LUẬN VĂN:BẢO ĐẢM CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG CÁC MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY

Chia sẻ: Sunflower Sunflower_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

247
lượt xem 78
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngoài Lời mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn được trình bày trong ba chương:Chương I: "Tổng quan về phân lớp 802.11 MAC trong các mạng không dây"Chương II: "Phân tích nguyên nhân của sự không công bằng luồng trong các mạng Ad Hoc không dây"Chương III: "Giải pháp cải thiện sự công bằng trong các mạng Ad Hoc không dây"

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:BẢO ĐẢM CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG CÁC MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY

i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN HOÀNG CHIẾN BẢO ĐẢM CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG CÁC MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2009
ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LỚP 802.11 MAC TRONG CÁC MẠNG KHÔNG DÂY ...................................................................................3 1.1. Giới thiệu mô hình trong các mạng LAN không dây.........................3 1.1.1. Ad Hoc (IBSS- Independent Basic Service Set) ..................................3 1.1.2. Tập dịch vụ cơ sở hạ tầng (IBSS - Infrastructure Basic Service Set) ...4 1.1.3. Tập dịch vụ mở rộng (ESS - Extended Service Set) ............................5 1.2. Mô tả chức năng phân lớp MAC ........................................................6 1.2.1. Kiến trúc MAC ...................................................................................6 1.2.1.1. Chức năng phối hợp phân tán (DCF) ...........................................6 1.2.1.2. Chức năng phối hợp điểm (PCF) ..................................................7 1.2.1.3 Sự cùng tồn tại của DCF và PCF ..................................................8 1.2.1.4. Phân mảnh ...................................................................................8 1.2.1.5. Dịch vụ dữ liệu MAC ....................................................................9 1.2.1.6. Các kiểu khung .............................................................................9 1.2.1.6.1. Định dạng khung ..................................................................10 1.2.1.6.2 Định dạng các khung thông thường ......................................14 1.2.2. DCF ..................................................................................................16 1.2.2.1. Cơ chế cảm biến tần số............................................................... 18 1.2.2.2. Các thông báo nhận tầng MAC .................................................. 18 1.2.2.3. Interframe space (IFS) ............................................................... 19 1.2.2.3.1. Short IFS (SIFS) ...................................................................19 1.2.2.3.2. PCF IFS (PIFS) ...................................................................20 1.2.2.3.3. DCF IFS (DIFS) ..................................................................20 1.2.2.3.4. Extended IFS (EIFS) ............................................................ 21 1.2.2.4. Thời gian backoff ngẫu nhiên ..................................................... 21 1.2.2.5. Thủ tục truy cập DCF .................................................................22 1.2.2.5.1. Truy cập cơ sở......................................................................23 1.2.2.5.2. Thủ tục Backoff ....................................................................24 1.2.2.5.3. Thiết lập và cài đặt lại NAV ................................................. 25
