KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VÀ KIẾN TRÚC GIAO THỨC CỦA MẠNG WLAN

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 37 -
CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VÀ KIẾN TRÚC GIAO
THỨC CỦA MẠNG WLAN
3.1. Kiến trúc hệ thống

Kiến trúc WLAN bao gồm một vài thành phần tương tác với nhau để cung cấp
WLAN hỗ trợ khả năng di động của các trạm một cách trong suốt với các lớp cao hơn.
Các mạng WLAN có thể đưa ra hai kiến trúc hệ thống cơ bản khác nhau mạng
cơ sở hạ tầng hoặc đặc biệt. Hình dưới đây cho thấy các thành phần của một cơ sở hạ
tầng và một phần không dây nh
ư đã đặc tả cho chuẩn IEEE802.11. Một vài nút, gọi là
các trạm (Stations - STAi) được kết nối tới các điểm truy cập (AP - Access Point). Các
trạm là các thiết bị cuối với các cơ chế truy cập tới môi trường truyền thông không dây
và liên lạc sóng radio tới điểm truy cập (AP). Các trạm và điểm truy cập (AP) chúng ở
bên trong vùng phủ sóng radio giống nhau từ một tập hợp dịch vụ cơ sở (BSSi - Basic
Service Set). Tập hợp d
ịch vụ cơ sở là một khối xây dựng cơ bản của WLAN. Có thể
xem như hình oval sử dụng để minh hoạ một BSS là vùng bao phủ trong đó các trạm
thành phần của BSS có thể duy trì liên lạc. Nếu một trạm di chuyển ra ngoài BSS của
nó, nó sẽ không liên lạc trực tiếp được với các thành viên khác của BSS.
Liên lạc giữa STA và BSS là hoàn toàn động, các STA có thể bật máy tắt máy,
chạy trong một khoảng nào đó hoặc chạy ra ngoài vùng ph
ục vụ. Để trở thành một
thành viên của một BSS cơ sở một trạm sẽ được đưa vào trạng thái “liên lạc”
(“associated”). Các trạng thái liên lạc này là động và liên quan tới việc sử dụng các
dịch vụ hệ thống phân phối DS (Distribution system).
3.1.1. Khái niệm hệ thống phân phối
Những giới hạn của lớp vật lý PHY quyết định khoảng cách liên lạc trực tiếp
giữa các trạm mà nó hỗ trợ. Với một vài mạng khoảng cách này là đủ, với các mạng

khác thì phải tăng phạm vi bao phủ. Thay vì tồn tại một cách độc lập, một BSS cũng
có thể trở thành một thành phần của một mạng mở rộng được xây dựng bởi nhiều BSS
khác nhau. Thành phần ki
ến trúc sử dụng để kết nối các BSS với nhau là hệ thống
phân phối DS (Distribution System).


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 38 -
WLAN phân tách một cách logic môi trường vô tuyến (WM: Wireless
Medium). Với môi trường hệ thống phân phối DSM. Mỗi môi trường logic được sử
dụng cho các mục đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau. WLAN
không đòi hỏi các môi trường này là giống nhau hay khác nhau. Nhận biết được các
môi trường khác biệt một cách logic là vấn đề chính để hiểu được sự linh hoạt của kiến
trúc. Kiến trúc WLAN là hoàn toàn độc lập với các tính chất vật lý của lớp vật lý triể
n
khai.
Một DS cho phép hỗ trợ các thiết bị di động bằng cách cung cấp các dịch vụ
logic cần thiết giám sát điạ chỉ để chuyển đổi đích và tích hợp nhiều BSS. Một điểm
truy nhập là một STA cung cấp khả năng truy nhập tới DS bằng cách cung cấp các
dịch vụ bổ xung để nó hoạt động như là một STA. Dữ liệu di chuyển giữa một BSS và
một DS qua m
ột AP. Chú ý rằng tất cả các AP cũng là các STA, do vậy chúng là các
thực thể có thể đánh địa chỉ. Các địa chỉ được AP sử dụng để trao đổi thông tin trên
môi trường vô tuyếnVM và trên môi trường hệ thống phân phối DSM không nhất thiết
phải giống nhau.
Một ví dụ đã cho thấy hai BSSs - BSS
1
and BSS

2
chúng được kết nối qua một
hệ thống phân phối. Một hệ thống phân phối kết nối một vài BSSs qua điểm truy cập
(AP) tạo thành một mạng đơn giản và theo cách đó mở rộng vùng phủ không dây.
Mạng này bây giờ được gọi là một tập hợp dịch vụ mở rộng (Extended Service Set -
ESS). Hơn nữa, hệ thống phân phối kết nối các mạng không dây qua các điểm truy
cậ
p (APs) với một cổng, nó tạo thành một đơn vị hoạt động liên mạng tới các LAN
khác.
Cụ thể hơn về nhóm dịch vụ mở rộng ESS: Một DS và BSS cho phép WLAN
tạo ra một mạng vô tuyến không bị bó buộc về kích thước và linh hoạt hơn. WLAN
gọi loại mạng này là mạng nhóm dịch vụ mở rộng ESS. Điều quan trọng là mạng ESS
đối với lớp LLC không khác gì mạng IBSS (Independent Basic Service Set). Các trạm
trong cùng mộ
t ESS có thể liên lạc với nhau và các trạm di động có thể di chuyển từ
một BSS tới một BSS khác trong cùng một ESS một cách trong suốt với lớp LLC.
WLAN không bó buộc các vị trí vật lý tương đối của các BSS.
Có thể có các trường hợp sau:

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 39 -
 Các BSS có thể chồng một phần lên nhau. Điều này được sử dụng phổ
biến để sắp xếp vùng bao phủ liền kề trong một diện tích vật lý.
 Các BSS có thể tách rời về mặt vật lý. Về mặt logic không có giới hạn về
khoảng cách giữa các BSS.
 Các BSS có thể đặt cùng một vị trí về mặt vật lý. Điều này nhằm cung
cấp dự phòng

Một hoặc nhiều IBSS hoặc các mạng ESS có thể hiện diện về mặt vật lý

trong cùng một không gian đóng vai trò một hoặc nhiều mạng ESS. Điều
này có thể phát sinh do một vài lý do. Hai trong số các lý do phổ biến
nhất là khi mạng Adhoc hoạt động trong vị trí đã có một mạng ESS và
khi có sự chồng lấn về mặt vật lý giữa các mạng WLAN giữa các tổ
chức khác nhau.


