Tim hieuvemang wlans_wpans_vamangthongtindidong4g

WLAN, WPAN và bước phát triển đến hệ thống thông tin di động 4G

®¹i häc quèc gia hµ néi
tr−êng ®¹i häc c«ng nghÖ
khoa ®iÖn tö - viÔn th«ng

KHO¸ LUËN TèT NGHIÖP

T×m hiÓ u vÒ WLANs, WPANs vµ xu h−íng
ph¸t triÓn th«ng tin di ®éng 4G

Ng−êi thùc hiÖn: L−u ThÞ Thu HiÒn
Gi¸o viªn h−íng dÉn: Th.S NguyÔn Phi Hïng

1
§¹i häc C«ng NghÖ - §HQGHN Lưu Thị Thu Hiền


Hµ Néi 6/2005

Tóm tắt

Ngày nay xu thế phát triển của công nghệ đã đưa ra các giải pháp tối ưu về
mạng và khả năng cung cấp các ứng dụng từ hệ thống mạng càng tăng cao, đặc
biệt là các mạng không dây. Với những thiết bị đầu cuối di động như điện thoại,
máy tính sách tay v..v..,người dùng có thể thực hiện các kết nối vô tuyến thông
qua các nhà cung cấp dịch vụ.
Với tính năng ưu việt, và các ứng dụng đã được áp dụng rộng rãi của mạng
WLAN ( mạng LAN không dây), em đã đi sâu tìm hiểu về đặc tính và các khả
năng đang được sử dụng trong truyền thông của WLAN.
Từ khả năng truyền thông di động dựa trên cơ sở thông tin vô tuyến và sự
tiến bộ của môi trường không dây đã đưa ra giải pháp mạng PAN giúp mở rộng
môi trường cá nhân đáp ứng các dịch vụ trong công việc hay giải trí, có khả năng
thực hiện kết nối mạng phục vụ đa người dùng. Chính các tính năng nổi trội và
khả năng ứng dụng của PAN mà đặc biệt là B-PAN mà em nghiên cứu trong bản
khoá luận đã cho thấy được ý nghĩa của giải pháp mạng PAN trong truyền thông.
Cùng với khả năng truyền thông di động ngày càng được mở rộng nhờ sự
phát triển của thông tin vô tuyến thì các hệ thống di động mới ra đời và được áp
dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Hiện nay, Việt Nam đang sử dụng hệ thống thông
tin di động thế hệ 2.5G trong khi mạng tế bào di động 3G đã trở nên phổ biến và
chuẩn bị được thay thế bởi một thế hệ mạng có khả năng khắc phục tất cả các
nhược điểm của 3G, bao gồm một lượng lớn mạng truy cập, cung cấp kết nối tất
cả các người dùng ở bất kỳ đâu, tại bất kỳ thời điểm nào. Đó chính là thông tin di
động thế hệ 4G. Với tất cả các lợi thế và ưu điểm đã làm cho 4G trở thành thế hệ
mạng không dây lôi cuốn trong tương lai.
Chính vì vậy em đã chọn đề tài Tìm hiểu về WLANs, WPANs và xu
hướng phát triển thông tin di động 4G để nghiên cứu sâu về các giải pháp mạng
không dây với hi vọng 4G sẽ là một hệ thống di động tối ưu trong tương lai gần,
và mô hình thực thi 4G tại Việt Nam trở thành hiện thực.
2


Mục lục
Trang
Lời mở đầu........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ HỆ
THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G ............................................................... 3
1.1 Tổng quan về thông tin di động ................................................................... 3
1.2 Thông tin di động thế hệ 4............................................................................ 4
CHƯƠNG 2: WLAN.......................................................................................... 7
2.1 Giới thiệu WLAN .......................................................................................... 7
2.2 Chuẩn IEEE 802.11....................................................................................... 7
2.2.1 Kiến trúc chung IEEE 802.11................................................................. 8
2.2.1.1 Cấu trúc hệ thống ........................................................................... 9
2.2.1.2 Đặc tính cơ bản của hệ thống......................................................... 9
2.2.1.3 Lớp vật lý ....................................................................................... 11
2.2.1.4 Lớp MAC ....................................................................................... 12
2.2.1.5 Cấu trúc MAC ................................................................................ 13
2.2.1.6 Khả năng kết hợp ........................................................................... 18
2.2.1.7 Chứng thực và bảo mật .................................................................. 19
2.2.1.8 Phân đoạn ....................................................................................... 20
2.2.1.9 Cơ chế đồng bộ .............................................................................. 20
2.2.1.10 Di động ........................................................................................ 21
2.2.1.11 Khả năng lưu trữ .......................................................................... 21
2.2.1.12 Khả năng hỗ trợ............................................................................ 23
2.3 HIPERLAN-2 ................................................................................................ 23
2.3.1 Giới thiệu ............................................................................................... 23
2.3.2 Cấu trúc chung của HIPERLAN ............................................................ 23
2.3.3 Cấu trúc hệ thống HIPERLAN-2............................................................ 25
2.3.4 Đặc tính cơ bản của hệ thống ................................................................. 26
2.3.5 Lớp vật lý................................................................................................ 27
2.3.6 Lớp DCL................................................................................................. 27
2.3.6.1 Lớp MAC ....................................................................................... 31
2.3.6.2 Thao tác MAC................................................................................ 31
3