iii 1.2.2.5.4. Điều khiển kênh....................................................................26 1.2.2.5.5. Cách sử dụng RTS/CTS với phân đoạn .................................28 1.2.2.5.6. Thủ tục CTS ......................................................................... 29 1.2.2.5.7. Thủ tục ACK ........................................................................ 30 1.2.2.5.8. Những quan hệ tính toán thời gian DCF .............................. 31 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN CỦA SỰ KHÔNG CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG CÁC MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY ............ 34 2.1. Vấn đề không công bằng luồng trong các mạng Ad Hoc không dây ................................................................................................................... 34 2.1.1. Không cân bằng luồng gây ra bởi tầng liên kết .................................34 2.1.2. Không cân bằng luồng gây ra bởi tầng MAC ....................................36 2.2. Một số cơ chế đảm bảo công bằng luồng trong các mạng không dây ................................................................................................................... 38 2.2.1. Mô hình lập lịch tập trung.................................................................38 2.2.1.1 Mô hình mạng và các vấn đề liên quan đến sự công bằng ........... 39 2.2.1.1.1. Mô hình mạng ......................................................................39 2.2.1.1.2. Vấn đề tranh chấp phụ thuộc vị trí và sử dụng lại không gian ............................................................................................................ 39 2.2.1.1.3. Vấn đề xung đột giữa sự công bằng và sử dụng kênh tối đa .40 2.2.1.1.4. Giải pháp không gian ........................................................... 40 2.2.1.2. Mô hình lập lịch gói tin .............................................................. 42 2.2.1.2.1. Mô hình fluid và đồ thị tranh chấp luồng ............................. 42 2.2.1.2.2. Đạt được công bằng tối thiểu thông qua chia sẻ hàng đợi công bằng ............................................................................................ 43 2.2.1.2.3 Các hàng đợi khe và các hàng đợi gói tin ............................. 45 2.2.2. Cơ chế phối hợp hàng đợi cho mỗi luồng ......................................... 46 2.2.2.1. Cô lập lưu lượng dữ liệu nguồn .................................................. 47 2.2.2.2. Trọng số khác nhau trên lưu lượng dữ liệu chuyển tiếp .............. 48 2.2.2.3. Hàng đợi cho mỗi luồng ............................................................. 49 2.2.3. Cơ chế phối hợp điều khiển truyền ................................................... 50 2.2.3.1. Cơ chế nghe ............................................................................... 50 2.2.3.2. Cơ chế backoff............................................................................ 51 2.2.3.3. Cơ chế tranh chấp cơ sở ............................................................. 51
iv 2.2.3.4. Cơ chế điều khiển tốc độ ............................................................ 52 2.2.3.5. Vấn đề nút ẩn đa chặng .............................................................. 54 2.2.4. Cơ chế MACAW( Media Access Protocol for Wireless LAN’s) ......55 2.2.4.1. Các quy tắc điều khiển và trao đổi thông báo ............................. 55 2.2.4.2. Các quy tắc Backoff và sao chép ................................................ 57 2.2.5. Chuẩn IEEE 802.11 e MAC.............................................................. 60 CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP CẢI THIỆN SỰ CÔNG BẰNG TRONG CÁC MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY ....................................................... 61 3.1. Giải pháp cải thiện sự công bằng cho mỗi luồng trong tầng liên kết ................................................................................................................... 61 3.2. Giải pháp cải thiện sự công bằng cho mỗi luồng trong tầng MAC .63 3.3. Phân tích những đặc trưng của giải pháp cải thiện sự công bằng ..65 3.3.1. Đánh giá phân tích sự công bằng cho mỗi luồng ............................... 