... 50
3.1.2 Những cải tiến thông lượng của lớp MAC. ................................................................. 52

3.1.3 Thông lượng với các cải tiến hiệu quả ở lớp MAC...................................................... 54
2


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n
3.2 Móc nối,liên hợp (Aggregation) .................................................................................... 54
3.2.1 Liên hợp các MSDU (A-MSDU) ................................................................................ 55
3.2.2 Liên hợp các MPDU (A-MPDU) ................................................................................ 56
3.2.3 Móc nối PSDU (A-PSDU) ......................................................................................... 59
3.3 Xác nhận khối (Block Acknowledgement) .................................................................... 60
3.3.1 ACK xác nhận khối tức thời và trễ ............................................................................. 60
3.3.2 Sự khởi tạo phiên ACK xác nhận khối ........................................................................ 62
3.3.3 Truyền dữ liệu ở phiên Ack xác nhận khối ................................................................. 63
3.3.4 Làm đứt (tear down) phiên ACK xác nhận khối.......................................................... 64
3.3.5 Chính sách ack xác nhận thông thường trong một bất liên hợp (non-aggregate). ......... 64
3.3.6 Quá trình hoạt động của bộ đệm tái sắp xếp. ............................................................... 64
3.4 Ack xác nhận khối tức thời thông lượng cao (HT-immediate block ack)........................ 66
3.4.1 Chính sách của Normal Ack trong một quá trinh liên kết khung. ................................ 66
3.4.2 Nén ack xác nhận khối ............................................................................................... 67
3.4.3 Trạng thái đầy đủ và một phần của ack xác nhận khối. ............................................... 68
3.5 HT Ack xác nhận khối trễ ............................................................................................. 73
3.5.1 Các chuỗi TXOP trong HT ack xác nhận khối trễ. ...................................................... 74
3.6 Kết Luận ....................................................................................................................... 74
KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 79
Tài liệu tham khảo .............................................................................................................. 80

3


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

Mục lục hình vẽ
Hình 1.3 biểu đồ tốc độ và băng tần của các chuẩn 802.11. .................................................. 14
Hình 1.5 BSS tại nhà riêng ................................................................................................... 17
Hình 2.1 Hoạt động giữa các lớp LLC, MAC, PHY. ............................................................ 23
Hình 2.2 Vị trí khung Beacon............................................................................................... 24
Hình 2.3 Quét bị động .......................................................................................................... 24
Hình 2.4 Quét chủ động ....................................................................................................... 25
Hình 2.6 Xác thực khóa chia sẻ. ........................................................................................... 28
Hình 2.7 Hoạt động của RTS/CTS. ...................................................................................... 30
Hình 2.8 Hoạt động của RTS/CTS với hai máy trạm không dây. .......................................... 31
Hình 2.9 Hoạt động của RTS/CTS giữa máy trạm có dây và máy trạm không dây. .............. 31
Hình 2.10 Sơ đồ cách thức hoạt động của NAV ................................................................... 32
Hình 2.11 Một số loại IFS .................................................................................................... 33
Hình 2.12 Thời gian trễ do quá trình xử lý hồi đáp khung ở tầng vật lý và lớp MAC. ........... 33
Hình 2.13 Trao đổi khung dữ liệu và khung xác nhận ACK.................................................. 35
Hình 2.14 Mô tả phân đoạn khung ....................................................................................... 37
Hình 2.15 Hai trạm cạnh tranh truy nhập. ............................................................................. 38
Hình 2.16 Vấn đề ẩn nút (hidden node). ............................................................................... 39
Hình 2.17 Trao đổi khung RTS/CTS. ................................................................................... 40
Hình 2.21 TXOP với các tốc độ vật lý khác nhau. ................................................................ 43
Hình 2.22 Một số TXOP theo các kênh truy nhập ưu tiên khác nhau. ................................... 44
Hình 3.1 Thông lượng và tốc độ truyền tầng vật lý giả định khi chưa có thay đổi ở lớp MAC
(giới hạn 3ms/TXOP, xác nhận khối (block ack), 10% mất gói (PER))................................. 50
Hình 3.2 Hiệu quả ở lớp MAC và tốc độ truyền tầng vật lý giả định khi chưa có thay đổi ở lớp
MAC (giới hạn 3ms/TXOP, xác nhận khối (block ack), 10% mất gói (PER)). ...................... 51
Hình 3.3 Tổng quan tương đối về đoạn đầu của một khung 1500 byte trên các tốc độ vật lý
khác nhau............................................................................................................................. 52
Hình 3.4 Các cải tiến cơ bản của thông lượng trong 802.11 MAC. ....................................... 52
Hình 3.7 Hai mức liên hợp Aggreation trong trình tự chắc năng ở lớp MAC. ....................... 55

Hình 3.8 Quá trình đóng gói A-MSDU................................................................................. 56
Hình 3.9 Quá trình đóng gói A-MPDU................................................................................. 57
Hình 2.10 Đề xuất về quá trình đóng gói A-PSDU. .............................................................. 59
Hình 3.11 Các phiên ACK xác nhận khối tức thời và trễ. ..................................................... 61
Hình 3.12 Hoạt động của bộ đệm tái sắp xếp với các phân đoạn MSDU. .............................. 65
Hình 3.13 Chính sách Normal Ack trong một liên kết và không liên kết khung. ................... 66
Hình 3.14 Sử dụng BAR để làm giảm bộ đệm tái sắp xếp. ................................................... 67
Hình 3.15 Chức năng chia nhỏ thông thường cho quá trình thực hiện ack xác nhận khối tức
thời ở trạm nhận. .................................................................................................................. 70
Hình 3.16 Quá trinh hoạt động bảng điểm (scoreboard)........................................................ 71
Hình 3.17 Các chuỗi TXOP có HT ack xác nhận tức thời thông thường. .............................. 73