2.3.6.3 Khung MAC................................................................................... 32
2.3.6.4 Địa chỉ MAC .................................................................................. 33
2.3.6.5 Truy cập tới RCH........................................................................... 33
2.3.7 Các DCL khác ........................................................................................ 33
2.3.8 Handover................................................................................................. 36
2.3.9 CL ........................................................................................................... 38
2.3.10 Hỗ trợ QoS trong HIPERLAN-2 .......................................................... 38
2.4 MMAC-PC..................................................................................................... 39
2.5 Triển khai cơ sở hạ tầng IEEE 802.11......................................................... 41
2.5.1 Băng ISM và phân bố kênh .................................................................... 41
2.5.2 Tín hiệu, nhiễu và vùng phủ sóng........................................................... 44
2.5.3 Tín hiệu và nhiễu trong băng tần ISM.................................................... 44
2.5.4 Vùng phủ sóng........................................................................................ 46
2.5.5 IEEE 802.11 cho không gian tự do......................................................... 48

CHƯƠNG 3: WPANs ......................................................................................... 50
3.1 Giới thiêu........................................................................................................ 50
3.2 Một số khái niệm ........................................................................................... 52
3.3 Tổng quan Bluetooth..................................................................................... 53
3.3.1 Cấu trúc Bluetooth.................................................................................. 53
3.3.2 Mô hình tham chiếu giao thức Bluetooth ............................................... 54
3.3.3 Tổng quan về giao thức lõi Bluetooth .................................................... 56
3.3.3.1 Lớp radio Bluetooth ....................................................................... 56
3.3.3.2 Lớp dải gốc..................................................................................... 56
3.3.3.3 Lớp giao thức quản lý kết nối (LMP) ............................................ 66
3.3.3.4 Lớp điều khiển giao thức kết nối và giao thức thích nghi ............. 66
3.3.3.5 Lớp giao thức phát hiện dịch vụ (SDP) ......................................... 67
3.4 PAN................................................................................................................. 68
3.4.1 Nguyên lý cấu trúc.................................................................................. 68
3.4.2 Giao diện ................................................................................................ 71
3.4.3 Giao tiếp với mạng bên ngoài................................................................. 71
3.5 Mạng Ad Hoc................................................................................................. 71
3.6 Bảo mật........................................................................................................... 72
3.7 Những ứng dụng chính và khả năng hình thành mạng............................. 72
3.8 Các thiết bị trong hệ thống........................................................................... 73
4


3.9 Những thách thức đối với PAN và những vấn đề mở rộng....................... 74
3.10 B-PAN........................................................................................................... 75
3.11 WLAN và WPAN ........................................................................................ 76
3.12 Tóm lại.......................................................................................................... 78
CHƯƠNG 4: SỰ HÌNH THÀNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG 4G ....................................................................................................... 79
4.1 Giới thiệu........................................................................................................ 79
4.2 WAL ............................................................................................................... 79
4.3 Cấu trúc WAL ............................................................................................... 80
4.4 Dịch vụ báo hiệu WAL ................................................................................. 81
4.4.1 Một vài định nghĩa.................................................................................. 82
4.4.1.1 Hoạt động của WAL ...................................................................... 82
4.4.1.2 Khuôn dạng tiêu đề WAL .............................................................. 82
4.4.1.3 Thủ tục đăng ký.............................................................................. 83
4.4.2 Sự thiết lập association ........................................................................... 86
4.4.3 Dữ liệu .................................................................................................... 88
4.4.4 Thủ tục tái thiết lập sự kết hợp ............................................................... 89
4.4.5 Danh sách PDU....................................................................................... 91
Kết luận ................................................................................................................ 94