65 3.3.2. Đánh giá phân tích đối với môi trường tiện ích .................................67 3.4. Đánh giá các giải pháp thông qua mô phỏng ...................................68 3.4.1. Mô hình đơn chặng ........................................................................... 69 3.4.2. Mô hình đa chặng ............................................................................. 73 KẾT LUẬN ..................................................................................................77
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ACK Acknownledgement Báo nhận AP Access Point Điểm truy nhập BSS Basic Service Set Tập dịch vụ cơ sở CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định CFP Contention Free Period Chu kỳ không xung đột CP Contention Period Chu kỳ xung đột CRC Cyclic redundancy code Mã dư vòng CCA Clear channel assessment Đánh giá kênh toàn bộ CW Contention window Cửa sổ xung đột Carrier Sense Multiple Đa truy nhập cảm nhận CSMA/CA Access/ Collision sóng mang nhằm tránh Avoidance xung đột Distributed Coordination Chức năng phối hợp DCF Function phân tán Khoảng cách liên khung DIFS DCF interframe space DCF DS Distribution system Hệ thống phân phối ESS Extended service sets Tập dịch vụ mở rộng Extended interframe Khoảng cách liên khung EIFS space mở rộng FCS Frame check sequence Chuỗi kiểm tra khung FIFO First in First out Vào trước ra trước IBSS Independent BSS BSS không phụ thuộc IFS Interframe space Khoảng cách liên khung Institute of Electrical and Viện các kỹ sư điện điện IEEE Electronics Engineers tử LAN Local area network Mạng cục bộ LLC Logical link control Điều khiển liên kết logic MLME MAC sublayer Thực thể quản lý lớp con
vi management entity MAC Điều khiển truy nhập MAC Medium Access Control môi trường MAC management Đơn vị dữ liệu giao thức MMPDU protocol data unit quản lý MAC Đơn vị dữ liệu giao thức MPDU MAC protocol data unit MAC Đơn vị dữ liệu dịch vụ MSDU MAC service data unit MAC Network Allocation NAV Vector định vị mạng Vector Point Coordination Chức năng phối hợp PCF Function điểm Khoảng cách liên khung PIFS PCF interframe space ngắn PCF Physical layer Giao thức hội tụ tầng vật PLCP convergence protocol lý Chế độ tiến kiệm năng PS Power save (mode) lượng RA Receiver address Địa chỉ nhận Request to Send/ Clear to Yêu cầu gửi/Sẵn sàng để RTS/CTS Send nhận RR Round Robin Xoay vòng Rx Receive or receiver Nhận hoặc thiết bị nhận SA Source address Địa chỉ nguồn SFD Start frame delimiter Bắt đầu phạm vi khung Khoảng cách liên khung SIFS Short interframe space ngắn TA Transmitter address Địa chỉ thiết bị truyền Truyền hoặc thiết bị Tx Transmit or transmitter truyền WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây Mã truy nhập tương WEP Wired equivalent privacy đương có dây
vii DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Tên bảng/ Hình vẽ Trang Hình 1.1. Mô hình dịch vụ cơ bản không có cơ sở hạ tầng 3 Hình 1.2. Mô hình mạng cơ sở hạ tầng 5 Hình 1.3. Tập hợp dịch vụ mở rộng 5 Hình 1.4. Mô hình OSI và kiến trúc phân lớp MAC 6 Hình 1.5. Phân đoạn 9 Hình 1.6. Định dạng khung MAC 11 Hình 1.7. Trường điều khiển khung 11 Bảng 1.1. Địa chỉ khác nhau của hai bit ToDS và FromDS 14 Hình 1.8. Khung RTS 14 Hình 1.9. Khung CTS 15 Hình 1.10. Khung ACK 15 Hình 1.11. Một vài mối quan hệ IFS 19 Hình 1.12. Phương thức truy nhập cơ sở 24 Hình 1.13. Thủ tục Backoff 25 Hình 1.14. RTS/CTS/DATA/ACK và thiết lập NAV 26 Hình 1.15. Minh họa việc truyền một đoạn MSDU sử dụng SIFS 27 Hình 1.16. RTS/CTS với các MSDU đã phân đoạn 28 Hình 1.17. RTS/CTS với độ ưu tiên truyền và thiếu báo nhận 29 Hình 1.18. Các mối quan hệ định thời DCF 32 Hình 2.1. Mô hình sự không công bằng xuất hiện tại tầng liên kết 35