4


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

5


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

Danh mục thuật ngữ viết tắt
Ack

Acknowledgement

Báo nhận

A-MPDU

Aggregate MAC protocol
data unit

Đơn vị dữ liệu giao thức
MAC

AP

Access point

Điểm truy cập

BSS

Basic service set

Khối dịch vụ cơ bản

BW

Bandwidth

Băng thông

CFP

Contention free period

Khoảng thời gian tranh chấp

định kì

CSMA

Carrier sense multiple access

Đa truy cập cảm nhận sóng
mang

CSMA/CA

Carrier sense multiple access
with collision avoidance

Đa truy cập cảm nhận sóng
mang tránh đụng độ

CSMA/CD

Carrier sense multiple access
with collision detection

Đa truy cập cảm nhận sóng
mang dò đụng độ

CTS

Clear to send

DS

Distribution system

Trung tâm điều phối

DSSS

Direct sequence spread
spectrum

Trải phổ trực tiếp

DTIM

Delivery traffic indication
message

Khoảng truyền tin giao vận

DCF

Distributed coordination
function

Chức năng phân phối phối
hợp

ESS

Extended service set

Khối dịch vụ mở rộng

FCC

Federal Communications
Commission

Tổ chức FCC

FHSS

Frequency hopped spread
spectrum

Trải phổ nhảy tần

FTP

File transfer protocol

Giao thức truyền file

HTSG

High throughput study Group

Tổ chức nghiên cứu thông
lượng cao

HTTP

Hypertext transfer protocol

Giao thức truyền siêu văn
bản

HCCA

HCF controlled channel
access

Điều khiển truy nhập kênh
lai ghép

HCF

Hybrid coordination function

Chức năng điều phối lai
6


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n
ghép
HC

Hybrid coordinator

điều phối viên lai ghép

IBSS

Independent BSS

BSS độc lập

LLC

Logic link control

MAC

Medium access control

MIMO

Multiple-input multipleoutput

Công nghệ MIMO

MPDU

MAC protocol data unit

Đơn vị dữ liệu giao thức
MAC

MSDU

MAC service data unit

Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC

NAV

Network allocation vector

Véc tơ định vị mạng

OFDM

Orthogonal Frequency
Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo
Tần số trực giao

PC

Point coordinator

Điểm điều phối

PLCP

Physical layer convergence
protocol

Giao thức hội tụ tầng vật lý

PCF

Point coordination function

Tùy chọn chức năng phối
hợp điểm

PHY

Physical layer

Tầng vật lý

PPDU

PLCP protocol data unit

Đơn vị dữ liệu giao thức
PLCP

PSMP

Power-save multi-poll

Đa thăm dò tiết kiệm năng
lượng

QoS

Quality of service

Chất lượng dịch vụ

RA

Receiver address

Địa chỉ máy thu

RTS

Request to send

SMTP

Simple mail transfer protocol

Giao thức truyền thư điện tử
đơn giản

TBTT

Target beacon transmission
time

Khoảng thời gian truyền tín
hiệu Beacon

TCLAS

Traffic classification

Luồng lưu lượng truy cập

TS

Traffic stream

Lưu lượng

TSID

Traffic stream identifier

Thông tin nhận dạng lưu
lượng

TSPEC

Traffic specification

Đặc tả kỹ thuật lưu lượng

TXOP

Transmit opportunity

Cơ hội truyền

WFA

Wi-Fi Alliance

Tổ chức wifi

WLAN

Wireless local area network

Mạng cục bộ không dây

7


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IEEE 802.11 VÀ 802.11n
1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ RA ĐỜI CÔNG NGHỆ KHÔNG
DÂY.
WLANs(Wireless Local Area Networks) là một thuật ngữ mà trước đây ít được biết
tới, nó cũng mới chỉ xuất hiện trong khoảng 2 thập niên trở lại đây. Tính ra quá trình
thâm nhập này diễn ra đầy bất ngờ nhờ sự phát triển của viễn thông di động và bùng
nổ Internet toàn cầu.
Đầu tiên ta phải nói tới khám phá của Hertz về sóng radio từ năm 1888, tiếp theo
đó là thử nghiệm của Marconi với truyền và nhận sóng radio qua khoảng cách lớn năm
1894. Sau đó cho tới thế kỉ 20, truyền thông radio và radar được sử dụng trong quân
đội, bao gồm cả sự phát triển của công nghệ trải phổ.Năm 1971, lần đầu tiên nền tảng
về mạng không dây đã được thiết lập với tên gọi ALOHANET ở đại học Hawaii. Bảy

máy tính đã được triển khai trên 4 đảo và liên lạc với một máy trung tâm theo một mô
hình sao hai chiều (bi-directional).
Vào năm 1985, một sự kiện đánh dấu mốc cho WLANs thương mại hóa khi tổ
chức United States Federal Communications Commission (FCC) cho phép sử dụng
các băng tần radio trong thí nghiệm công nghiệp, nghiên cứu khoa học, y học
(industrial, scientific, and medical: ISM) với công nghệ trải phổ. Một vài thế hệ thiết
bị WLAN độc quyền đã được phát triển sử dụng các băng tần này, bao gồm
WaveLAN của hãng Bell Labs. Các hệ thống ban đầu này còn rất đắt tiền và triển khai
được chỉ khi có cả chạy dây cáp, điều này thật khó để thực hiện.
Nhiều tiến bộ trong công nghệ bán dẫn và chuẩn WLAN với IEEE 802.11 led đã
làm giảm giá thành và mang đến sự lựa chọn cho công nghệ WLAN.
Các chuẩn của WLAN xuất hiện kể từ khi chuẩn IEEE 802.11 ra đời cuối nhưng
năm 1990. Trong lúc đó một vài chuẩn WLANs cũng xuất hiện vi dụ như High
Performance Radio Local Area Network-Type 2 (HIPERLAN/2) và HomeRF nhưng
không được chấp nhận.