5


Lời mở đầu
Ngày nay, với những tiến bộ vượt bậc của công nghệ máy tính đã giúp việc
trao đổi thông tin ngày càng dễ dàng thuận tiện hơn. Công nghệ mạng LAN ra đời
đã phát triển rộng rãi trên thế giới, nhưng hạn chế của nó là việc sử dụng các loại
dây cáp (cáp đồng trục, cáp xoắn..) đôi khi gây khó khặn cho việc kết nối. Vì vậy sự
ra đời của công nghệ mạng không dây (WLAN) là một xu hướng tất yếu đáp ứng
việc liên kết với quy mô phức tạp và khả năng truyền thông di động
Khả năng truyền thông di động được dựa trên cơ sở thông tin vô tuyến, đã trải
qua sự phát triển mạnh trong những thập niên trước (như GSM, GPRS, AMT-
2000…). Sự phát triển những tốc độ truyền bit dữ liệu cao hơn dẫn đến sự hình
thành các hệ thống không dây và các giải pháp mạng mới. Sự tiến bộ của môi
trường không dây và yêu cầu về khả năng di động tốt hơn tạo nên sự thay thế các
kết nối cố định tới mạng và đưa ra các giải pháp về mạng PAN. PAN là một giải
pháp mạng giúp mở rộng môi trường cá nhân đáp ứng các dịch vụ trong công việc
hay giải trí, do việc kết nối mạng thực hiện sự phục vụ đa người dùng ngoài ra có
thể sử dụng các thiết bị trong vùng không gian bao phủ mỗi tế bào và cung cấp khả
năng truyền thông trong không gian đó với thế giới bên ngoài. Điều này cũng làm
khái niệm thiết bị đầu cuối được thay thế bởi khái niêm người dùng và không gian
cục bộ của họ. PAN là một thành viên trong nhóm GIMCV.
Cùng với sự phát triển của thông tin vô tuyến, thì trong mỗi thập niên có một
hệ thống di động mới phát triển và được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Khi thế hệ
2G hiện hữu, việc xuất hiện mạng tế bào di động 3G thì đó chỉ là một trong những
thay đổi nhỏ về công nghệ từ phía cơ sở hạ tầng IP di động. Tuy nhiên hệ thông tin
di động 3G sẽ đáp ứng được việc thực hiện đa phương tiện hay nói khác đi là cơ sở
hạ tầng IP không đủ năng lực. Để khắc phục các nhược điểm này, thế hệ 4G đã
được định nghĩa. Với một số chuẩn mới được đưa ra thì hệ thống 4G trở nên dễ hiểu
bởi khái niệm các mạng không đồng nhất, bao gồm một số lớn mạng truy cập với
một nguyên tắc chung là giao thức IP, cung cấp kết nối tất cả các người dùng ở bất
kỳ đâu tại bất cứ thời điểm nào.
6


Nôi dung bản khoá luận được trình bày trên 90 trang và được bố cục thành 4
chương gồm những phần lớn sau:
- Tổng quan về sự phát triển của thông tin di động và hệ thống thông tin
di động thế hệ 4G
- Các ưu điểm và các ứng dụng rộng rãi của WLAN
- Giải pháp về mạng WPAN và các đặc tính nổi bật của B-PAN
- Sự hình thành hệ thống thông tin di động 4G
- Kết luận
Để có được bản khoá luận hoàn thiện như hôm nay, em đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè và người thân trong gia đình.
Trước hết, em xin gửi tới thầy giáo ThS Phạm Phi Hùng đã tận tình chỉ bảo,
hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm khoá luận lời chúc sức khoẻ và
lòng biết ơn sâu sắc. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo
trong trường đặc biệt là các thầy cô giáo khoa Điện Tử-Viễn Thông đã cho em
nhiều kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập tại khoa.
Cảm ơn gia đình, và bạn bè đã dành nhiều sự giúp đỡ cho em trong thời gian
thực hiện khoá luận.
Hà Nội ngày 05 tháng 06 năm 2005
Sinh viên
Lưu Thị Thu Hiền

7


Chương 1
Tổng quan về thông tin di động và hệ thống
thông tin di động 4G
1.1 Tổng quan về thông tin di động
Thông tin di động dựa trên nền tảng mạng không dây phát triển theo biểu đồ
số mũ trong thập niên qua với những cơ sở hạ tầng và các ứng dụng rộng rãi như
thiết bị vô tuyến, máy tính sách tay v..v.. Những thiết bị này ngày càng trở nên quan
trọng trong cuộc sống của chúng ta. Một ví dụ cụ thể: người dùng có thể kiểm tra
email và truy cập mạng Internet nhờ các thiết bị di động của họ. Từ những thiết bị
như máy tính sách tay, họ có thể tìm kiếm thông tin trong mạng Internet tại các địa
điểm khác nhau như sân bay, nhà ga hay những nơi công cộng khác. Các khách du
lịch có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối GPS đặt trong nhà hay trong ô tô để định vị
và thiết lập bản đồ đường đi. Những hồ sơ, dữ liệu hoặc các thông tin khác có thể
được trao đổi bởi các máy tính sách tay thông qua mạng LAN không dây (WLAN).
Không chỉ các thiết bị di động trở nên nhỏ hơn, rẻ hơn, tiện lợi hơn, mà các
ứng dụng của nó cũng trở nên mạnh hơn và được áp dụng rộng rãi hơn.
Theo khuynh hướng này thì hầu hết các kết nối những thiết bị vô tuyến được
thực hiện thông qua các nhà cung cấp dịch vụ cố định dựa trên cơ sở hạ tầng mạng
cá nhân và các MSC trong mạng tế bào như vậy các máy tính sách tay có thể nối tới
Internet không dây thông qua các điểm truy cập.
Mặc dù những mạng có cơ sở hạ tầng đã cung cấp một lượng lớn các dịch vụ
mạng cho các thiết bị di động nhưng nó mất rất nhiều thời gian để thiết lập cơ sở hạ
tầng mạng thích hợp với các dịch vụ của mạng di động và tất nhiên là giá thành để
thiết lập cơ sở hạ tầng này là rất cao. Hơn nữa, thời điểm thiết lập là bất kỳ lúc nào
khi có yêu cầu từ một thiết bị di động truy cập mạng mằm trong vùng phủ sóng.
Việc cung cấp các dịch vụ kết nối mạng đã đặt ra yêu cầu cần phải có một mạng di
động đặc biệt.