Hình3.1. Kiến trúc của cơ
sở hạ tầng IEEE 802.11
Kiến trúc của hệ thống phân phối không được đặc tả thêm nữa trong chuẩn

802.11. Nó có thể gồm có : cầu nối các LAN công nghệ IEEE, các liên kết không dây



Distribution system
802.11 LAN
AP



802.11 LAN
AP
802.x LAN
Portal
STA
3

STA
2

STA
1

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 40 -
hoặc bất kỳ các mạng nào. Tuy nhiên, các dịch vụ hệ thống phân phối được định nghĩa
trong chuẩn.
Các trạm (Station) có thể lựa chọn một điểm truy cập và kết hợp với nó. Các
điểm truy cập (APs) hỗ trợ trôi nổi (roaming) tức là thay đổi các điểm truy cập, hệ
thống phân phối sau đó điều khiển truyền dữ liệu giữa các điểm truy cậ
p (Aps) khác
nhau. Hơn nữa, các điểm truy cập (APs) cung cấp sự đồng bộ hoá bên trong một tập
hợp dịch vụ cơ sở (BSS - Basic Service Set), hỗ trợ quản lý nguồn điện và có thể điều
khiển truy cập môi trường truyền dẫn để hỗ trợ dịch vụ giới hạn thời gian.
Để thêm vào các mạng hạ tầng cơ sở. Chuẩn IEEE 802.11 cho phép xây dựng
các mạng đặc bi
ệt (ad hoc) giữa các trạm, do đó sự tạo thành một hoặc nhiều hơn một
tập hợp các dịch vụ cơ sở (BSS - Basic Service Set) như đã thấy trong hình dưới đây.
Trong trường hợp này, một tập hợp các dịch vụ cơ sở (BSS) bao gồm một nhóm của
các trạm sử dụng một tần số sóng radio giống nhau. Các trạm STA
1
, STA
2
và STA
3
ở
trong BSS
1

; STA
4
và STA
5
ở trong BSS
2
. Điều này có nghĩa là với ví dụ đó trạm
STA
3
có thể truyền thông trực tiếp với trạm STA
2
nhưng không thể truyền thông trực
tiếp với trạm STA
5
. Một vài tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) có thể được tạo thành qua
khoảng cách giữa

Hình 3.2. Kiến trúc của mạng LANs không dây đặc biệt IEEE 802.11
các tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) hình 3.2 hoặc bằng cách sử dụng các tần số sóng
mang khác nhau (sau đó các tập hợp dịch vụ cơ sở (BSS) có thể chồng lấp vật lý).
Chuẩn IEEE802.11 không đặc tả bất kỳ nút đặc biệt nào mà h
ỗ trợ định tuyến


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 41 -
(routing), chuyển tiếp dữ liệu (forwarding of data) hoặc trao đổi thông tin cấu trúc liên
kết mạng (exchange of topology infomation).
3.1.2. Tích hợp với LAN hữu tuyến

Để tích hợp kiến trúc WLAN với LAN hữu tuyến truyền thống, một thành phần
kiến trúc logic được đưa ra là thành phần cổng (Port).
Cổng là một điểm logic tại đó MSDU từ một mạng tích hợp không phải là
WLAN đi vào hệ thống phân tán DS của WLAN. Tất cả dữ liệu từ một mạng LAN
truyền thống đi vào kiến trúc mạng WLAN qua thiết bị cổng. Cổng cung cấp khả nă
ng
tích hợp logic giữa một kiến trúc WLAN và các mạng LAN truyền thống đã có. Có thể
một thiết bị cung cấp cả hai chức năng AP và cổng. Điều này xảy ra trong trường hợp
khi một DS được thực thi từ các thành phần của mạng LAN 802.
Trong IEEE 802.11, kiến trúc ESS (Các AP và DS) cung cấp phân đoạn lưu
lượng và mở rộng khoảng cách. Các kết nối logic giữa WLAN và các mạng LAN khác
qua cổng. Các cổng kết nối giữa môi tr
ường hệ thống phân phối DSM và môi trường
LAN được tích hợp với nhau.
3.1.3. Các giao diện dịch vụ LOGIC
Kiến trúc IEEE 802.11 cho phép DS có thể không đồng nhất với LAN hữu
tuyến hiện tại. Một DS có thể được xây dựng từ nhiều công nghệ khác nhau bao gồm
cả công nghệ LAN hữu tuyến hiện tại.

WLAN không bắt buộc là các DS phải dựa trên
lớp mạng hoặc lớp liên kết dữ liệu. Cũng vậy WLAN không bắt các DS là tập trung
hay phân tán.
IEEE 802.11 không qui định chi tiết về các cách triển khai hệ thống phân phối
DS. Thay vào đó nó chỉ định các dịch vụ. Các dịch vụ được kết hợp với các thành
phần khác nhau của kiến trúc. Có hai loại dịch vụ chính là dịch vụ trạm và dịch vụ hệ
thống phân phối (DSS). C
ả hai loại dịch vụ đều được sử dụng ở lớp MAC WLAN.
Tập hợp các dịch vụ kiến trúc WLAN như sau:
 Dịch vụ nhận thực (Authentication).
 Dịch vụ liên lạc (Association).

 Dịch vụ ngừng nhận thực (DeAuthentication).

 Dịch vụ ngừng liên lạc (Deassociation).
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 42 -
 Dịch vụ phân phối (Distribution).
 Dịch vụ tích hợp (Intergration).
 Dịch vụ bảo mật (Privacy).
 Dịch vụ tái liên lạc (Reassociation).
 Dịch vụ phân phối MSDU (MSDU Delivery).
3.1.4. Các không gian địa chỉ logic ghép
Kiến trúc IEEE 802.11 không những cho phép khả năng tất cả WM, DSM,
LAN hữu tuyến tích hợp có thể là các môi trường vật lý khác nhau, mà nó còn cho
phép khả năng mỗi một môi trường này có thể hoạt động trong các khoảng không gian
khác nhau. IEEE 802.11 chỉ sử dụng và xác định không gian địa chỉ WM (Môi trường
vô tuyến).

Hình 3.3. Kiến trúc hệ thống WLAN hoàn thiện
Mỗi lớp vật lý WLAN IEEE 802.11 hoạt động trong môi trường riêng. Phân lớp
MAC WLAN IEEE 802.11 hoạt động trong không gian địa chỉ riêng. Các địa chỉ
MAC được sử dụng trong môi trường vô tuyến WM trong kiến trúc WLAN IEEE
802.11. Do vậy, không cần thiết phải có một tiêu chuẩn để chỉ định chính xác rằng các
địa chỉ này là địa chỉ môi trường vô tuyến. Điều này được xem như hiển nhiên.

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 43 -
WLAN IEEE 802.11 được lựa chọn để sử dụng không gian địa chỉ IEEE 802
48 bít. Do vậy các địa chỉ WLAN IEEE 802.11 tương thích với không gian địa chỉ sử

dụng họ LAN IEEE 802.
Sự lựa chọn không gian địa chỉ WLAN 802.11 cho không gian địa chỉ MAC
LAN hữu tuyến và không gian địa chỉ MAC WLAN 802.11 có thể là giống nhau.
Trong những trường hợp ở đâu DS sử dụng cách đánh địa chỉ IEEE 802.11 mức MAC
là phù hợp, thì tất cả 3 không gian địa chỉ Logic s
ử dụng trong một hệ thống có thể là
đồng nhất. Đây là trường hợp trung nhưng không phải là cách kết hợp duy nhất mà
kiến trúc WLAN IEEE 802.11 cho phép. Kiến trúc WLAN cho phép 3 không gian địa
chỉ logic là khác nhau.
Ví dụ về không gian địa chỉ ghép là một ví dụ trong đó triển khai DS sử dụng
đánh địa chỉ phân lớp mạng. Trong trường hợp này, không gian địa chỉ WM và không
gian địa chỉ DS có thể khác nhau. Khả năng của kiến trúc để sử lý nhiề
u không gian
địa chỉ và nhiều môi trường logic là phần chính trong khả năng của IEEE 802.11 cho
phép độc lập triển khai DS và giao diện với tính dễ thay đổi của phân lớp mạng.
3.2. Kiến trúc giao thức
IEEE 802.11 là cấu trúc giao thức thành viên của chuẩn giao thức 802.X. Tập
này bao gồm một chuỗi các đặc tả về các kỹ thuật cho mạng LAN. Hình dưới đây thể
hiện vị trí và mối liên hệ giữa các thành phần của họ giao thức trong mô hình OSI.