8


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

Năm 1999 tổ chức Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) ra đời. Mục
đích của tổ chức này nhằm kiểm tra giữa các chuẩn IEEE 802.11 của các hãng khác
nhau. Tổ chức WECA này đã phát triển một bài kiểm tra Wireless-Fidelity (Wi-Fi) và
cung cấp logo cho nhà sản xuất nào vượt qua được bài test đó. Ngày nay Wi-Fi đã trở
thành từ đồng nghĩa với IEEE 802.11 và tổ chức này hiện giờ có tên là liên minh Wi-Fi
(Wi-Fi Alliance).
Liên minh này cũng cung cấp các bài test cho IEEE 802.11a,b,g. Nó đã và đang
phát triển một nhà cung cấp wireless có tên gọi là Wireless Internet service Provider
(WISP).

WLAN có thể dùng để kết nối mạng trong nhưng vùng khó có thể triển khai dây
cáp, nó có thể cho ta sự linh hoạt trong di chuyển và có thể mở rộng mạng. WLAN cho
phép người di chuyển khi làm việc với ứng dụng như khi sử dụng mạng dây cáp.
WLAN mang đến cho ta nhiều lợi ích hơn so với mạng có dây. Trong một gia đình
hoặc công sở đã có sẵn, việc triển khai hệ thống dây cáp cho việc truy cập mạng đòi
hỏi phải đi dây mắc cáp trên tường, sàn nhà, hay trần nhà, việc này khá bất tiện và có
thể rất tốn kém.
Ngược lại, với việc cung cấp kết nối mạng không dây trong những hoàn cảnh này
thường khá đơn giản chỉ với việc cài đặt một thiết bị access point đơn giản. Có lẽ điều
quan trọng hơn là sự gia tăng nhanh chóng các thiết bị mang tính di động cao như
laptop và handheld, nhờ đó con người có thể truy cập mạng mọi lúc mọi nơi, điều mà
chỉ có mạng không dây vô tuyến có thể làm được. Kết nối mạng trong phòng hội nghị
hay ngồi trên ghế sofa trong phòng khách chỉ là 2 ví dụ cho khả năng mềm dẻo linh
hoạt của WLAN.
Nhờ thuận lợi trong khả năng di động cao, ngày nay WLAN cho phép truy cập
Internet chỉ với rất ít chi phí hoặc miễn phí trong mạng không dây công cộng. Năm
2005 tại San Francisco, Google đã triển khai dịch vụ Wi-Fi miễn phí trên toàn thành
phố. Không những thế sự gia tăng nhanh chóng các điểm truy cập Internet nhỏ lẻ hơn
như quán café, sân bay, khách sạn, vân vân… Ngoài ra khi các mạng này được liên kết
với công nghệ VPN, người lao động có thể truy cập an toàn tới mạng của công ty từ
bất kì đâu.

9


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

Rất nhiều sản phẩm và hệ thống WLAN khác nhau hiện nay phần lớn dựa trên
chuẩn 802.11b, 802.11g, 802.11a, các chuẩn này cung cấp thông lượng nâng cao dựa
trên nguyên bản 802.11.

IEEE 802.11b làm việc trên băng tần 2.4 Ghz, giống như 802.11g, trong khi IEEE
802.11a làm việc trên dải tần 5 Ghz. Các dải phổ này hoàn toàn miễn phí.
Sau đây là chi tiết các chuẩn:
-

IEEE 802.11: Sử dụng đa truy nhập cảm nhận sóng mang và tránh xung đột
(Carrier Sense Multiple Access/Collision Advoidance: CSMA/CA) ở lớp
MAC (Media Access Control) thuộc tầng liên kết dữ liệu (Data Link) trong
mô hình mạng OSI, với 1 và 2 Mbps cho trải phổ chuỗi trực tiếp (Directed
Sequence Spread Spectrum: DSSS), trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping
Spread Spectrum: FHSS) trên băng tần 2.4 Ghz, phê chuẩn năm 1997.

-

IEEE 802.11a: Làm việc ở tốc độ 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 và 54 Mbps trên
băng tần 5 Ghz, phê chuẩn năm 1999.

-

IEEE 802.11b: Làm việc từ 5.5 đến 11 Mbps trên băng tần 2.4 Ghz, phê
chuẩn năm 1999.

-

IEEE 802.11e: Cải tiến tại lớp MAC cho Chất lượng dịch vụ (Quality of
Service: QoS), đang được nghiên cứu.

-

IEEE 802.11f: Inter Access Point Protocol (IAPP) thông qua năm 2003.

-

IEEE 802.11g: Làm việc với tốc độ giống 802.11a và cũng làm việc trên
băng 2.4 Ghz như 802.11b, phê chuẩn năm 2003.

-

IEEE 802.11n: Đang được cải tiến để đẩy nhanh thông lượng của 802.11
(100Mbps+).

-

Và còn rất nhiều chuẩn 802.11 khác…

Sự tiến bộ trong công nghệ WLAN tiếp tục với chuẩn 802.11n mới. Tốc độ
truyền dữ liệu được cải thiện với khái niệm đa nhập đa xuất của công nghệ MIMO, ra
đời bởi Foschini năm 1996 ở Bell Labs. Vào năm 2004, Atheros đã chứng minh các
thiết bị 40 MHz có thể đưa ra được giá thành bằng với thiết bị 20MHz. Trong cùng
khoảng thời gian đó, tổ chức FCC và ETSI (European Telecommunications Standards
Institute) chấp nhận khung chuẩn mới trong băng tần 5 GHz và thêm vào 400 MHz
của giải phổ miễn phí không cần đăng kí sử dụng cho WLAN.
10


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n
Bảng 1.1a: Các băng tần và mức tiêu thụ điện năng của một số chuẩn 802.11.