viii Hình 2.2. Mô hình sự không công bằng xuất hiện tại tầng MAC 37 Hình 2.3. Mô hình truy nhập kênh của cơ chế gốc Hình 2.4. Một mạng không dây đa chặng đơn giản với bốn nút sử dụng 47 và một gateway Hình 2.5. Những sự phối hợp hàng đợi thích hợp cho các mạng không 48 dây đa chặng. (a) Hàng đợi tầng mạng đơn.(b) Hai hàng đợi công bằng tại tầng mạng.(c) Hai trọng số hàng đợi tại tầng mạng.(d) Hàng đợi công bằng cho mỗi luồng tại tầng mạng. Hình 3.1. Giải thuật xác định số lượng các luồng 62 Hình 3.2. Giải thuật truyền gói tin 64 Hình 3.3. Một thao tác truy nhập kênh đợi DIFS 64 Hình 3.4. FairnessIndex của mỗi cơ chế với mô hình mạng trong hình 2.1 67 Hình 3.5. FairnessIndex của mỗi cơ chế với mô hình mạng trong hình 2.2 67 Bảng 3.1. Các tham số mô phỏng 68 Bảng 3.2. Các đặc trưng riêng biệt của mỗi giải pháp 69 Hình 3.6. Mô hình đơn chặng 70 Hình 3.7. Thông lượng đạt được bởi mỗi luồng trong mô hình đơn chặng 70 Hình 3.8. So sánh FairnessIndex của mỗi cơ chế trong mô hình đơn 71 chặng Hình 3.9. So sánh FairnessIndex (CBR) với số luồng tại S2 bằng 4 72 Hình 3.10. So sánh môi trường tiện ích trong mô hình đơn chặng 73 Hình 3.11. Mô hình đa chặng 73 Hình 3.12. Thông lượng đạt được bởi mỗi luồng trong mô hình đa chặng 74 Hình 3.13. So sánh FairnessIndex của mỗi cơ chế trong mô hình đa chặng 75 Hình 3.14. So sánh môi trường tiện ích trong mô hình đa chặng 76
1 LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Các mạng Ad Hoc di động thu hút sự chú ý về một hình mẫu của cấu hình mạng trong tương lai, với lợi ích là có khả năng triển khai nhanh vì chúng không cần thiết bị phụ thuộc đã tồn tại. Đồng thời, mạng Ad Hoc hiếm khi dựa vào các giao thức định tuyến đặc biệt, giao thức này phải được sửa lại nhằm đáp ứng với sự thay đổi cấu trúc liên kết mạng. Trong những công nghệ mạng LAN không dây, tiêu chuẩn IEEE 802.11MAC được xem như một công nghệ nổi bật triển khai trong các mạng Ad Hoc. Sự nhận thức rõ về các mạng Ad Hoc di động, việc cung cấp QoS (Quality of Service) hỗ trợ trong các mạng Ad Hoc là một nhiệm vụ quan trọng. Trong số nhiều tham số của QoS, sự công bằng luồng là một vấn đề quan trọng trong các mạng Ad Hoc. Trong các mạng có dây truyền thống, sự không công bằng luồng xảy ra chủ yếu tại tầng liên kết. Tuy nhiên, trong các mạng Ad Hoc di động, ngoài tầng kết nối, tầng MAC có ảnh hưởng quan trọng trong vấn đề công bằng luồng. Mặc dù IEEE 802.11 MAC cung cấp sự phân chia băng thông hợp lý cho mỗi nút, nhưng để đạt được sự công bằng cho mỗi luồng, cần đến một phương thức đưa ra sự phân chia băng thông công bằng cho mỗi luồng. Đề tài “Bảo đảm công bằng luồng trong các mạng Ad Hoc không dây” được viết với mong muốn góp phần giải quyết vấn đề cấp thiết này. 2. Tình hình nghiên cứu Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu đưa ra nhiều phương pháp khác nhau nhằm đạt được sự công bằng trong các mạng không dây. Nhưng những kết quả đạt được không còn đúng nữa khi áp dụng vào trong các mạng Ad Hoc mà sự hoạt động của mạng không dựa trên sự tồn tại của cơ sở hạ tầng tập trung. Do đó, việc nghiên cứu một cách hệ thống các vấn đề về sự công bằng trong các mạng Ad Hoc không dây nhằm đưa ra các giải pháp để tăng cường QoS trên mỗi luồng sẽ tạo ra một cơ chế đáp ứng được sự công bằng trong các mạng Ad Hoc.
2 3. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu một số vấn đề lý luận về nguyên lý, cơ chế hoạt động của giao thức 802.11 và kinh nghiệm dựa trên một số bài viết về sự công bằng trong mạng không dây, tác giả xác lập các luận cứ khoa học cho việc xây dựng một cơ chế nhằm đảm bảo sự công bằng trong các mạng Ad Hoc. Tìm hiểu nguyên nhân gây ra sự không công bằng thông qua việc phân tích cơ chế hoạt động của giao thức trong các mô hình ứng dụng cụ thể. Từ đó đưa ra giải pháp nhằm cải thiện sự công bằng cho mỗi luồng cũng như khả năng thực thi và tiện ích môi trường trên mạng 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu các vấn đề là: Lý luận liên quan đến mô hình, cấu trúc, hoạt động của phân lớp 802.11 MAC trong các mạng không dây; kinh nghiệm nghiên cứu sự công bằng trong các mạng không dây; các phân tích và kết quả đạt được trong việc nghiên cứu sự công bằng trong các mạng Ad Hoc. Phạm vi nghiên cứu: Cơ chế hoạt động DCF của phân lớp MAC và tầng liên kết trong chuẩn IEEE 802.11b. 5. Phương pháp nghiên cứu Để đạt được các mục đích đề ra, tác giả sử dụng các phương pháp nghiên cứu như sau: Phương pháp phân tích, phương pháp mô tả, phương pháp thống kê, mô phỏng ... 