Hình 3.4. Họ IEEE 802 và mối liên hệ với mô hình OSI


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 44 -
Chuẩn IEEE 802.11 là một lớp liên kết có thể sử dụng gói 802.2/LLC. Đặc tả
cơ bản của IEEE 802.11
bao gồm 802.11 MAC và lớp vậtt lý thực hiện trải phổ nhảy tần
FHSS và lớp trải phổ dãy trực tiếp DSSS hoặc ghép kênh phân chia theo tần số trực

giao OFDM.

Như đã cho biết bằng con số chuẩn, chuẩn IEEE802.11 hoàn toàn phù hợp
trong các chuẩn 802.x khác cho các mạng LAN có dây (xem Halsall, 1996).


Hình 3.5. Kiến trúc giao thức chuẩn IEEE 802.11 và thiết lập cầu nối
Hình 3.5 cho thấy hầu hết kịch bản phổ biến: một mạng LAN không dây IEEE
802.11 kết nối tới một mạng Ethernet 802.3 (mạng sử dụng kỹ thuật truy cập đường
truyền bằng cảm nhận sóng mang và có dò xung đột) qua một cầu nối. Các ứng dụng
không nên thông báo thành từng mảnh khác nhau từ độ rộng băng thông thấp hơn và
có lẽ th
ời gian truy cập cao hơn mạng LAN không dây. Kết quả, các tầng cao hơn
(tầng ứng dụng, TCP, IP) nhìn nút mạng không dây giống như nút mạng có dây. Phần
cao hơn của tầng điều khiển liên kết dữ liệu, điều khiển liên kết logic (LLC - Logical
Link Control) bao bọc các sự khác nhau của các tầng điều khiển truy cập môi trường
truyền thông (MAC - Medium Access Control) cần thiết cho các môi trường khác
nhau. Trong nhiều mạng hiện nay, các tầng điều khi
ển liên kết logic (LLC) không nhìn
thấy được. Chi tiết hơn nữa giống như Ethertype hoặc giao thức truy cập mạng cấp
dưới (SNAP - Sub Network Access Protocol) và công nghệ cài đặt cầu nối được giải
thích trong Perlman (1992).
Chuẩn IEEE 802.11 chỉ bao trùm tầng vật lý (PHY) và tầng truy cập môi trường
truyền thông (MAC) giống như các chuẩn 802.x khác. Tầng vật lý được chia


802.3 PHY 802.3 PHY 802.11 PHY

802.11 PHY
802.3 MAC

802.3
MAC802.11 MAC

802.11 MAC
LLC

LLC
IP

IP
TCP

TCP
Application

Application
LLC
BRIDGE
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 45 -
nhỏ thành tầng vật lý hội tụ giao thức (PLCP - Phyiscal Layer Convergence Protocol)
và Môi trường vật lý phụ thuộc tầng dưới (PMD - Physical Medium Dependent) vật lý.

Hình 3.6. Chi tiết kiến trúc giao thức và quản lý IEEE 802.1
Các nhiệm vụ cơ bản của tầng điều khiển truy cập môi trường truyền thông
(MAC) bao gồm: truy cập môi trường truyền thông, phân mảnh (phân đoạn) dữ liệu
của người dùng và mã hoá. Giao thức tầng dưới (PLCP) cung cấp một tín hiệu c
ảm

nhận sóng mang, gọi là sự đánh giá kênh sạch (CCA - Clear Channel Assessment) và
cung cấp một điểm truy cập dịch vụ (SAP - Service Access Point) vật lý chung không
phục thuộc công nghệ truyền. Cuối cùng, tầng dưới phụ thuộc môi trường (PMD) điều
khiển sự điều biến và mã hoá/giải mã tín hiệu. Tầng vật lý (bao gồm: tầng dưới phụ
thuộc môi trường - PMD và tầng vật lý hội tụ giao thức - PLCP) và tầng
điều khiển
truy cập môi trường truyền thông (MAC) sẽ được giải thích chi tiết hơn trong các phần
tiếp theo.
Riêng từ giao thức các tầng dưới, chuẩn đặc tả quản lý các tầng và quản lý các
trạm cuối. Quản lý điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) hỗ trợ sự kết
hợp và không kết hợp của một trạm cuối tới một điểm truy cậ
p và trôi nổi giữa các
điểm truy cập khác nhau. Hơn nữa, nó kiểm soát cơ chế xác thực quyền, mã hoá, đồng
bộ của một trạm cuối liên quan tới một điểm truy cập và quản lý nguồn điện để lưu trữ
năng lượng pin. Quản lý điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC) cũng
duy trì cơ sở thông tin quản lý (MIB - Management Infomation Base) điều khiển truy
cập môi trường truy
ền thông (MAC).


PMD


PLCP


MAC management MAC


LLC

PHY management
Station
manage
ment
DLC
PHY

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 46 -
Các nhiệm vụ chính của quản lý tầng vật lý bao gồm: Đổi hướng kênh và sự
duy trì cơ sở thông tin quản lý tầng vật lý. Cuối cùng, quản lý trạm cuối tương tác với
cả hai tầng quản lý và có nhiệm vụ quan trọng ủng hộ thêm các chức năng tầng cao
hơn (ví dụ: điều khiển cầu nối và sự tương tác với một hệ thống phân tán trong trường
hợp của m
ột điểm truy cập).
Những lớp MAC của lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý PHY tương ứng với các
lớp thấp nhất trong mô hình tham chiếu cơ bản ISO/IEC của OSI (Open System
InterConnection).
Các lớp và các phân lớp được biểu diễn dựa theo hình dưới đây:

H ình 3.7. Mô hình tham chiếu ISO/ICE
3.2.1. Tầng vật lý

Chuẩn IEEE802.11 hỗ trợ ba tầng vật lý khác nhau: một tầng trên cơ sở tia
hồng ngoại và hai tầng trên cơ sở truyền tải sóng radio (Chủ yếu trong băng tần ISM ở
tần số 2.4MHz, nó có hiệu lực trên toàn thế giới). Tất cả các biến thể tầng vật lý bao

gồm: cung cấp tín hiệu đánh giá kênh sạch (CCA - Clear Channel Assessment). Tín
hiệu này cần thiết cho các cơ chế điều khiển truy cập môi tr
ường truyền thông (MAC)
điều khiển truy cập môi trường truyền thông và cho biết nếu môi trường hiện thời nhàn
rỗi. Công nghệ truyền tải (nó sẽ được thảo luận sau) quyết định chính xác như thế nào
chăng nữa tín hiệu này vẫn được sử dụng
Hơn nữa, tầng vật lý cung cấp một điểm truy cập dịch vụ (SAP) với tốc độ 1
hoặc 2Mbit/s tới tầ
ng điều khiển truy cập môi trường truyền thông (MAC). Phần còn


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 47 -
lại của đoạn này bàn tới ba thế hệ (version) của tầng vật lý đã được định nghĩa trong
chuẩn.
3.2.1.1. Kỹ thuật trải phổ nhẩy tần