Băng tần điều khiển Tiêu thụ điện năng tối đa

Châu Âu

Bắc Mỹ

Nhật Bản

Chuẩn

(MHz)

(mW)

2,4 – 2,483

10/MHz (tối đa 100 mW)

IEEE 802.11b,g

5,15 – 5,35

200

IEEE 802.11a

5,470 – 5,725

1000

2,4 – 2,483

1000

5,15 – 5,25

2,5/MHz (tối đa 50 mW)

5,25 – 5,35

12,5/MHz (tối đa 250 mW)

5,725 – 5,825

50/MHz (tối đa 1000 mW)

2,4 – 2,497

10/MHz (tối đa 100 mW)

IEEE 802.11b,g
IEEE 802.11a

IEEE 802.11b,g

5,15 – 5,25
4,9 – 5 (trước 2007) Trong nhà là 200.

IEEE 802.11a

5,03 – 5,091 (sau
2007)

Những sự kiện này đã làm nền cho sự chấp nhận rộng rãi với kiểu xử lý 40 MHz
trong 802.11n. Khi dải phổ này được cho phép không cần đăng kí, việc tăng thêm băng
thông kênh đã có một cú hích lớn về giá thành với khả năng tăng thêm tốc độ truyền
dữ liệu.
Năm 2003, có một sự kiện đáng chú ý đó là Broadcom cho ra đời chipset dựa trên
một bản nháp của 802.11g, trước lần cuối cùng cho ra mắt chuẩn g. Đó chính là tiền đề
cho cơn bão ra đời tiền chuẩn n và bản nháp chuẩn n vào năm 2005 và 2006. Hầu hết
tất cả các sản phẩm này đều có xử lý dựa trên công nghệ MIMO (Multiple Input
Multiple Output), hoặc dựa trên bản nháp 1.0 của 802.11n, và do đó vẫn chưa có bản
nào phù hợp với bản chuẩn cuối cùng để cho ra mắt.
Tháng 6 năm 2007 tổ chức Wifi Alliance đã đưa ra bản nháp 2.0 cho 802.11n xác
định các thông số cơ bản với các thiết bị tuân theo chuẩn này. Trong một tương lai
gần chắc chắn chuẩn 802.11n sẽ trở thành hiện thực đáp ứng được nhu cầu của con
người.

11


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CỦA 802.11.
IEEE 802.11 là một nhóm các chuẩn bắt đầu phát triển từ một lớp MAC chung cho tới
tầng vật lý để chuẩn hóa mạng không dây WLAN. Cũng là một thành viên của họ
chuẩn IEEE 802 như chuẩn mạng LAN và MAN, 802.11 giao tiếp với kiến trúc 802.1,
quản lý, làm việc phối hợp, và 802.2 logic link control (LLC). Sự kết hợp giữa 802.2
LLC và 802.11 MAC và tầng vật lý đã tạo nên tầng liên kết dữ liệu (data link) và tầng
vật lý trong mô hình OSI, ta có thể mô tả theo hình 1.2.
Phiên bản ban đầu của chuẩn 802.11 được hoàn thành năm 1997. Bị ảnh hưởng
bởi thành công rất lớn của công nghệ Ethernet (802.3), 802.11 MAC cũng dựa trên

giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSMA (Carrier Sense Multiple Access).
Với CSMA, một trạm muốn truyền phải nghe trước trên đường truyền trong một
khoảng thời gian nhất định. Nếu đường truyền rỗi trong khi thời gian nghe thì trạm đó
sẽ cho phép truyền. Nếu như đường truyền bận, trạm đó phải hoãn việc đang truyền dữ
liệu. Ethernet sử dụng một loại biến thể khác của CSMA là CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect). Sau khi xác định được rằng đường truyền rỗi và
truyền dữ liệu, trạm đó vẫn tiếp tục nhận tin hiệu truyền và chống đụng độ. Nếu có
đụng độ xảy ra, 2 trạm xảy ra đụng độ chỉnh lùi lại khoảng một thời gian ngẫu nhiên
đợi để truyền lần sau. Thời gian đếm lùi ngẫu nhiên này đếm ngược từ lúc xảy ra đụng
độ.
Với mạng không dây thì không thể chống được đụng độ trực tiếp khi truyền
được mà sử dụng một dạng khác là CSMA/CA. Với CSMA/CA , nếu trạm đó phát
hiện trên đường truyền bận, nó sẽ hoãn việc truyền dữ liệu và cho một khoảng thời
gian đếm ngược ngẫu nhiên cho tới khi đường truyền rỗi. Việc này lặp lại cho tới khi
phát hiện đường truyền rỗi. Khi có đụng độ sẽ phát hiện ra ngày lập tức nhờ mạch điện
tử kiểm tra, lúc đó đụng độ trong WLAN sẽ được dự đoán thông qua bản tin ACK
hoặc tin hồi đáp khác từ trạm điều khiển truyền.
Bản 802.11 đời đầu (1997) bao gồm 3 yếu tố vật lý: tia hồng ngoại
(infrared:IR), trải phổ nhảy tần tần số 2.4 Ghz (FHSS), và trải phổ liên tục 2.4 GHz
(DSSS). Theo đó 2 chuẩn ra đời năm 1999: 802.11b dựa trên DSSS tăng tốc độ truyền
trên băng tần 2.4 GHz và 802.11a được tạo ra trên bằng tần mới 5 GHz. 802.11b dựa
trên DSSS với sự bổ sung mã khóa (complementary code keying: CCK), tăng cường
tốc độ truyền lên tới 11 Mbps. Với tốc độ cao hơn như vậy, thiết bị 802.11b có tính
12


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

khả thi cao hơn là IR và FHSS.

APPLICATION

PRESENTATION
SESSION
TRANSPORT
NETWORK
LLC
DATA LINK
MAC
PHYSICAL

Hình 1.2 Mô hình mạng OSI
Sự phát triển của 802.11a được giới thiệu dựa trên công nghệ ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) trong 802.11.
Thậm chí ngay cả khi 802.11a giới thiệu với tốc độ truyền 54 Mbps, chạy trên tần số 5 GHz,
tuy nhiên kết quả vẫn thông qua khá chậm. Nhiều thiết bị mới mong muốn có được tốc độ cao
như chuẩn 802.11a nhưng vẫn giữ lại khả năng tương thích cao của chuẩn 802.11b, vừa có thể
tương thích với các thiết bị chuẩn b cũ vừa, như vậy có thể chạy trên cả 2 băng tần radio của
cả 2 chuẩn a và b. Hơn thế nữa bằng tần thông dụng 2.4 GHz còn cho phép sử dụng qua
thương mại, ngược lại trong năm 1999 và 2000 băng tần 5 GHz được sử dụng ngoài quân đội
đã đến giới hạn để chọn kênh ở nước Mỹ.