6. Kết cấu của luận văn Ngoài Lời mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn được trình bày trong ba chương: Chương I: “Tổng quan về phân lớp 802.11 MAC trong các mạng không dây” Chương II: “Phân tích nguyên nhân của sự không công bằng luồng trong các mạng Ad Hoc không dây” Chương III: “Giải pháp cải thiện sự công bằng trong các mạng Ad Hoc không dây”
3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHÂN LỚP 802.11 MAC TRONG CÁC MẠNG KHÔNG DÂY 1.1. Giới thiệu mô hình trong các mạng LAN không dây Hai mô hình cơ bản sử dụng cho mạng LAN không dây là Ad Hoc và mạng cơ sở hạ tầng. Hai mô hình này có sự khác biệt nhau rõ ràng về giới hạn không gian sử dụng, cách quản lý mạng, kiến trúc mạng. 1.1.1. Ad Hoc (IBSS- Independent Basic Service Set) Tập dịch vụ cơ bản không có cơ sở hạ tầng còn gọi là mạng Ad Hoc. Ad Hoc là mô hình mạng mà trong đó chỉ bao gồm các máy trạm, không có Access Point (AP). Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng. Mô hình này rất thích hợp cho việc kết nối một nhóm nhỏ các thiết bị và không cần phải giao tiếp với các hệ thống mạng khác. Hình 1.1. Mô hình dịch vụ cơ bản không có cơ sở hạ tầng Định tuyến trong mạng Ad Hoc được xử lý bởi giao thức định tuyến Ad Hoc, cài đặt ở tầng mạng. Trong giao thức định tuyến này, các nút mạng có chức năng như là router, chúng có khả năng khám phá và duy trì đường đi đến các nút mạng khác Giao thức định tuyến Ad Hoc được chia làm 2 loại: sử dụng bảng định tuyến và thiết lập đường đi theo yêu cầu của nút mạng nguồn. Bảng định tuyến lưu trữ thông tin về đường đi giữa hai máy và duy trì tính chất “ mới” của
4 thông tin định tuyến phát định kỳ trong mạng. Các giao thức sử dụng bảng định tuyến bao gồm: DSDV (Destination- Sequenced Distance Vector Routing), CGSR (Clusterhead Gateway Switch Routing), WRP (Wireless Routing Protocol). Vấn đề chủ yếu đặt ra với giao thức kiểu này là: cập nhật bảng và số lượng các đường đi cần lưu trữ. Việc cập nhật thường xuyên dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng của các node và sinh ra nhiều gói tin định tuyến làm tăng tải mạng, nếu cập nhật không thường xuyên trong tình huống các nút mạng di chuyển nhanh sẽ dẫn đến định tuyến sai, do các thông tin đã cũ. Sử dụng giao thức “thiết lập đường đi theo yêu cầu nút nguồn” sẽ chỉ thiết lập đường đi khi cần thiết. Khi một máy muốn truyền tin nó gửi gói tin “khám phá đường đi” đến đích. Đường đi được thiết lập và duy trì cho đến khi hai máy tính không muốn sử dụng hoặc không thể truy cập được qua kết nối đó. Một số giao thức kiểu này là: AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing), DSR (Distance Source Routing), TORA (Temporally- Ordered Routing Algorithm), ABR (Associativity Based Routing), SSR (Signal Stability Routing). Giao thức loại này có điểm lợi là các nút mạng không phải duy trì thường xuyên đường đi đến các nút mạng khác. Nhược điểm là khi có nhu cầu gửi, các nút mạng phải đợi một thời gian để đường đi được thiết lập, do đó tăng độ trễ gói tin. 1.1.2. Tập dịch vụ cơ sở hạ tầng (IBSS - Infrastructure Basic Service Set) Tập dịch vụ cơ sở hạ tầng là một mô hình mở rộng của một mạng Wireless LAN (WLAN) đã có bằng cách sử dụng AP. AP đóng vai trò vừa là cầu nối của mạng WLAN với các mạng khác vừa là trung tâm điều khiển sự trao đổi thông tin trong mạng. Các AP sử dụng kĩ thuật “thăm dò” để điều khiển việc truyền thông trong một BSS, kỹ thuật này thường được gọi là PCF (Point Coordination Function), có nghĩa là thực hiện chức năng điều khiển truy cập tập trung.