Phân lớp vật lý FHSS PHY gồm 2 chức năng sau:
9 Chức năng hội tụ lớp vật lý: Chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của
hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY. Chức
năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định
nghĩa phương pháp sắ
p xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC
(MPDU) IEEE 802.11vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ
liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các trạm STA sử dụng hệ thông
PMD kết hợp.
9 Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức truyền phát
dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA.
Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) là m

ột kỹ
thuật trải phổ nó cho phép nhiều mạng cùng tồn tại trong cùng một vùng (area) bằng
cách tách rời các mạng khác nhau sử dụng các trình tự (sequences) nhảy tần khác
nhau. Chuẩn định nghĩa 79 kênh nhẩy tần cho bắc Mỹ và châu Âu và 23 kênh nhẩy tần
cho Nhật Bản (mỗi kênh với độ rộng băng thông 1MHz trong băng tần ISM có dải tần
số 2.4GHz). Việc lựa chọn một kênh riêng biệt đạt được bằng cách sử d
ụng một mẫu
nhảy ngẫu nhiên giả. Nhiều hạn chế quốc gia cũng quyết định các thông số xa hơn
nữa, ví dụ : công suất (power) phát cực đại là 1W - EIRP (Equivalent Isotropically
Radiated Power - Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở Mỹ và 100 mW ở châu
Âu.
Chuẩn đặc tả hình dạng vật lý (Gaussian shaped) FSK (Frequency Shift Keying
- khoá dịch chuyển tần số), hình dạng vật lý khoá dịch chuyển tần số (GFSK -
Gaussian shaped Frequency Shift Keying) như là sự điề
n biến cho trải phổ nhảy tần
(FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum) vật lý. Để được tốc độ 1Mbit/s một
khoá dịch chuyển tần số (GFSK) 2 mức được sử dụng (tức là 1 bit được ánh xạ tới một
tần số); một khoá dịch chuyển tần số (GFSK) 4 mức cho 2Mbit/s (tức là 2 bits được
ánh xạ tới một tần số). Trong khi phát và nhận, tốc độ 1Mbit/s là bắt buộc đối với tất

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 48 -
cả các thiết bị, việc hoạt động ở tốc độ 2Mbit/s là tuỳ chọn. Điều này tạo điều kiện
giảm chi phí sản xuất các thiết bị chỉ cho tốc độ chậm hơn và các thiết bị mạnh mẽ hơn
cho cả hai tốc độ truyền.
Khuôn dạng của một Frame tầng vật lý được mô tả trong hình 3.8.
80 16 12 4 16 Số bít thay đổi bits
Synchronization SFD PLW PSF HEC Payload

PLCP preamble

PLCP header

Hình 3.8. Khuôn dạng của một frame tầng vật lý IEEE 802.11 dùng FHSS
Hình 3.8 cho thấy một frame của tầng vật lý được sử dụng với trải phổ nhảy
tần (FHSS). Một frame gồm cố hai phần cơ sở, phần PLCP (gồm có Preamble and
Header - phần mở đầu và phần đầu) và bộ làm trắng dữ liệu PLCP. Trong khi phần
PLCP luôn luôn được truyền ở tốc độ 1Mbit/s, bộ làm trắng dữ liệu PLCP, tức là dữ
liệ
u MAC, có thể sử dụng tốc độ 1 hoặc 2Mbit/s. Thêm nữa, dữ liệu MAC được đổi
tần số dùng đa thức sinh s(z) = z
7
+ z
4
+ 1 cho kết khối một chiều và làm trắng phổ.
Trong đó bộ làm trắng phổ sử dụng một bộ trộn đồng bộ khung chiều dài 127 bit, tiếp
theo đó là mã hoá nén dịch 32/33 để ngẫu nhiên hoá dữ liệu và để giảm thiểu thế hiệu
dịch DC dữ liệu. Các octet dữ liệu được đặt vào dòng bit truyền nối tjiếp với bit bắt
đầu là lsb và bit cuối cùng là msb.
Như minh hoạ ở hình 3.9. Dãy 127 bit tuần t
ự được phát lặp đi lặp lại bởi bộ
trộn (bit đầu tiên bên trái được sử dụng trước): 00001110 11110010 11001001
00000010 00100110 0010111010110110 00001100 11010100 11100111 10110100
00101010 11111010 01010001 10111000 1111111. Một bộ trộn như vậy được sử
dụng để trộn dữ liệu phát đi và tách dữ liệu nhận về. Quá trình làm trắng phổ với bit
đầu tiên của PSDU, tức là bit tiếp theo bit cuối cùng của mào đầu PLCP. Phương pháp
mã hoá và giải mã nén dịch được mô tả
trong hình C. Định dạng gói dữ liệu sau quá
trình làm trắng dữ liệu được chỉ ra trong hình 3.9.

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 49 -


Các trường của frame hoàn thành các chức năng sau :
Đồng bộ hoá (Synchronization): Phần mở đầu PLCP bắt đầu với 80 bits đồng
bộ hoá, chúng là một chuỗi mẫu bít có dạng 010101...Mẫu bít này được sử dụng cho
đồng bộ hoá điện thế thực thể nhận (receiver) và tín hiệu dò tìm bởi CCA. Được sử
dụng để phát hiện tín hiệu có thể nhận được một cách tốt nhất, lựa chon ăngten đa
n
ăng, sửa lỗi lệch tần số trạng thái bền và đồng bộ định thời gian gói nhận.
Danh giới bắt đầu khung (Start Frame Delimiter - SFD): 16 bits tiếp theo cho
biết bắt đầu của frame và như thế cung cấp đồng bộ hoá frame ( bít đầu tiên của SFD
theo sau bit cuối cùng của mẫu Sync). Mẫu danh giới bắt đầu khung (SFD) là 0000
1100 1011 1101 (truyền từ trái sang phải).
Từ độ dài PLCP_PDU (PLCP_PDU length word - PLW): Trường đầu tiên này
của PLCP header cho biết độ dài của tr
ường tải (payload) tính bằng byte gồm có 32
bits CRC ở cuối trường tải. Từ độ dài PLCP_PDU (jPLW) có thể nằm trong khoảng từ
0 đến 4096.

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 50 -
Trường báo hiệu PLCP (PLCP Signalling Field - PSF): Về lý thuyết chỉ có duy
nhất 1 bit trong 4 bits của trường cho biết tốc độ dữ liệu của trường tải (payload) là 1
hoặc 2Mbits/s.
Kiểm tra lỗi phần đầu (Header Error Check - HEC): Cuối cùng, phần PLCP
header được bảo vệ bởi 16 bits tổng kiểm tra (checksum) với đa thức sinh ITU-T

chuẩn G(x) = x
16
+ x
12
+ x
5
+ 1.
3.2.1.2. Trải phổ liên tục trực tiếp
Trải phổ liên tục trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) là
phương pháp trải phổ lựa chọn nhiều khả năng riêng biệt bằng mã hoá và không mã
hoá tần số.
Lớp DSSS PHY gồm có hai chức năng giao thức:
9 Chức năng hội tụ lớp vật lý: Chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của
hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY. Ch
ức
năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định
nghĩa phương pháp sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC
(MPDU) IEEE 802.11 vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ
liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các trạm STA sử dụng hệ thông
PMD liên kết.
9
Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức truyền phát
dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA, mỗi STA sử
dụng hệ thống DSSS.