Vào năm 2001, FCC đã cho phép sử dụng công nghệ OFDM trên băng tần 2.4
GHz. Sau đó, nhóm nghiên cứu 802.11 đã phát triển 802.11g, kết hợp giữa 802.11a
13


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

OFDM trong băng tần 2.4 GHz, và cho chuẩn này ra đời năm 2003. Ngoài ra, còn có

các thiết bị kết hợp có thể chạy cả 2 loại chuẩn 802.11b và g. Điều này cho phép
802.11g làm việc cùng 802.11b, hoặc nhúng 802.11b vào các thiết bị mới hơn như AP
802.11g mới. Nhờ có điều này và tốc độ được nâng lên 54 Mbps. Tuy nhiên với sự ra
đời của 802.11n sẽ còn hứa hẹn sẽ mang đến cơ hội rất lớn cho tốc độ còn cao hơn lên
tới 300 Mbps trên 20MHz và 600 Mbps trên 40 MHz.
Bảng 1.1b tổng quan về các chuẩn 802.11

802.11

802.11b

802.11a

802.11g

802.11n

Công nghệ
tầng vật lý

DSSS

DSSS/CCK

OFDM

OFDM
DSSS/CCK

SDM/OFDM

Tốc độ
truyền dữ
liệu

1–2
Mbps

5.5 – 11 Mbps

6 – 54
Mbps

1 – 54
Mbps

6 – 600
Mbps

Băng tần

2.4 GHz

2.4 GHz

5 GHz

2.4 GHz

2.4 và 5 GHz

Độ rộng
kênh

25 MHz

25 MHz

20 MHz

25 MHz

20 và 40
MHz

Hình 1.3 biểu đồ tốc độ và băng tần của các chuẩn 802.11.

14


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

1.3 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VỀ THÔNG LƯỢNG TỐC ĐỘ CAO VÀ
CHUẨN 802.11n.
1.3.1 Nhóm nghiên cứu thông lượng tốc độ cao.
Tháng 1 năm 2002, đường truyền tốc độ cao bắt đầu xuất hiện từ khi 802.11a ra
đời với sự giới thiệu của nhóm Wireless Next Generation Standing Committee (WNC
SC) của IEEE 802.11. Từ đây đã có những ý kiến cho rằng cần đẩy nhanh tốc độ
truyền dữ liệu của WLAN, thậm còn cao hơn cả tốc độ mạng LAN có dây sử dụng
công nghệ Ethernet là 100 Mbps+. Và sau nhiều lần giới thiệu, tháng 9 năm 2002

Nhóm nghiên cứu thông lượng tốc độ cao (the High Throughput Study Group: HTSG)
đã ra mắt với buổi họp đầu tiên. Mục đích hàng đầu của HTSG là hoàn thành 2 văn
bản cần thiết để tạo ra nhóm High Throughput Task Group (TGn), bao gồm mẫu dự
thảo PAR (the project authorization request) và năm tiêu chuẩn.
Ở đây, việc bổ sung chuẩn hóa được phát triển bởi TGn phải bao gồm cả việc
xử lý sao cho thông lượng thực ít nhất phải đạt 100 Mbps. Thông lượng (throughput)
là sự đo lường của lượng thông tin sử dụng phát ra bởi hệ thống, sử dụng thông lượng
để làm số đo, ở cả MAC và PHY, nó cần phải được xem xét kĩ lưỡng. Ở hệ thống sử
dụng 802.11a /g thường có thông lượng cao nhất vào khoảng 25 Mbps; theo như yêu
cần đạt ít nhất 100 Mbps thì phải tăng gấp 4 lần thông lượng.
Ngoài vấn đề thông lượng ra còn nhiều vấn đề khác cần phải tính tới như tổng
hợp dung lượng mạng, tiêu hao điện năng, sự linh hoạt của phổ, độ giao động của chi
phí, khả năng tương thích với các thiết bị cũ.
Nhóm nghiên cứu chứng minh sự cần thiết phải bổ sung hệ thống qui chuẩn với năm
tiêu chuẩn, bao gồm (1) điện năng, (2) khả năng tương thích với kiến trúc IEEE 802.1,
(3) phân biệt rõ ràng với các chuẩn 802 khác, (4) công nghệ mang tính khả thi cao và
(5) mang tính kinh tế cao.
1.3.2 Các thiết bị cầm tay (handheld devices)
Ngày nay nổi bật lên trong xu thế chung của mạng viễn thông là sự hội tụ giữa
mạng không dây Wi-Fi và các thiết bị di động cầm tay. Với nhu cầu ngày càng lớn
trong tương lai chắc chắn mạng Internet sẽ phát triển trên cả các thiết bị di động.
Do đó việc phát sinh tranh chấp giữa các nhà cung cấp thiết bị cầm tay trong
quá trình yêu cầu thông lượng cao như 100 Mbps là khó tránh khỏi. Thật khó có thể
yêu cầu một thiết bị cầm tay có thể chứa hết các loại sóng và các ăng-ten cho các loại
15


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

sóng 2G, 3G, Bluetooth và một số loại GPS. Như vậy một thách thức lớn cho các thiết

bị dùng chuẩn 802.11n là làm sao có thể cùng tồn tại với các thiết bị khác chạy theo
802.11a/g…
1.3.3 Môi trường và ứng dụng với 802.11n
Tập dịch vụ cơ bản (Basic service set: BSS) là khối kiến trúc cơ bản của một
802.11 LAN. Các trạm bên trong một vùng phủ sóng nhất định và tạo ra hình thái liên
kết mềm của một BSS. Kể cả hình thái liên kết cơ bản nhất, nơi các trạm liên lạc trực
tiếp với một mạng ad-hoc, cũng được qui vào thành một BSS hoặc IBSS. Ta có thể
xem hình 1.4 để thấy rõ hơn.
Mặc dù thông thường hơn, các trạm liên kết với một trạm trung tâm được dùng
làm nơi điều khiển BSS và ta thường thấy đó là một thiết bị access point (AP). Một
BSS được hình thành quanh một AP được gọi là một BSS cơ bản và trong hình 1.4
chính là BSS 2 và 3. Các BSS cơ sở có thể được liên hệ với nhau thông qua các AP
của chúng qua một hệ thống phân phối (Distribution system: DS).