8


Để giải quyết vấn đề đó, sự phát triển của công nghệ và các chuẩn ra đời nhằm
thay thế các chuyển giao kết nối mới với việc cho phép những thiết bị di động nằm
trong cự li truyền dẫn có thể kết nối với nhau thông qua việc tự động thiết lập một
mạng di động đặc biệt với tính linh hoạt cao. Đây là khả năng thiết lập mạng động.
Trong khi mạng không dây tiếp tục phát triển thì khả năng đặc biệt này trở nên
quan trọng hơn. Với các giải pháp công nghệ mà có thể là sử dụng các lớp khác
nhau, các giải thuật và các nghi thức cần cho thao tác cầu hình mạng, tất cả đã thúc
đẩy hình thành cấu trúc mạng di động 4G.
1.2 Thông tin di động thế hệ 4
4G là một mạng toàn cầu tích hợp dựa được xây dựng theo mô hình hệ thống
mở. Việc tích hợp các mạng không dây khác nhau cho phép truyền đa phương tiện
dữ liệu, tiếng nói, đa dịch vụ trên nền tảng IP (đây chính là tiêu điểm chính của 4G).
Cùng với sự sử dụng dải thông utrahight lên tới 100Mbps, những dịch vụ đa
phương tiện được hỗ trợ một cách hiệu quả. Hình 1.1 minh hoạ những thành phần
bên trong cấu trúc mạng 4G.

9


Hình 1.1Cấu trúc mạng di động 4G
4G được tích hợp những topo và các nền tảng mạng khác nhau. Trong hình 1.1
sự hợp nhất nhiều kiểu mạng được chồng lên những ranh giới mạng khác nhau. Có
hai kiểu hợp nhất: đó là sự hợp nhất những mạng không dây hỗn hợp với đặc trưng
truyền đạt không dây của mạng LAN, WAN, PAN cũng như những mạng di động
đặc biệt khác. Sự hợp nhất thứ hai bao gồm sự tích hợp của những mạng không dây
và mạng cố đinh (như Internet và PSTN).
4G được bắt đầu với giả thiết rằng mạng trong tương lai sẽ sử dụng kỹ thuật
chuyển mạch gói (đây sự phát triển từ những giao thức đang được sử dụng trong
mạng Internet hiện tại). Mạng di động 4G dựa trên nền tảng IP có những lợi thế cơ
bản bởi vì IP thích hợp và độc lập với công nghệ truy cập vùng phủ sóng. Điều đó
có nghĩa là mạng 4G được thiết kế và có thể phát triển độc lập từ những mạng truy
cập.
Việc sử dụng một lõi mạng trên nền tảng IP cũng có nghĩa thoả mãn đa dịch
vụ như tiếng nói dữ liệu hay được hỗ trợ bởi việc sử dụng một tập hợp VoIP với
những giao thức như MEGACOP, MGCP, H.323 và SCTP. Sự phát triển này giúp
đơn giản hoá việc bảo trì các mạng riêng biệt nhau.
Hệ thống 4G được chờ đợi vì có giá thành rẻ hơn và đơn giản hơn. Trước hết,
giá thiết bị được rẻ hơn 4 đến 10 lần một trạm có chức năng tương đương của hệ
thống 2 hoặc 3G. Một môi trường truyền dẫn IP không dây sẽ làm giảm bớt cho quá
trình bảo trì mạng.
Hệ thống 4G còn được ưu việt hơn với tốc độ truyền dẫn Utrahight lên tới
100Mbps nhanh hơn 50 lần so với tốc độ truyền dẫn của mạng 3G. Điều này cho
phép truyền các dịch vụ không dây với dải thông cao, người dùng có thể xem TV,
nghe nhạc, truy cập mạng, hay thực hiện truyền các luồng hình ảnh thời gian thực
và các ứng dụng đa phương tiện khác kể cả khi đang ở nhà, trong văn phòng hay
nơi công cộng.
4G có khả năng hỗ trợ việc người dùng truy nhập thông tin hoặc giao tiếp với
người dùng khác vào bất kỳ thời điểm nào, ở bất cứ đâu và sử dụng bất kỳ thiết bị
di động nào.
Mạng Ad hoc là một phần quan trọng trong hệ thống 4G được thiết lập động
bởi các nút mạng di động tuỳ ý mà không cần sử dụng cơ sở hạ tầng mạng hiện hữu

10


hay quản lý tập trung. Mạng này cho phép các nút không dây tồn tại độc lập, cung
cấp một phạm vi nối mạng rộng hơn và khả năng sử lý lớn hơn. Các nút cũng có thể
kết nối tới các mạng cố định thông qua một thiết bi trung gian có cổng dành riêng.
Thiết bị đầu cuối của mạng 4G cho phép hỗ trợ thông minh với khả năng định
vị và tìm kiếm dịch vụ theo yều cầu người dùng ngay cả khi người đó đang chuyển
động tại bất cứ thời điểm nào..
Tất cả các lợi thế này làm cho mạng Ad hoc trở nên lôi cuốn trong thế hệ
mạng di động tương lai.