5 Distribution System Hình 1.2. Mô hình mạng cơ sở hạ tầng 1.1.3. Tập dịch vụ mở rộng (ESS - Extended Service Set) Tiêu chuẩn 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kỳ thông qua ESS. Một ESS là một tập hợp của các tập dịch vụ cơ sở hạ tầng nơi mà các AP giao tiếp với nhau để chuyển lưu lượng từ một BSS tới một BSS khác để làm cho việc di chuyển dễ dàng của các trạm giữa các BSS. Hình 1.3. Tập hợp dịch vụ mở rộng
6 1.2. Mô tả chức năng phân lớp MAC 1.2.1. Kiến trúc MAC Phân lớp MAC nằm trong lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Phân lớp MAC xác định cách thức truyền các khung dữ liệu trên môi trường truyền dẫn bằng cách kết hợp một địa chỉ vật lý cho mỗi thiết bị, xác định tôpô mạng và thăm dò đường truyền. Kiến trúc phân lớp MAC bao gồm hai khối chức năng: Khối chức năng DCF (Distributed Coordination Function là chức năng phối hợp phân tán) và khối chức năng PCF (Point Coordination Function là chức năng phối hợp điểm). Hình 1.4. Mô hình OSI và kiến trúc phân lớp MAC Các phương thức điều khiển truy cập tới các hệ thống WLAN có thể là ngẫu nhiên hoặc được sắp xếp. Hoạt động của hệ thống WLAN có thể tập trung, phân tán hoặc là kết hợp cả hai. Khi hoạt động của hệ thống là ngẫu nhiên, nó được gọi là DCF. Khi hoạt động của mạng được điều khiển, nó được gọi là PCF. 1.2.1.1. Chức năng phối hợp phân tán (DCF) DCF là phương pháp truy nhập theo chuẩn 802.11 cho phép tất cả các trạm trong một WLAN tranh chấp nhau nhằm dành quyền truy nhập vào môi trường truyền dẫn không dây có tính chất chia sẻ nhờ sử dụng giao thức
7 CSMA/CA. DCF sẽ được thực hiện trong tất cả các trạm, thay cho việc sử dụng cả IBSS và cấu hình mạng cơ sở hạ tầng. DCF cho phép hoạt động độc lập của các thiết bị dữ liệu vô tuyến. Trong một hệ thống dựa trên sự tranh chấp DCF, các thiết bị trao đổi thông tin yêu cầu một cách ngẫu nhiên các dịch vụ từ các kênh bên trong một hệ thống trao đổi thông tin. Bởi vì các yêu cầu trao đổi thông tin xảy ra một cách ngẫu nhiên, nên hai hay nhiều thiết bị có thể yêu cầu các dịch vụ một cách đồng thời. Điều khiển truy cập của một phiên DCF thường bao gồm việc yêu cầu các thiết bị phán đoán các hoạt động trước khi truyền và lắng nghe các dịch vụ nó yêu cầu có bị xung đột. Nếu thiết bị yêu cầu không nhận được một phản hồi cho yêu cầu của nó, nó sẽ trì hoãn trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi truy cập lại. Một cải tiến của phương thức có thể sử dụng trong nhiều trường hợp khác nhau để giúp làm giảm tối thiểu các xung đột ở trạm truyền và nhận trao đổi các khung điều khiển ngắn [ yêu cầu gửi (RTS) và sẵn sàng để nhận (CTS) các khung] sau khi xác định môi trường đang rỗi và sau mọi sự trì hoãn hoặc backoff (thời gian chờ đợi trong một khoảng thời gian nhất định), trước khi truyền dữ liệu. Các mô hình mạng BSS (trong mô hình này chỉ có duy nhất một AP và các máy trạm), ESS (đây là mô hình mở rộng của BSS cho phép có nhiều AP và các máy trạm), IBSS (mô hình này không có AP mà chỉ có các máy trạm kết nối trực tiếp với nhau) đều có thể sử dụng được chế độ DCF. 1.2.1.2. Chức năng phối hợp điểm (PCF) PCF là chế độ hoạt động của các thiết bị vô tuyến được điều khiển trong chế độ cơ sở hạ tầng. Trong một hệ thống được điều khiển, các thiết bị trao đổi thông tin đợi cho đến khi nhận được một thông tin phản hồi trước khi chúng truyền bất kỳ một thông tin nào. Bởi vì việc trao đổi thông tin giữa các thiết bị được điều khiển bởi một thiết bị trung tâm nên ít có xung đột xảy ra. Để xác nhận dữ liệu truyền đã được nhận thành công, thông tin thăm dò sẽ có chứa thông tin về trạng thái của các gói tin mà đã được nhận. Nếu thiết bị gửi không nhận một sự xác nhận của việc truyền trong gói tin thăm dò, nó sẽ truyền lại dữ liệu.