Hình 1.4 BSS, DS, ESS.

Các BSS kết nối với nhau bởi một DS và nó tạo ra một vùng mở rộng gọi là tập
dịch vụ mở rộng (Extended Service Set: ESS). Một khái niệm khóa của ESS là các
trạm nằm trong một ESS có thể gửi trực tiếp cho nhau qua lớp MAC. ESS được hình
thành dựa trên khái niệm 802.11, nó chỉ bao quanh các thiết bị 802.11 và không điều
16


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

khiển tới DS. Tuy nhiên trong thực tế DS thường là một mạng LAN Ethernet (802.3)
và chức năng của AP giống như một thiết bị cầu (brigde) Ethernet. Vì thế các trạm
trong một BSS cũng có thể gửi được địa chỉ MAC vào trong mạng LAN theo phân lớp
MAC.
Trong quá trình phát triển của 802.11n, có ba môi trường cơ bản được xem như

để nghiên cứu và xem khả năng của hệ thống: Nhà riêng, công sở và các điểm công
cộng. Trong mỗi môi trường này lại mô tả một số lượng người sử dụng các ứng dụng
khác nhau. Ví dụ có thể là xem tivi điều khiển từ xa từ dây cáp hoặc một hộp giải trí
trong nhà, hay nói chuyện qua điện thoại điều khiển từ xa trên một cái bàn trong khi
làm việc. Ngoài ra, cách thức sử dụng được phát triển để mỗi môi trường lại kết hợp
nhiều trường hợp và ứng dụng đan xen khác nhau.

Hình 1.5 BSS tại nhà riêng.

Cuối cùng, một kịch bản giả định được tạo cho mỗi mô hình sử dụng và môi
trường. Các giả định này được dùng để tác động lên chức năng của MAC khi so sánh
các đề xuất với nhau. Mỗi giả định bao gồm một kênh liên kết với với môi trường cụ
thể. Thêm vào đó, vị trí của AP và các trạm đã xác định sẽ đưa cho ta vị trí các thành
phần cụ thể với mô hình được sử dụng trong giới hạn của khoảng cách từ AP đến các
trạm. Với mỗi ứng dụng, các tham số hệ thống được xác định dựa trên kích thước gói

17


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

tin (packet),ví dụ như mức độ mất gói lớn nhất được cho phép bởi ứng dụng đó, độ trễ
lớn nhất, mức độ chạy giao thức tầng mạng (như UDP hoặc TCP), và mức độ tải.

Với mô hình sử dụng ở nhà riêng gồm một BSS, như hình 1.5. Trường hợp này
thường chỉ bao gồm một AP và nhiều trạm máy client. Thường thường cấu hình trạm
AP để sử dụng các ứng dụng bao gồm truy cập Internet và tải âm thanh và video.
Ngoài ra với một số ứng dụng cho mạng nội bộ như truyền file, backup dữ liệu và in
ấn cần dữ liệu truyền với tốc độ cao. Hiện nay còn nhiều ứng dụng mới khác như voice
over IP (VoIP) và điện thoại hình (video phones) cũng có thế được sử dụng tại nhà

riêng.

Hình 1.6 BSS tại công sở, cơ quan.

Với đường truyền thông lượng cao, chỉ với một AP cũng có thể mang lại giải
pháp cho một ngôi nhà tiện nghi không dây đầy đủ thiết bị nghe nhìn tốc độ cao như
18


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

DVD và chuẩn HD TV. Tiện ích đem lại từ các ứng dụng không dây tốc độ cao bao
gồm cả việc tải từ một máy quay video máy ảnh. Bên cạnh đó ảnh hưởng của Game
cũng dần tác động tới công nghệ không dây. Game thủ sẽ được
lợi hơn từ việc tự do hơn không phải phụ thuộc tới dây cáp để kết nối giữa tay cầm
máy console, máy console và màn hình, giờ đây tất cả đã có thể kết nối bằng sóng
không dây.
Đối với trường hợp môi trường công sở cần phải cung cấp kết nối mạng bởi
nhiều BSS để bao phủ hết tòa nhà và các tầng, ta có thể xem hình 1.6 để hiểu rõ. Các
BSS được kết nối thông qua hệ thống phân phối, thông thường là dùng Ethernet để tạo
ra vùng mở rộng ESS. Mạng ở đây sẽ được triển khai theo tế bào, mỗi một AP thêm
vào sẽ tăng cường mức độ phủ sóng và dung lượng mạng.
Các ứng dụng mạng như truyền file và backup dữ liệu ổ sẽ có lợi hơn khi sử
dụng đường truyền tốc độ cao của 802.11n. Tốc độ truyền cao hơn sẽ tăng cường cho
dung lượng mạng nhờ đó sẽ có nhiều máy client hơn được hỗ trợ. Thông lượng cao
cũng sẽ cho phép nhiều ứng dụng mới như điều khiển màn hình từ xa thông qua kết
nối không dây giữa một laptop với một máy chiếu, điều này sẽ làm đơn giản hóa trong
quá trình trình chiếu ở phòng họp. Ngoài ra video không dây và VoIP cũng có thể
được hỗ trợ.