11


Chương 2
WLAN
2.1 Giới thiệu WLAN
Dựa trên quan điểm nêu trên, thì hiển nhiên những cơ sở hạ tầng WLAN sẽ
đóng một vai trò quan trọng trong tương lai gần như một sự bổ sung cho thế hệ
mạng hiện tại hoặc là kế hoạch cho những mạng tế bào. Tuy nhiên đó không phải là
tất cả khi chúng ta cho rằng WLAN là sự hỗ trợ duy nhất cho những mạng truy cập
tế bào. Trong trường hợp này, việc được đề cập đến đó là các thao tác về cáp, việc
đối mặt với giá thành quá cao của cơ sở hạ tầng hệ phân phối đa điểm cục bộ
(LMDS), xem xét về việc cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu tới các khu vực nông
thôn và việc kết hợp sử dụng các thiết bị của mạng WLAN với thiết bị truy cập
không dây cố định (FWA) với giá thấp.
Chương này giới thiệu chi tiết về mạng WLAN và những đặc trưng chính của
3 hệ thống không dây IEEE 802.11, HIPERLAN và MMAC.
Ba hệ thông này tiêu biểu cho chuẩn hoá trong hệ thống mạng của Mỹ, Châu
Âu và Nhật bản.

2.2 Chuẩn IEEE 802.11
Năm 1990, IEEE hình thành một ủy ban để phát triển chuẩn không dây cho
mạng LAN, vận hành ở 1 và 2Mbps. Điều quan trọng nhất dẫn đến sự tồn tại của
các mạng LAN khác nhau là được thiết kế bởi các nhà sản xuất khác nhau, chuẩn
đầu tiên được đưa ra cách đây 7 năm. Hệ thống IEEE 802.11 thứ 2 được phê duyệt
vào năm 1997 cho phép mạng làm việc ở những tốc độ dữ liệu 1 và 2Mbps. Vào
năm 1999, một chuẩn với tốc độ 10Mbps xuất hiện và vượt qua ngưỡng chuẩn của
hệ thống IEEE 802.11 thứ 3. Như vậy IEEE 802.11 b được sinh ra cho phép hoạt
động ở những tốc độ dữ liệu 5.5Mbps và 11Mbps. Song song với quá trình này, một
nhóm các nhà sản xuất thứ hai đang làm việc về một chuẩn với băng thông 5GHz.
Chuẩn này được biết như là IEEE 802.11a, cho phép mạng hoạt động ở tốc độ 6, 12,
12


24Mbps và định nghĩa 9, 18, 36, 54Mbps như nhưng tuỳ chọn của hệ thống thứ 4
này.
Hiện nay, chuẩn IEEE 802.11do nhóm G đề ra thậm trí còn cao hơn tốc độ
hiện thời cho các mạng theo chuẩn 11b. Những mạng này sẽ cung cấp một dụng
lượng tối đa với tốc độ 20Mbps. Cuối cùng việc thiết lập chuẩn chính của uỷ ban
IEEE 802.11 kéo theo sự phát triển của MAC với 11e đạt chuẩn chất lượng của dịch
vụ và 11i cho tính bảo mật, cùng với sự nâng cao về tốc độ của chuẩn hiện tại 11G.

2.2.1 Kiến trúc chung IEEE 802.11
IEEE 802.11 là một chuẩn hình thành bởi một lớp vật lý và một lớp địa chỉ
MAC. Qua lớp này, chuẩn được giao tiếp với chuẩn dữ liệu lớp LLC IEEE 802.2.
Cấu trúc giao thức được miêu tả trong hình 4.1 nơi lớp vật lý thực hiện một trong ba
chức năng:
• Trải phổ nhảy tần (FH).
• Định hướng nối tiếp trực tiếp (DS).
• Hồng ngoại.

Lớp liên kết dữ liệu 802.2

MAC

DSSS PHSS IR
PHY PHY PHY

Hình 2.1: Lớp giao thức
Hệ thống được cấu thành từ các thành phần:
• Trạm (STA): là nơi truyền thông, thông thường là trạm lưu động.
• Điểm truy cập (AP): là điểm trung tâm đặc biệt của trạm mà thông thường
nó được thực hiện ở một kênh cố định và là một vị trí cố định. Điểm này có
thể được nhìn thấy nhờ sự phối hợp bên trong của nhóm STAs