Trong trường hợp của trải phổ trực tiếp (DSSS) IEEE 802.11. Việc phân bố đạt
được sử dụng trình tự 11 xung (+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1) cũng được gọi
là mã Barker. Những đặc điểm then chốt của phương pháp này là tính kháng nhiễu cao
và không nhậy cảm của nó tới truyền tải đa đường (truyền trì hoãn thời gian - Time
Delay Spread)

Trải phổ trực tiếp (DSSS) tầng vật lý (PHY) của chuẩn IEEE 802.11 cũng sử
dụng băng tầ
n ISM 2.4 GHz và cung cấp cả hai tốc độ dữ liệu 1 hoặc 2 Mbit/s. Hệ
thống DSSS cung cấp cho mạng LAN vô tuyến khả năng truyền thông tải tin ở cả hai
tốc độ 1 Mbps và 2 Mbps. Theo các quy tắc của FCC, thì hệ thống DSSS sẽ cung cấp

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 51 -
khả năng xử lý ít nhất là 10 dB. Điều này sẽ được thực hiện bằng cách nhận tín hiệu
băng gốc ở tần số 11 MHz với mã số giả ngẫu nhiên PN Chip. Hệ thống DSSS sử dụng
các phương pháp điều chế băng cơ sở DBIT/SK và DQPSK để cung cấp tốc độ dữ liệu
1 Mbps và 2 Mbps tương ứng. Bằng cách sử dụng khoá dịch pha nhị phân vi sai
(Differential Binary Phase Shift Keying - DBPSK) cho truyền tố
c độ 1 Mbit/s và khoá
dịch pha cầu phương vi sai (Differential Quadrature Phase Shift Keying - DQPSK) cho
truyền tốc độ 2Mbit/s như các lược đồ điều biến. Mặt khác (Again), công suất phát cực
đại là 1W EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất phát đẳng
hướng tương đương) ở Mỹ và 100mW EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power
- Công suất phát đẳng hướng tương đương) ở châu Âu. Tốc độ ký hiệu là 1 MHz, kết
quả trong một chuỗi xung tốc độ 11 MHz. Tất cả các bit đã truyền bằng trải phổ tr
ực
tiếp tầng vật lý được đổi tần với đa thức s(z) = z
7
- z
4
+ 1 cho kết khối một chiều và
làm trắng phổ.
128 16 8 8 16 16 Variable bits
Synchronization SFD Signal Service Length HEC Payload

PLCP preamble

PLCP header

Hình 3.11. Khuôn dạng của một frame tầng vật lý IEEE 802.11 sử dụng DSSS
Hình 3.11 cho biết một frame của tầng vật lý sử dụng DSSS (trải phổ liên tục
trực tiếp). Frame gồm có hai phần cơ sở, phần PLCP (phần mở đầu PLCP và phần đầu
PLCP) và trường tải (payload). Trong khi phần PLCP luôn luôn được truyền với tốc
độ 1 Mbit/s, trường tải tức là dữ liệu MAC có thể sử dụng tốc độ 1 hoặc 2 Mbit/s.
Ch
ức năng của các trường trong frame:
Đồng bộ hoá (Synchronization): 128 bit đầu tiên không những được dùng cho
đồng bộ hoá mà còn được thiết lập năng lực dò tìm (cho CCA) và tần số dịch bù.
Trường đồng bộ hoá chỉ có duy nhất 1 bit đổi tần.
Danh giới khung bắt đầu (Start frame delimiter): 16 bit của trường này được sử
dụng cho đồng bộ hoá ở phần đầu của một khung (frame) và có mẫu là 1111 0011
1010 0000.


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 52 -
Tín hiệu (Signal): Cho tới tận bây giờ, chỉ có 2 giá trị được định nghĩa cho
trường này cho biết tốc độ của trường tải. Giá trị 0x0A cho biết tốc độ 1 Mbit/s (và
theo cách DBPSK), giá trị 0x14 cho biết tốc độ 2 Mbit/s (và theo cách DQPSK). Các
giá trị khác được dành riêng cho tương lai, tức là tốc độ bit cao hơn.
Dịch vụ (Service): Trường này được dành riêng cho tương lai sử dụng. Tuy
nhiên, giá trị 0x00 cho biết một frame tuân theo chuẩn IEEE 802.11.
Độ dài (Length): Về phần hệ th

ống khác, 16 bit được sử dụng trong trường hợp
này để cho biết độ dài của trường tải (payload).
Kiểm tra lỗi phần đầu (Header Error Check - HEC): Tín hiệu, dịch vụ, và độ
dài các trường được bảo vệ bởi tổng kiểm tra này sử dụng đa thức chuẩn ITU-T CRC-
16.
3.2.1.3. Lớp vật lý hồng ngoại
Tầng vật lý, nó là cơ sở của việc truyền tia hồng ngoại (Infrared - IR), tia hồng
ngoại sử dụng bước sóng gần với ánh sáng nhìn thấy được ở bước sóng 850-950 nm,
nó không được quy định riêng từ các giới hạn an toàn (sử dụng laze thay cho LEDs).
Chuẩn không yêu cầu nhìn thấy nhau trên một đường thẳng giữa thực thể gửi và thực
thể nhận, nhưng cũng nên làm việc với ánh sáng khuyếch tán (không giống như thiế
t
bị hồng ngoại IR PHY không trực tiếp). Điều này cho phép truyền thông một điểm tới
đa điểm (point-to-multipoint communication). Phạm vi cực đại là khoảng 10m nếu
không có ánh sáng mặt trời và các nguồn nhiệt gây nhiễu sự truyền thông. Tiêu biểu
như một mạng sẽ không chỉ làm việc trong các toàn nhà, ví dụ: các phòng học, các
phòng hội họp v.v. Sử dụng lại tần số rất đơn giản - một bứ
c tường là quá đủ để che
chắn một mạng IEEE 802.11 cơ sở tia hồng ngoại từ các mạng khác. IR dựa vào cả
năng lượng hồng ngoại phản xạ và năng lượng hồng ngoại đường ngắm để truyền
thông. Cùng với chuẩn IEEE, một số chuẩn khác cũng sử dụng bức xạ hồng ngoại như
là IEC 60825-1: 1998 và ANSI Z136.1-1993. Bộ phát xạ (như LED) và bộ tách (như
PIN diot) trong thông tin hồng ngo
ại là tương đối dẻ.
Các chức năng của IR PHY: Bao gồm 3 thực thể chức năng:
 Phân lớp PLCP: để cho phép WLAN MAC hoạt động phụ thuộc nhỏ
nhất vào phân lớp PMD, phân lớp hội tụ vật lý được định nghĩa. Chức

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 53 -
 năng này làm đơn giản giao diện dịch vụ lớp PHY với các dịch vụ lớp
MAC. Phần Preamble của lớp PHY thường liên kết với lớp hội tụ này.
 Phân lớp PMD: cung cấp cơ chế truy nhập kênh CCA, kỹ thuật phát và
kỹ thuật nhận được sử dụng bởi phân lớp MAC nhờ PLCP để gửi hoặc
nhận dữ liệu giữa hai hoặc nhiều STA.

Thực thể quản lý PHY (PLME): PLME thực thể quản lý các chức năng
của lớp PHY kết hợp với thực thể quản lý lớp MAC.