8 Ưu điểm của PCF là đảm bảo được một khoảng thời gian trễ xác định vì vậy các ứng dụng yêu cầu về QoS (như các ứng dụng thoại hay truyền hình thời gian thực,…) có thể sử dụng trên nền chế độ truyền dẫn này. Khi sử dụng PCF, AP sẽ đảm nhiệm chức năng thực hiện thuật toán thăm dò do đó các mạng Ad Hoc không thể sử dụng chế độ này. PCF phải được sử dụng kết hợp với DCF. Có thể để kết hợp các lợi ích của DCF và PCF thành một hệ thống tốt hơn. Sự kết hợp dựa trên các khoảng thời gian đặc trưng được chỉ định trong DCF và PCF. Bằng việc kết hợp các quá trình này, có thể đảm bảo việc truyền dữ liệu dịch vụ thời gian thực và cho phép truy cập ngẫu nhiên. 1.2.1.3 Sự cùng tồn tại của DCF và PCF DCF và PCF sẽ cùng tồn tại theo một cách mà cho phép cả hai hoạt động đồng thời trong phạm vi cùng BSS. Khi một PC đang hoạt động trong một BSS, hai phương thức truy cập luân phiên, với một chu kỳ không xung đột (CFP -Contension Free Period) đi theo sau bởi một chu kỳ xung đột (CP - Contension Period). 1.2.1.4. Phân mảnh Quá trình phân chia một đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC (MSDU - MAC service data unit) hay một đơn vị dữ liệu giao thức quản lý MAC (MMPDU - MAC management protocol data unit) vào trong các khung MAC cấp nhỏ hơn, các đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDU-MAC protocol data units), được gọi là phân đoạn. Phân đoạn tạo ra các MPDU nhỏ hơn độ dài MSDU hay MMPDU gốc để tăng thêm độ tin cậy, bằng việc tăng dần khả năng truyền thành công của MSDU hay MMPDU trong trường hợp ở nơi mà kênh đặc trưng hạn chế tiếp nhận độ tin cậy với các khung dài. Phân đoạn được hoàn thành tại mỗi thiết bị truyền tức thời. Quá trình kết hợp lại MPDU thành một MSDU hoặc MMPDU đã được định nghĩa khi ghép phân đoạn. Ghép phân đoạn đã hoàn thành tại mỗi nơi nhận trực tiếp. Chỉ các MPDU với một địa chỉ nơi nhận duy nhất sẽ được phân đoạn. Các khung broadcast/multicast sẽ không được phân đoạn ngay cả khi độ dài của chúng vượt quá giới hạn phân đoạn.
9 Khi một MSDU có hướng nhận được từ điều khiển liên kết logic (LLC - logical link control) hoặc MMPDU có hướng nhận được từ thực thể quản lý lớp con MAC (MLME – MAC sublayer management entity) với một độ dài lớn hơn giới hạn phân đoạn, MSDU hoặc MMPDU sẽ được phân đoạn. MSDU hoặc MMPDU được tách ra thành các MPDU. Mỗi đoạn là một khung không lớn hơn giới hạn phân đoạn. Điều đó có thể xảy ra khi mà bất cứ đoạn nào có thể có một khung nhỏ hơn giới hạn phân đoạn. Một minh hoạ về sự phân đoạn được trình bày trong hình 1.5. Các MPDU là kết quả từ sự phân đoạn của một MSDU hoặc MMPDU để gửi đi khi truyền độc lập, mỗi thành phần được nhận tách biệt nhau. Điều này cho phép truyền lại xảy ra với mỗi đoạn, hơn là mỗi MSDU hoặc MMPDU. Hình 1.5. Phân đoạn Trừ khi ngắt do các giới hạn chiếm giữ môi trường đối với một tầng vật lý nhất định, các đoạn của một MSDU hoặc MMPDU đơn lẻ được gửi đi như một sự nỗ lực trong khoảng thời gian chu kỳ xung đột, sử dụng chỉ có một dẫn chứng của thủ tục truy cập môi trường DCF. Các đoạn của một MSDU hoặc MMPDU đơn lẻ được gửi trong khoảng thời gian một chu kỳ không xung đột khi những khung riêng lẻ tuân theo những quy tắc của một điểm phối hợp thủ tục truy cập môi trường. 1.2.1.5. Dịch vụ dữ liệu MAC Dịch vụ dữ liệu MAC sẽ thông dịch các yêu cầu dịch vụ MAC từ LLC thành các tín hiệu dữ liệu vào được sử dụng bởi máy trạng thái MAC. Dịch vụ dữ liệu MAC cũng sẽ thông dịch các tín hiệu dữ liệu ra từ máy trạng thái MAC thành các dấu hiệu dịch vụ tới LLC. 1.2.1.6. Các kiểu khung Có ba kiểu khung chính:
10  Khung dữ liệu (Data Frame): được sử dụng để truyền dữ liệu.  Khung điều khiển (Control Frame): được sử dụng để điều khiển truy cập môi trường (RTS, CTS, và ACK).  Khung quản lý (Management Frame): đó là các khung mà được truyền theo cùng một cách như các khung dữ liệu để trao đổi thông tin quản lý, nhưng không chuyển tiếp lên các tầng cao hơn. Mỗi một kiểu cũng được chia nhỏ thành các kiểu con khác nhau, theo các chức năng cụ thể. 1.2.1.6.1. Định dạng khung Tất cả các khung 802.11 bao gồm bởi các thành phần như sau: Preamble PLCP Header MAC Data CRC  Trường Preamble Điều này phụ thuộc vào tầng vật lý, bao gồm:  Synch: một chuỗi 80 bít luân phiên các số 0 và 1, chúng được sử dụng bởi sơ đồ mạnh tầng vật lý để lựa chọn anten thích hợp (nếu tính đa dạng được sử dụng), và phạm vi khoảng trống tần số xuất hiện trạng thái dừng để hiệu chỉnh và đồng bộ hoá với việc tính toán thời gian gói tin nhận được.  SFD: Một khung bắt đầu được phân định gồm có 16 bít nhị phân có dạng 0000 1100 1011 1101, chúng được sử dụng để định nghĩa việc tính toán thời gian khung.  Trường PLCP Header Đoạn đầu PLCP luôn luôn được truyền với 1 Mbit/s và bao gồm thông tin logic sẽ được sử dụng bởi tầng vật lý để giải mã khung, gồm có:  Độ dài từ PLCP_PDU: miêu tả số lượng các byte được chứa trong gói tin, điều này hữu ích đối với tầng vật lý để phát hiện chính xác thời điểm kết thúc của gói tin.  Trường tín hiệu PLCP: hiện thời chỉ chứa tốc độ thông tin, được mã hoá trong khoảng 0.5 Mbps rồi tăng dần từ 1 Mbit/s đến 4.5
11 Mbit/s.  Trường kiểm tra lỗi tiêu đề: đó là một trường 16 bít CRC để phát hiện lỗi.  Trường MAC data Hình sau cho thấy tổng quát định dạng khung MAC, một phần của trường này chỉ có trong bộ phận của các khung như được miêu tả sau đây. Hình 1.6 . Định dạng khung MAC Trường Frame Control Trường điều khiển khung chứa đựng thông tin sau đây: Hình 1.7. Trường điều khiển khung Trường Protocol version Trường này bao gồm 2 bít mà không thay đổi về kích thước và được sắp xếp ngang theo các phiên bản của chuẩn 802.11, và sẽ được sử dụng để nhận ra các phiên bản có thể xảy ra trong tương lai. Trong phiên bản của chuẩn hiện tại giá trị này được cố định là 0. Trường Type và subtype Có 6 bít định nghĩa kiểu và kiểu con của khung. Trường ToDS Bít này thiết lập là 1 khi khung được gửi tới AP để chuyển tiếp nó tới hệ thống phân phối (bao gồm trường hợp ở đó trạm đích là trong cùng BSS, và AP sắp đặt lại khung). Bít này được thiết lập là 0 trong tất cả các khung khác.
12 Trường FromDS Bít này thiết lập là 1 khi mà khung đang đi tới từ hệ thống phân phối (DS - Distribution System). Trường More Fragments Bít này thiêt lập là 1 khi mà có nhiều các đoạn thuộc về cùng một khung theo sau đoạn hiện thời này. Trường Retry Bít này cho biết rằng đoạn này là truyền lại của đoạn đã truyền trước đó, nó sẽ được sử dụng bởi trạm nhận để nhận ra bản sao truyền của các khung mà có thể xuất hiện khi một gói báo nhận bị mất. Trường Power Management Bít này cho biết chế độ quản lý năng lượng mà trạm muốn có sau khi truyền khung này. Điều này được sử dụng bởi các trạm mà đang thay đổi trạng thái hoặc từ chế độ tiết kiệm (PS-Power Save) được Active hoặc ngược lại. Trường More Data Bít này cũng được sử dụng cho chế độ quản lý năng lượng và nó được sử dụng bởi AP để cho biết rằng có nhiều khung hơn trong vùng đệm của trạm này. Trạm có thể quyết định sử dụng thông tin này để tiếp tục kiểm soát vòng hay thậm chí đang thay đổi chế độ tới Active. Trường WEP Bít này cho biết rằng thân khung được mã hóa theo giải thuật mã truy nhập tương đương có dây (WEP - wired equivalent privacy). Trường Order Bít này cho biết rằng khung này đang được gửi sử dụng lớp dịch vụ Strictly-Ordered 2. Trường Duration/ID