13


• Cổng kết nối (PO): là một điểm truy cập đặc biệt, giúp liên kết chuẩn IEEE
802.11 WLANs và chuẩn 802.x của mạng LANs. Vì vậy nó đưa ra sự hợp
nhất logic giữa hai kiểu kiến trúc mạng trên.
Tất cả các yếu tố này giúp thực hiện nên cấu trúc giao thức ở hình 4.1 nhưng
chúng lai thực hiện các chức năng khác nhau.
2.2.1.1 Cấu trúc hệ thống
Với một cấu hình trạm và một điểm truy cập ta có thể tạo ra một tập dịch vụ
cơ bản (BSS), nó bao gồm các khối chính của chuẩn IEEE 802.11 WLAN.
Một BBS đơn giản nhất bao gồm hai trạm giao tiếp trực tiếp với nhau. Phương
thức này thường được tham chiếu tới một mạng đặc biệt bởi vì IEEE 802.11 WLAN
tiêu biểu này được tạo ra khi cần cho những mục đích đặc biệt (như sự chuyển dữ
liệu từ máy tính cá nhân này sang máy tính cá nhân khác. Kiểu IEEE 802.11
WLAN cơ bản này được gọi là BSS độc lập (IBSS)
Thành phần thứ hai trong cơ sở hạ tầng của BSS bao gồm một AP (là một
STA đặc biệt) đóng vai trò phối hợp của BSS.
Thay vì tồn tại độc lập, các BSS có thể được kết nối với nhau thông qua mạng
cơ sở, mạng đó được gọi là hệ phân phối (DS). Toàn bộ WLAN (bao gồm nhiều
BSS và một DS) truyền thông với nhau nhờ IEEE 802.11, giống như một mạng
không dây đơn được gọi là ESS (thiết lập dịch vụ mở rộng, như được chỉ ra trong
hình 4.2.
Việc kết hợp giữa một STA và một BSS riêng biệt sẽ được thiết lập thành hệ
thống tự động.
2.2.1.2 Đặc tính cơ bản của hệ thống
Một số đặc tính cơ bản của IEEE 802.11 được đưa ra trong bảng 2.1.
Đó là một trong nhưng tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá về IEEE 802.11 mà
không cần đến DS (ví dụ: nó không chỉ rõ DS cần phải thuộc lớp liên kết dữ liệu
hay lớp mạng). Thay vào đó IEEE 802.11 xác định một tập các dịch vụ liên quan
đến các thành phần khác nhau của kiến trúc mạng. Các dịch vụ này này được phân
chia thành các phần trong STA, gọi chung là dịch vụ trạm (SS) và tới DS được gọi
là dịch vụ phần bổ hệ thống (DSS). Cả hai loại dịch vụ được sử dụng bởi lớp con
MAC IEEE 802.11.
14


Hình 2.2 một ESS

Bảng 2.1
Những dịch vụ của STA:
• Chứng thực và không chứng thực;
• Bảo mật.
• Đơn vị dữ liệu MAC phân phối tới các lớp cao hơn ( lớp IEEE
802.2)
Những dịch vụ của DS:
• Kết hợp và phân tách;
• Phân phối;
• Hợp nhất;
• Tái kết hợp;
Các SS được cung cấp bởi tất cả các trạm bao gồm AP, các chuẩn tuân theo
IEEE 802.11, trong khi các DSS được cung cấp bởi DS.

15


Những dịch vụ này liên quan trực tiếp tới mô hình tham khảo IEEE 802.11,
được chỉ ra trong hình 2.3. Khi lớp con MAC được giới thiệu, thì việc sử dụng
những dịch vụ này sẽ được mô tả rõ hơn.
Cuối cùng mô hình tham khảo IEEE 802.11 cho thấy rằng cả lớp MAC và lớp
vật lý đều chứa hai thực thể quản lý: thực thể quản lí lớp con MAC (MLME) và
thực thể quản lý lớp PHY (PLME). Những thực thể này cung cấp các giao diện
quản lý dịch vụ, và kéo theo chức năng quản lý lớp.
2.2.1.3 Lớp vật lý
Như đã mô tả trong hình 2.3, lớp PHY được chia thành hai lớp con. Lớp đầu
tiên là lớp con phụ thuộc vào môi trường vật lý (PMD), với các sóng mang được
điều chế và mã hoá. Lớp thứ hai là lớp giao thức hội tụ lớp vật lý (PLCP), với chức
năng đặc biệt, hỗ trợ PHY SAP thông thường và cung cấp kênh báo hiệu rỗi.

MAC_SAP Thực thể quản lý
lớp con MAC
Lớp con MAC MLME_SAP

PHY_SAP
MLME_PLME_SAP

Thực thể quản lý
Lớp con PLCP trạm
PMD_SAP

Thực thể quản lý
Lớp con PHY
PLME_SAP

Lớp con PMD

Hình 2.3 lớp giao thức
Mô hình này được thiết kế với mục tiêu thực hiện, với cùng một lớp MAC,
một PHY lựa chọn giữa FH, DH hoặc IR (được miêu tả trong bảng 2.2).