Hình 3.12. Khuôn dạng khung PLCP
3.2.1.4. Lớp vật lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM
Hệ thống tần số LAN vô tuyến ban đầu được hướng vào băng tần thông tin
quốc gia chưa được đăng ký U-NII từ 5,15 đến 5,25, từ 5.25 đến 5,35 và 5,725 đến
5,825 GHz... Hệ thống OFDM cung cấp LAN vô tuyến với tốc độ truyền dữ liệu là 6,
9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps. Khả năng nhận và truyền dữ liệu với tốc độ 6, 12 và 24
Mbps là bắt buộc. Hệ thống sử dụng 52 sóng mang phụ được điề
u chế sử dụng khoá
dịch pha nhị phân hoặc khoá dịch pha cầu phương (BIT/SK/QPSK), điều chế biên độ
cầu phương 16 hoặc 64. Sau này sử dụng thêm mã sửa sai (mã xoắn) với tốc độ mã
hoá 1/2, 2/3, hoặc 3/4.
Kiến trúc OFDM PHY 5 GHz được minh hoạ theo mô hình tham chiếu chuẩn
trong hình g. OFDM PHY cũng gồm 3 thực thể chức năng: Chức năng PMD, chức
năng hội tụ PHY và chức năng quản lý lớp. Dịch vụ OFDM PHY
được cung cấp cho
MAC qua các tiền tố dịch vụ PHY.
 Phân lớp PLCP: Để MAC WLAN IEEE 802.11 hoạt động phụ thuộc vào
phân lớp PMD một cách tối thiểu, người ta sử dụng phân lớp hội tụ

PHY. Chức năng này làm đơn giản hoá dịch vụ PHY tới dịch vụ MAC
WLAN.



Tiền tố PLCP Tiêu đề PLCP PSDU
SYNC SFD DR DCLA LENGTH CRC

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 54 -
 Phân lớp PMD cung cấp phương thức truyền và nhận dữ liệu giữa hai
hay nhiều trạm. Phần trình bày này tập trung vao dải 5 GHz sử dụng điều
chế OFDM.
 Thực thể quản lý PMD: PLME thực thi nhiệm vụ quản lý chức năng
PHY cục bộ cùng với thực thể quản lý MAC.
Phân lớp OFDM PLCP: Trong khi truyền, PSDU được cung cấp cùng với một
phần đầu khung PLCP và mào đầu PLCP để tạ
o một PPDU. Tại phần thu, phần mở
đầu khung và mào đầu PLCP được xử lý để hỗ trợ điều chế và phân phối PSDU.

Hình 3.13. Khuôn dạng PPDU
Hình 3.13: minh hoạ khuôn dạng PPDU bao gồm phần đầu khung OFDM
PLCP, mào đầu OFDM PLCP, PSDU, các bít đuôi (Tail), và các bit Đệm (Pad). Mào
đầu PLCP bao gồm các trường sau: LENGTH, RATE, bit dự phòng, bit chẵn lẻ và
trường SERVICE. Theo quan điểm điều chế, LENGTH, RATE, bit dự phòng và bit
chẵn lẻ (có 6 bit Đuôi bằng 0 cuối cùng) tạo thành một tín hiệu OFDM đơn riêng bi
ệt,
được gọi là SIGNAL, được phát với điều chế BIT/SK và tốc độ mã hoá R=1/2. Trường
SERVICE của mào đầu PLCP và PSDU (có 6 bit đuôi bằng 0 và các bit đệm), ký hiệu

là DATA, được phát với tốc độ chỉ thị trong trường RATE và tạo thành các tín hiệu
OFDM phức. Bit đuôi (Tail) trong tín hiệu SIGNAL cho phép giải mã các trường
RATE và LENGTH ngay sau khi nhận được bit đuôi đó. Trường RATE và LENGTH
được yêu cầu để giải mã phần DATA của gói. Ngoài ra cơ chế CCA có thể cải thiện


Tìm hiểu về Wireless Lan

- 55 -
bằng cách dự báo khoảng thời gian một gói tin nhờ thông tin từ nội dung của các
trường RATE và LENGTH, thậm chí ngay cả tốc độ dữ liệu không được trạm hỗ trợ.
Mô tả về mã hoá xoắn: Trong trường dữ liệu có các phần SERVICE,
PSDU,TAIL và phần đệm PAD sẽ được mã hoá bằng bộ mã hoá xoắn với tốc độ mã
hoá R=1/2, 2/3, hoặc 3/4. Bộ mã hoá xoắn sử dụng đa thức sinh, g
0
= 133
8
, g
1
= 171
8
, ở
tốc độ R= 1/2 như minh hoạ trong hình dưới đây. Các bít có ký hiệu là “A” sẽ ra khỏi
bộ mã hoá trước các bít “B”. Các tốc độ cao hơn sẽ nhận được bằng cách sử dụng thủ
tục “đánh thủng”. Thủ tục đánh thủng là thủ tục bỏ qua một vài bit được mã hoá trong
máy phát (nhờ đó mà giảm số bit được truyền và tăng tốc độ mã hóa) và chèn thêm
một ma trận giả “không” vào bộ mã xoắ
n ở phía thu ở vị trí các bit bỏ qua. Thủ tục
đánh thủng được minh hoạ trong hình dưới đây:

Hình 3.14: Mã hoá xoắn (k=7)
3.2.2. Lớp điều khiển môi trường truy cập
Lớp MAC phải đảm bảo một vài nhiệm vụ sau. Thứ nhất, nó phải điều khiển
môi trường truy cập, nhưng nó cũng có thể cung cấp hỗ trợ cho roaming, chứng thực
và bảo toàn năng lượng. Dịch vụ cơ bản được cung cấp bởi tầng MAC là dịch vụ thiếu
đồng bộ dữ liệu bắt buộc và một dịch vụ khoảng thời gian giới h
ạn tùy ý. Trong khi
802.11 chỉ cung cấp dịch vụ không đồng bộ trong chế độ mạng đặc biệt, cả hai kiểu
dịch vụ có thể được cung cấp sử dụng cơ sở hạ tầng mạng cùng với điểm truy cập kết
hợp truy cập môi trường. Dịch vụ không đồng bộ hỗ trợ quảng bá và truyền đa gói, và



Tb
Tb
Tb
Tb Tb Tb
Dữ
liệu
ra
A
Dữ liệu ra A
Dữ liệu ra B
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 56 -
thay đổi gói là được dựa vào chế độ cố gắng tốt nhất. Ví dụ như không có giới hạn trễ
trong truyền thông.
Theo cơ chế truy cập cơ bản thứ ba được mô tả trong IEEE 802.11: phương
thức cơ bản bắt buộc dựa vào phiên bản của CSMA/CA, phương thức tùy ý ngăn chặn
vấn đề trạm cuối ẩn và cuối cùng phương thức thăm dò tranh giành tự do cho dịch vụ
khoảng thời gian giới hạn. Phương thức thứ nhất cũng tổng kết như chức năng kết hợp
phân tán (DCF), phương thức thứ ba được gọi là chức năng kết hợp điểm (PCF). DCF
chỉ đưa ra dịch vụ thiếu đồng bộ trong khi PCF đã ra cả hai dịch vụ thiếu đồng bộ và
khoảng thời gian giới hạn nhưng cần đến đ
iểm truy cập để điều khiển môi trường truy
cập và ngăn chặn tranh giành. Cơ chế MAC cũng được gọi là điều khiển môi trường
không dây truy cập thiết lập phân tán (DFWMAC).
Cho mọi phương thức truy cập, vài tham số để điều khiển thòi gian đợi trước
môi trường truy cập là quan trọng. Hình 3.15 mô tả ba tham số khác nhau định nghĩa
quyền ưu tiên của môi trường truy cập. Môi trường như đượ
c mô tả có thể bận hoặc rỗi
(được phát hiện bởi CCA). Nếu môi trường bận điều này có thể trong khung dữ liệu
đến hoặc khung điều khiển khác. Trong suốt giai đoạn tranh giành vài nút cố gắng truy
cập môi trường.