Hình 1.7 BSS tại một sân bay

19


Giới thiệu chung về IEEE 802.11 và IEEE 802.11n

Cuối cùng với trường hợp tại những điểm nóng mật độ người lớn như sân bay
mật độ di chuyển cao (hình 1.7), quán café, thư viện, khách sạn, và trung tâm hội nghị.
Một vài đô thị cũng có một số nơi được phủ sóng Wi-Fi. Một vài điểm nóng có thể
được xác định được cả trong hoặc ngoài nhà (indoor và outdoor) và cần phải phủ sóng
trên một vùng rộng. Bởi vậy trường hợp này khá rộng bản chất khác nhiều so với nhà
riêng và công sở. Tại một điểm nóng, phần lớn lưu lượng đi qua Internet và một phiên
kết nối thông thường kéo dài ít nhất phải hơn 2 tiếng.
Các ứng dụng bao gồm duyệt web, truyền file qua Internet, gửi email. Cũng
như vậy các ứng dụng mới thường xuất hiện ở các điểm nóng như xem tivi trực tuyến
hoặc xem phim trên laptop hoặc các loại màn hình khác, hơn thế nữa còn cả xử lý âm
thanh và video chất lượng cao đòi hỏi tốc độ đường truyền cao.

1.4 KẾT LUẬN
Như vậy ở chương I này, chúng ta đã có phần nào cái nhìn tổng quan về mạng không
dây với chuẩn 802.11 và 802.11n: Từ lịch sử phát triển cho tới các công nghệ, kĩ thuật
được sử dụng trong 802.11 và 802.11n. Từ đó giúp ta có bước đầu làm quen với các
thuật ngữ, công nghệ cũng như kĩ thuật sử dụng trong 802.11 và 802.11n.
Ở chương II, Hoạt động của các kĩ thuật được sử dụng ở lớp MAC trong chuẩn 802.11
và 802.11n sẽ được đi sâu hơn, giúp ta có cái nhìn rõ ràng hơn về chuẩn 802.11 và
802.11n.

20

Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n

CHƯƠNG II
PHÂN LỚP MAC TRONG CHUẨN 802.11n
Phân lớp MAC cung cấp địa chỉ vật lý và điều khiển truy nhập kênh giúp cho
các trạm nằm trên cùng một mạng có thể liên lạc được với nhau. IEEE 802.11 thường
được xem như mạng Ethernet không dây, ít ra trong khía cạnh dung địa chỉ vật lý vào
truy nhập kênh, 802.11 rất giống với Ethernet, IEEE 802.3. Giống như một thành viên
trong họ qui chuẩn 802, IEEE 802.11 sử dụng 48 bit ô địa chỉ, vì vậy nó có khả năng
tương thích với mạng Ethernet ở tầng liên kết dữ liệu. 802.11 MAC cũng hộ trợ chia sẻ
truy nhập mạng không dây thông qua một công nghệ gọi là đa truy nhập cảm nhận
sóng mang tránh đụng độ, carrier sense multiple access with collision avoidance
(CSMA/CA), cũng tương tự với CSMA/CD của Ethernet. Với cả 2 công nghệ trên, nếu
kênh truyền rỗi, một trạm sẽ được phép truyền dữ liệu, nhưng nếu kênh truyền bận thì
sau đó trạm phải ngừng truyền dữ liệu. Tuy nhiên trong quá trình xử lý thì Ethernet và
802.11 có điểm khác nhau.
Với giao thức truy nhập kênh của Ethernet về bản chất là đợi đường truyền rỗi
mới bắt đầu truyền, và nếu có đụng độ xảy ra trong khi truyền thi ngưng truyền và bắt
đầu đếm lùi theo một khoảng thời gian ngẫu nhiên. Điều đó là không khả thi để một
thiết bị truyền có thể phát hiện một đụng độ trong khi truyền ở môi trường truyền
không dây. Do đó giao thức truy nhập kênh của 802.11 phải cố gắng tránh các đụng
độ. Khi đường truyền rỗi, một trạm sẽ đợi theo 1 khoảng thời gian ngẫu nhiên trong
khi nó tiếp tục nghe trên đường truyền, và nếu kết thúc khoảng thời gian đếm ngẫu
nhiên đó, đường truyền vẫn rỗi thì lúc đó mới bắt đầu truyền. Khoảng thời gian ngẫu
nhiên đó sẽ làm giảm đi cơ hội cho đụng độ xảy ra vì khi một trạm khác đợi để truy
cập vào đường truyền sẽ có một khoảng đếm ngược khác nhau, đó là cách tránh đụng
độ của CSMA/CA.
Nói đơn giản, cơ sở để hỗ trợ công nghệ CSMA/CA cũng dựa trên giao thức
802.11 MAC và cũng gần giống với Ethernet. Tuy vậy do đường truyền không dây

khác với có dây nên cũng có một số điểm khác nhau:
-

Đường truyền không dây dễ bị lỗi và lợi ích nội bật của nó độ trễ thấp, dễ
sửa lỗi đường truyền hơn so với có dây.
21


Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n

-

Trên một đường truyền không dây không phải tất cả các trạm đều có thể
nghe thấy các trạm khác. Một vài trạm có thể nghe được các trạm ở gần,
nhưng không nghe được các trạm xa hơn (hiện tượng ẩn nút).

-

Tốc độ truyền mà một kênh có thể hỗ trợ bị ảnh hưởng rất lớn bởi khoảng
cách và tuy theo môi trường truyền. Cũng như vậy điều kiện kênh có thể
thay đổi với theo khoảng thời gian từ trạm phát đến trạm nhận và phụ thuộc
theo môi trường. Các trạm cần phải liên tục điều chỉnh tốc độ truyền trao đổi
thông tin để tối ưu thông lượng.

-

Các trạm hay di chuyển cần các cơ chế quản lý để liên kết với nhau hay tách
ra từ các WLAN mà chúng vừa thay đổi vị trí.