16


Một sự mô tả chi tiết hơn của những khía cạnh liên quan tới lớp vật lý, người
đọc có thể xem phần [ 5,6 ]
2.2.1.4 Lớp MAC
Lớp địa chỉ MAC chịu trách nhiệm cung cấp cho các dịch vụ sau:
• Dịch vụ dữ liệu không đồng bộ, cung cấp cho các thực thể chuẩn IEEE
802.2 với khả năng trao đổi các MSDU;
• Các dịch vụ bảo mật, với chuẩn IEEE 802.11cung cấp bởi dịch vụ chứng
thực và cơ chế wired-equivalent privacy(WEP);
• Sắp xếp MSDU, cho tập hợp các MSDU nhận được tại giao diện dịch vụ
MAC của một trạm bất kỳ, là sự thay đổi thứ tự phân phối của các MSDU
quảng bá và truyền thông đa điểm, liên quan tới các MSDU trực tiếp, phát
sinh từ địa chỉ trạm nguồn.

Bảng 2.2 PHY đặc biệt
Khuôn dạng khung MAC được chỉ ra ở hình 4.4 và bao gồm các thành phần
sau:
• Tiêu đề MAC, bao gồm thông tin điều khiển khung, khoảng thời gian, địa chỉ
và thông tin điều khiển nối tiếp;
• Phần thân khung có kích thước biến đổi chứa đựng thông tin đặc trưng về
kiểu khung;
• Chuỗi khiểm tra khung (FCS) chứa một CRC 32bit của IEEE

17


• Việc nhận biết 4 trường địa chỉ trong khuôn dạng khung MAC rất quan
trọng. Những trường này được sử dụng để xác định BSS (BSS-ID), địa chỉ
nguồn, địa chỉ đích, địa chỉ nơi nhận, địa chỉ nơi thu.
2.2.1.5 Cấu trúc MAC
Cấu trúc MAC (hình 4.5) cung cấp chức năng kết hợp điểm (PCF) thông qua
các chức năng kết hợp phân bố (DCF). Phương pháp truy cập cơ bản của MAC
theo chuần IEEE 802.11 là một DCF sử dụng đa truy nhập có cảm nhận đường
truyền với khả năng tránh lỗi (CMSA/CA). DCF được thực hiện trong tất cả các
STA, sử dụng cho cả IBSS và cơ sở hạ tầng của cấu hình mạng. IEEE 802.11
MAC có thể hợp nhất một một phương pháp truy cập gọi là PCF, chỉ được sử
dụng trong cơ sở hạ tầng của cấu hình mạng. PCF cho biết sự mở rộng của hàm
MAC và cung cấp trễ đường truyền thấp hơn để hỗ trợ các dịch vụ giới hạn về
thời gian.

Hình 2.4 Định dạng khung MAC

Hình 2.5 Cấu trúc MAC

18


Phương pháp truy cập căn bản: DCF
Giao thức truy cập đường truyền cơ bản (DCF) cho phép chia sẻ tài nguyên
giữa các STA thông qua việc sử dụng CSMA/CA. Trong giao thức này, trước khi
truyền, STA sẽ biết được trạng thái đường truyền. Nếu như đường truyền rỗi trong
khoảng thời gian xác định, gọi là không gian phân bố liên khung (DIFS), STA
thực hiện sự phân bổ dữ liệu của nó. Nói cách khác nếu đường truyền bận vì STA
khác đang phát, thì nó sẽ dừng quá trinh truyền và sau đó thực hiện giải thuật
backoff trong của sổ tranh chấp (CW). Việc thực hiện này của giao thức
CSMA/CA được phác thảo trong hình 2.6

Hình 2.6 Giao thức CSMA
Cơ chế backoff sử dụng trong DCF là riêng biệt và thời gian của một DIFS
được chia thành các khe thời gian, khoảng thời gian phụ thuộc vào môi trường vật
lý được sử dụng (cố định theo một phương pháp mà trạm có thể phát hiện ra sự
truyền tin của trạm khác). Thuật toán backoff dựa theo sự chuyển đổi số mũ nhị
phân: với mỗi quá trình truyền, giá trị của khoảng thời gian giữa hai lần truyền tin
được tạo ra là ngẫu nhiên, biến đổi trong khoảng (0,CW). Giá trị CW phụ thuộc
vào số lần gói tin được truyền đi, sự truyền tin đầu tiên nó sẽ tạo ra giá trị CWmin
(cửa sổ tranh chấp tối thiểu) và được liên tiếp tăng lên tới giá trị cực đại CWmax,
như trong hình 2.7. Trong ví dụ này CWmin là 7 và CWmax là 63. Giá trị của hai
tham số này phụ thuộc vào lớp vật lý đã được định nghĩa trong chuẩn.