Khoảng trống trong khung DCF (DISF): tham số này biểu diễn thời gian đợi và
do đó quyền ưu tiên môi trường truy cập nhỏ nhất. Thời gian đợi này sử dụng cho dịch
v
ụ thiếu đồng bộ trong giai đoạn tranh giành. Khoảng trống trong khung PCF (PIFS):
Thời gian đợi giữa DIFS và SIFS (và do đó quyền ưu tiên trung bình) được dùng trong
dịch vụ thời gian giới hạn, đó là điểm truy cập thăm dò các nút khác chỉ có đợi PIFS
cho môi trường truy cập (xem chi tiết trong phần 3.2.2.3).
Khoảng trống ngắn trong khung (SIFS): thời gian đợi ngắn nhất cho môi trường
truy cập (do đó quyền ưu tiên là cao nhất) được định nghĩa cho thông đ

iệp điều khiển

DIFS

DIFS
PIFS
SIFS
Medium
contention
Next frame
Hình 3.15. Môi trường truy cập và khoảng cách trong khung

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 57 -
ngắn, như xác nhận gói dữ liệu hoạc đáp ứng thăm dò. Việc dùng tham số này sẽ được
giải thích từ phần 3.2.2.1 đến 3.2.2.3.
3.2.2.1. DFWMAC-DCF cơ bản sử dụng CSMA/CA
Cơ chế (kỹ thuật) truy cập bắt buộc của IEE 802.11 được căn cứ trên truy cập
đa hướng mang với tránh xung đột, là cơ chế truy cập ngẫu nhiên với đa hướng mang
và tránh xung đột qua backoff ngẫu nhiên. Cơ chế CSMA/CA cơ bản mô tả trong hình
3.16 Nếu môi trường cảm giác rỗi trong một khoảng tối thiểu của DIFS (với sự trợ
giúp của tín hiện CCA trong tầng vật lý), một nút có thể truy cậ
p môi trường một lần.
Điều này cho phép độ trễ truy cập ngắn dưới tải ánh sáng. Nhưng ngay lập tức và càng
nhiều nút cố gắng truy cập môi trường, cơ chế thêm vào là cần thiết.

Nếu môi trường bận, nút phải đợi trong khoảng thời gian của DIFS, bắt đầu giai
đoạn tranh giành tiếp sau. Mỗi nút bây giờ chọn thời gian backoff ngẫu nhiên trong
cửa sổ tranh giành và thêm độ trễ môi trường truy cập cho lượng th

ời gian ngẫu nhiên
này. Ngay khi mà nút nghe thấy kênh truyền bận, nó bỏ chu trình này và chờ cơ hội
tiếp theo, ví dụ đến khi môi trường rỗi lần nữa tại DIFS tối thiểu. Nhưng nếu thời gian
đợi được thêm vào ngẫu nhiên cho một nút quá lâu và môi trường vẫn rỗi, nút có thể
truy cập môi trường ngay lập tức. Thời gian đợi thêm vào đo bằng số khe. Khe thời
gian nhận được từ độ trễ truyền thông, độ trễ truyề
n bá môi trường và tham số phụ
thuộc PHY khác.
Hiển nhiên, cơ chế CSMA/CA cơ bản không được vừa ý lắm. Tính độc lập của
thời gian đợi tất cả cho truyền thông, mỗi nút có cùng cơ hội cho truyền dữ liệu trong

Medium

Next frame
Direct access
if medium is
free ≥ DIFS
Slot time
Contention window
(randomize backoff
mechanism)
t
DIFS DIFS
Hình 3.16. Contention window and waiting time
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 58 -
chu trình tiếp theo. Để cung cấp hợp ý nhất, IEEE 802.11 thêm thiết bị bấm giờ
backoff. Lẫn nữa mỗi nút lựa chọn một thời gian chờ ngẫu nhiên trong phạm vi của
cửa sổ tranh giành. Nếu một trạm nào đó không có khả năng truy cập môi trường trong

chu trình đầu tiên, nó sẽ dừng thiết bị bấm giờ backoff, đợi kênh truyền rỗi lần nữa cho
DIFS và bắt đầu đếm lại. ngay khi bộ đếm h
ết hạn, nút truy cập môi trường. Điều này
có nghĩa là các trạm bị hoãn lại không lựa chọn thời gian backoff ngẫu nhiên nhưng
tiếp tục đếm xuống. Do vậy, trạm chờ lâu hơn quá mức trung bình tiến hành làm mới
trạm, trong đó chúng chỉ phải đợi phần còn lại của thiết bị bấm giờ backoff từ chu
trình trước.
Hình 3.17 giải thích cơ chế truy cập cơ bản của IEEE 802.11 cho 5 trạm c
ố
gắng truy cập để gửi một gói tại điểm được đánh dấu đúng giờ. Trạm 3 có yêu cầu
trước tiên từ tầng cao hơn để gửi mộ gói, chò DIFS và truy cập môi trường, ví dụ gửi
một gói. Trạm 1, trạm 2 và trạm 4 phải đợi tối thiểu đến khi môi trường rỗi lại sau
DIFS trạm 3 phải dừng gửi. Bây giờ cả ba rạm chọn thời gian backoff trong củ
a sổ
tranh giành và bắt đầu đếm xuống thiết bị bấm giờ của chúng.

Hình 3.17 mô tả thời gian backoff ngẫu nhiên của trạm 1 như tổng của boe

(thời
gian backoff trôi qua) và bo
1
(thời gian backoff còn lại). Tương tự như vậy với trạm 5.
Trạm 2 có tổng thời gian backoff của chỉ boe và do đó được truy cập môi trường đầu
tiên. Sau đó, không có thời gian backoff còn lại cho trạm 2 như mô tả. Thời gian