Sau đây trong chương này ta sẽ giới thiệu tổng quan về phân lớp MAC trong

802.11 mà ưu tiên là giới thiệu 802.11n. Sau đó giới thiệu về phân lớp giao thức, cách
thức điều khiển trong 802.11. Và theo đó giới thiệu chi tiết về kênh truy nhập và tốc
độ truyền.

2.1 PHÂN LỚP GIAO THỨC
Một vài khái niệm cơ bản về phân lớp giao thức và truyền tin ta có thể xem
trong hình 2.1 để có thể hiểu được vài trò của lớp MAC. Trong cách phân lớp này, mỗi
thực thể, tầng vật lý và lớp MAC, cung cấp các dịch vụ tới các thực thể trong lớp, dữ
liệu được truyền giữa các lớp được gọi là đơn vị dữ liệu dịch vụ (Service data unit:
SDU). Lớp MAC nhận dữ liệu từ lớp LLC và trả lại dữ liệu cho lớp LLC thông qua
đơn vị dữ liệu lớp MAC (MAC SDU: MSDU). Tầng vật lý nhận dữ liệu từ lớp MAC
và trả lại dữ liệu cho lớp MAC trong một đơn vị dữ liệu tầng vật lý (PHY SDU:
PSDU).
Vậy một giao thức chính là trung gian để các khối thực thể trong các lớp hay
tầng trao đổi dữ liệu và điều khiển thông tin với các khối ngang hàng. Sự trao đổi này
thông qua các thông tin điều khiển PDU (protocol data unit) được thêm vào trong quá
trình đóng gói dữ liệu qua các tầng. Lớp MAC trao đổi các MPDU với các khối ngang
hàng và tầng vật lý trao đổi các PPDU với các khối ngang hàng.
Một ví dụ khác thường thấy trong chuẩn 802.11 là khi các trạm giao tiếp với
nhau qua lớp MAC và tầng vật lý trong các thiết bị cũng trên cơ sở các khối này.

22


Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n

Hình 2.1 Hoạt động giữa các lớp LLC, MAC, PHY.

2.2 CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN
Trong chương I, BSS là khối kiến trúc cơ bản của 802.11 WLAN. Có hai loại

BSS, BSS độc lập (Independent BSS: IBSS), đây loại mạng tùy biến (ad-hoc) kết hợp
của các trạm, chúng liên lạc trực tiếp với nhau. Loại thứ hai là BSS có hạ tầng mạng,
loại này được xây dựng bởi một AP có thể đã được kết nối với trung tâm điều phối
(DS) và thông qua đó truyền tải đến các nơi, từ trạm tới trạm tới trạm rồi tới DS. Ở đây
chúng ta chỉ đề cập tới loại mạng có hạ tầng dù trên thực tế phần lớn là loại mạng
IBSS.
Một trạm sẽ nhận biết được sự tồn tại của BSS thông qua dò quét bởi bản tin
thụ động Beacon sẽ được truyền đi để thăm dò sự tồn tại của một AP thông qua một
thăm dò Request/Response trao đổi.
Một trạm là thành viên của một BSS theo một cách linh hoạt. Trạm này có thể
bật hoặc tắt, hay có thể di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của BSS. Một trạm có thể trở
thành 1 thành viên của một BSS bằng cách liên kết với BSS, và cũng có thể tái liên kết
với một BSS. Trong một ESS bao gồm hạ tầng của nhiều BSS, một trạm có thể di
chuyển từ BSS này sang một BSS khác mà vẫn nằm trong ESS thông qua việc liên kết
lại.

23


Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n

2.2.1 Beacon
AP trong một BSS có hạ tầng định kì phát ra khung các Beacon quảng bá.
Khoảng thời gian định kì phát ra Beacon xác định một lịch trình cố định của khoảng
thời gian truyền tín hiệu Beacon (target beacon transmission time: TBTT) và khung
tin Beacon tự động truyền trên hoặc gần sát TBTT để có thể truyền được trên đường
truyền trong khoảng rỗi. Sau đây hình 2.2 sẽ cho thấy rõ hơn:

Hình 2.2 Vị trí khung Beacon.

Khung tin Beacon mang thông tin điều khiển và thông tin dung lượng cho quá
trình điểu khiển BSS.

Hình 2.3 Quét bị động

2.2.2 Dò quét
Quá trình dò quét là quá trình một trạm đi tìm một BSS và tượng trưng cho quá
trình liên kết với BSS. Hai cách quét có thể là quét bị động và chủ động.

24


Phân lớp MAC trong chuẩn 802.11n

Quét bị động là chỉ xử lý nhận, đó là sự tự tương thích với tất cả các miền. Với
quét bị động trạm sẽ tìm các khung truyền dẫn Beacon và chuyển các kênh để tìm
kiếm các khung truyền dẫn này. Khung Beacon bao gồm thông tin mã vùng, điện năng
truyền tải tối đa cho phép, và các kênh dùng để miền điều khiển. Một trạm tìm thấy AP
thông qua khung Beacon của nó và thông tin điều khiển này, nó có thể chứng tỏ AP
trực tiếp thêm thông tin khi sử dụng một trao đổi thăm dò Probe Request/Response nếu
thông tin bổ sung không được hiện diện ở khung Beacon.

Hình 2.4 Quét chủ động

Quét chủ động có thể được dùng khi nó được cho phép bởi miền điều khiển khi
trạm xử lý. Với quét chủ động một trạm truyền các khung Probe Request trên mỗi
kênh để tìm một BSS. Phụ thuộc vào phần lớn quá trình tìm kiếm, khung Probe
Request bao gồm các thông tin địa chỉ như sau:
-

SSID (service set identifier): SSID trong Probe Request có thể chính là
SSID trong ESS nơi trạm tìm kiếm BSS hoặc có thể là SSID đại diện.

-

BSSID (BSS identifier): BSSID trong khung Probe Request có thể chính là
một BSS cụ thể hoặc có thể là BSSID đại diện.

-

DA (destination address): DA của khung Probe Request là địa chỉ quảng bá
hoặc một địa chỉ MAC cụ thế của trạm phát sóng AP.

25