Medium not idle (frame, ack, etc)
DIFS

DIFS

bo
e
bo
r
bo
e
busy
busy

bo
e
bo
r
DIFS
bo
e
bo
r
bo
e
busy
bo
e
busy
DIFS
bo
e
busy

bo

e
bo
r
bo
e
bo
r
t

busy

Packet arrival at MAC
bo
e
Elabsed backoff time

bo
r
Resicual backoff time

Hình 3.17. Base DFWMAC-DCF with several competing sender
Station 4

Station 1

Station 2

Station 3

Station 5

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 59 -
backoff của trạm 1 và trạm 3 dừng và trạm lưu lại thời gian backoff còn lại của chúng.
Trong khi một trạm mới phải chọn thời gian backoff của nó từ trong cửa sổ tranh
giành, hai trạm cũ có giá trị backoff nhỏ hơn sử dụng giá trị cũ.
Lúc này trạm 4 muốn gửi một gói như thế và do đó sau DIFS thời gian đợi, ba
trạm cố gắng được truy cập. Nó có thể xảy ra bây giờ, như mô tả trong hình v
ẽ hai
trạm đó đụng độ có cùng thời gian backoff, không quan trọng còn lại hay lựa chọn
mới. Kết quả này trong sự xung đột trên môi trường như mô tả. Ví dụ truyền khung bị
phá hủy. Trạm 1 lựa thời gian backoff còn lại của nó một lần nữa. Trong chu trình cuối
cùng mô tả trạm 1 cuối cùng được truy cập môi trường trong khi trạm 4 và trạm 3 phải
đợi. Một xung đột nổ ra sự truyền lại với việ
c lựa chọn ngẫu nhiên mới của thời gian
backoff.
Đến tận khi, cơ chế truy cập có vấn đề dưới mức nặng hoặc tải ánh sáng. Sự
phụ thuộc và kích cỡ của cửa sổ tranh giành (CW), giá trị ngẫu nhiên có thể cũng đóng
cùng hoặc do quá nhiều tranh giành, hoặc giá trị quá cao, do độ trễ không cần thiết. Vì
thế, hệ thống cố gắng thêm vào (thích nghi) số trạm hiện thời cố g
ắng gửi.
Cửa sổ tranh giành bắt đầu với kích thước ví dụ CWmin=7. Mỗi thời gian tranh
giành xảy ra, cho biết tải cao hơn trên môi trường, đôi cửa sổ tranh giành lên tới giới
hạn ví dụ CWmax=255 (cửa sổ có thể đạt các giá trị 7, 15, 31, 63, 127 và 255). Cửa sổ
tranh giành rộng hơn, năng lượng giải quyết lớn hơn của cơ chế ngẫn nghiên. Nó là tối
thiểu giống như chọn cùng thờ
i gian backoff sử dụng CW rộng. Tuy nhiên, dưới tải
ánh sáng, CW nhỏ bảo đảm độ trễ truy cập ngắn hơn. Thuật toán này được gọi là
backoff hàm mũ và sẵn sàng gia nhập từ IEEE 802.3 CSMA/CD trong phiên bản

tương tự.
Trong khi xử lý này mô tả cơ chế truy cập hoàn thiện cho khung quảng bá, một
vấn đề thêm vào là cung cấp bởi chuẩn cho dữ liệu truyền rộng. Hình 3.18 mô tả bên
gửi truy cập môi trường và gửi dữ liệ
u. Nhưng bên nhận trả lời một cách chính xác với
xác nhận (ACK) thế nào. Bên nhận truy cập môi trường sau khi chờ một khoảng SIFS
và do đó không trạm nào có thể truy cập môi trương trong thời gian chính và nguyên
nhân là tranh giành. Những trạm khác phải đợi DIFS cộng thêm thời gian backoff của
chúng. Xác nhận này bảo đảm biên nhận đúng (đúng kiểm tra CRC tại bên nhận) của

Tìm hiểu về Wireless Lan

- 60 -
khung trên tầng MAC, mà nhất là quan trọng trong môi trường lỗi có thể xảy ra như là
kết nối không dây. Nếu không có ACK nào trả lại, bên gửi tự động truyền lại khung.
Nhưng bây giờ bên gửi không đợi lần nữa và hoàn thành truy cập đúng. Không đúng
đặc biệt cho truyền thông. Số lần truyền lại là có giới hạn, và cuối cùng lỗi được báo
cáo cho lớp trên.

3.2.2.2. DFWMAC-DCF với RTS/CTS mở rộng
Về vấn đề của các trạm cuối ẩn, tình trạng đó có thể cũng xảy ra trong mạng
tiêu chuẩn IEEE 802.11. Hiện tượng này xảy ra nếu một trạm nào đó có thể nhận được
từ hai trạm khác nhưng những trạm khác thì không nhận được gì. Tiếp theo hai trạm
đó phát hiện (cảm giác) đường truyền rỗi, nó sẽ gửi một tín hiệu (frame) và xung đột
xảy ra vì nhận cùng một lúc. Để giả
i quyết vấn đề này, những định nghĩa chuẩn được
thêm vào kỹ thuật sử dụng sử dụng 2 gói tin điều khiển RTS và CTS. Việc sử dụng kỹ
thuật này là không bắt buộc, tuy nhiên trong mọi bản 802.11 đều bổ xung thêm một
chức năng để khắc phục vấn đề trên chấp nhận gói tin điều khiển RTS/CTS.
Sử dụng RTS/CTS với phân đoạn: Sau đây là mộ

t mô tả sử dụng RTS/CTS
cho một phân đoạn MSDU hoặc MMPDU. Các khung RTS/CTS định nghĩa khoảng
thời gian của khung và báo nhận tiếp theo. Trường thời gian/ID định nghĩa khoảng
thời gian của khung và báo nhận tiếp theo. Trường thời gian/ID trong các khung dữ
liệu và báo nhận ACK xác định khoảng thời gian tổng của phân đoạn và báo nhận kế
tiếp.












data
DIFS
ACK

data
DIFS
SIFS
Waiting time
contention
t
sender
receiver

Other
station
Hình 3.18. IEEE 802.11 unicast data transfer
Tìm hiểu về Wireless Lan

- 61 -
Hình 3.19. RTS/CTS với MSDU được phân đoạn
Mỗi khung chứa thông tin về khoảng thời gian của lần truyền dẫn kế tiếp.
Thông tin khoảng thời gian từ các khung RTS sẽ được sử dụng để cập nhật NAV để
chỉ thị bận cho đến khi kết thúc ACK 0. Thông tin khoảng thời gian từ khung CTS
cũng sẽ được sử dụng để cập nhật NAV để chỉ thị bận cho đến khi k
ết thúc ACK 0.
Tiếp theo trường thời gian/ID trong các khung Data và ACK sẽ được sử dụng. Nó sẽ
tiếp diễn cho đến khung cuối cùng, trong khung cuối cùng trường Thời gian/ID sẽ có
khoảng thời gian bằng một thời gian của ACK cộng với thời gian SIFS và trong khung
ACK của khung cuối cùng, trường Thời gian/ID đặt về không. Mỗi phân đoạn và ACK
hoạt động như một RTS/CTS ảo, do đó không có thêm khung RTS/CTS nào cần phải
tạo ra sau khi RTS/CTS bắt đầu chu trình trao đổ
i khung mặc dù các phân đoạn kế tiếp
có thể lớn hơn dot11RTSThreshold. Tại các STA sử dụng một PHY nhảy tần, khi
không có đủ thời gian trước biên giới hạn ngưng tiếp theo để truyền phân đoạn kế tiếp,
STA khởi tạo trình tự trao đổi khung có thể đặt trường Thời gian/ID trong khung dữ
liệu hay quản lý cuối cùng để truyền đi trước biên giới hạn ngừng thành khoảng thời
gian của một thời gian ACK cộng với một thời gian SIFS.
Trong trường hợp một xác nhận được gửi đi nhưng không nhận được bởi STA
nguồn, các STA nghe được phân đoạn hay ACK, sẽ đánh dấu kênh bận cho lần trao
đổi khung tiếp theo do NAV đã được cập nhật từ các khung này. Đây là tình huống
xấu nhất đã được chỉ ra.
Hình 3.20 Nếu cho một báo nhận không được gửi đi bởi STA
đích, các STA có

thể chỉ nghe thấy STA đích sẽ không cập nhật NAV của chúng và có thể cố gắng truy