19


Hình 2.7 ví dụ về sự tăng theo luật số mũ của CW.
Thuật toán số mũ backoff được kích hoạt mỗi khi một trong các lí do sau
xuất hiện:
• Khi STA nhận thấy đường truyền bận;
• Sau mỗi quá trình truyền;
• Sau mỗi quá trình chuyển tiếp;
Khi nhận thành công một khung, giao thức MAC IEEE 802.11 yêu cầu nơi
nhận phát đi bản tin ACK để chứng thực (hình 2.8). Vì vậy một khung ACK sẽ
được truyền bởi bất cứ tram đích nào khi nó nhận thành công một khung truyền
đơn điểm (unicas), tuy nhiên trạm đích sẽ không gửi lại ACK nếu như nó nhận
được bản tin quảng bá từ nơi gửi.
Trên thực tế cơ chế cảm nhận đường truyền ảo đạt được bởi việc phân phối
thông tin sắp sử dụng đường truyền. Việc trao đổi các khung yêu cầu gửi (RTS)
và xoá yêu cầu gửi (CTS) trước khi truyền khung dữ liệu thực sự là một cách
thông tin chiếm dụng đường truyền. Khung RTS và CTS chứa các thông tin về
trường địa chỉ ID, nó liên quan tới đường truyền dự trữ để truyền khung dữ liệu
thực sự và khung ACK gửi lại. Tất cả các STA kể cả STA nguồn (phát bản tin
RTS) và STA đích (phát bản tin CTS) đều được biết sự chiếm dữ đường truyền.

20


Hình 2.8 CSMA/CA +ACK
Cuối cùng, cơ chế cảm nhận đường truyền ảo được sử dụng trong véc tơ
định vị mạng (NAV). NAV duy trì một sự dự đoán trước đường truyền dựa trên
khoảng thời gian được xác nhận trong khung RTS/CTS trước khi truyền dữ liệu
thực sự. Vì thế các STA nhận một khung hợp lệ sẽ cập nhật NAVcủa chúng với
các thông tin nhận được về trường ID. Bằng cách này, STA sẽ lưu trữ các thông
tin về đường truyền và thông tin về lớp vật lý. Cũng giống như thông tin được
chứa trong khung ACK và được sử dụng khi dữ liệu bị phân đoạn (hình 2.9).
Các khung RTS/CTS luôn ngắn hơn các khung khác là cơ chế để giảm bớt
tranh chấp. Điều này sẽ chỉ đúng nếu dữ liệu dài hơn RTS/CTS. Trong trường hợp
khác, nó có thể truyền dữ liệu mà không cần truyền RTS/CTS dưới sự điều khiển
một tham số gọi là ngưỡng RTS.
Trong hình 2.9, short interframe space (SIFS) là một trong bốn khung rỗng
có thể (IMS), nó được mô tả như sau:
• SIFS là khoảng thời gian ngắn nhất, được mượn để phân chia sự truyền
thuộc về một giao tiếp đơn (RTS-CTS hoặc DATA-ACK) . Giá trị này là
cố định và được tính theo cách mà trạm phát có thể chuyển sang chế độ
nhận và có khả năng giải mã các khung đầu vào.
• PCF IFS (PIFS) được sử dụng bởi AP để gia tăng khả năng truy nhập tới
đường truyền trước tất cả các trạm khác. Giá trị của nó được tính toán bởi
SIFS cộng với một khe thời gian.

21


• IFS phân bố (DIFS) là thời gian sử dụng của một STA khi khởi động một
quá trình truyền mới. Giá trị của nó được tính bởi PIFS cộng với một khe
thời gian.
• IFS mở rộng (EIFS) là IFS dài nhất được sử dụng bởi một STA nhận một
khung có khoảng thời gian không được xác nhận. Việc này sẽ ngăn chặn
sự đụng độ giữa các STA không nhận được thông tin RTS/CTS.

Hình 2.9 quá trình hạn chế đường truyền.
PCF tuỳ chọn
Tuỳ chọn PCF được thực hiện để cung cấp sự truyền dẫn khung không chanh
chấp do đó hỗ trợ các dịch vụ giới hạn thời gian như truyền dữ liệu và thoại không
đồng bộ. Cơ chế này dựa trên point coordinator (PC) với quyền ưu tiên cao hơn các
STA khác. Nếu muốn truyền, nó phải đợi một khoảng thời gian PIFS ngắn hơn
DIFS. Các STA khác phải tuân theo những quy tắc truy nhập đường truyền của PCF
bởi việc thiết lập NAV của chúng tại thời điểm bắt đầu chu kỳ không chanh chấp
(CFP). Các tính chất hoạt động của PCF giống như tất cả STA khác là có khả năng
hoạt động đúng đắn trong một BSS cụ thể. Và việc truy cập điểm tới BSS có khả
năng nhận tất cả các khung gửi dưới sự điều khiển của PCF. Nó cũng là lựa chọn
cho một STA để có thể đáp ứng tuần tự chanh chấp (CF-poll) nhận được từ một PC.
Một STA mà có thể đáp ứng các CF được tham chiếu đến các CF và có thể yêu cầu
sắp xếp bởi một PC tích cực. CF-sắp xếp của các STA và một PC không sử dụng
RTS/CTS trong CPF. Khi được sắp xếp bởi PC, một CP-pollable của STA chỉ có
thể truyền duy nhất một đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDU) tới bất kỳ nơi nào (
22


không cứ chỉ trong PC) và có thể đi kềm với thông tin về khung đã nhận được từ
một PC đang sử dụng liên quan tới dữ liệu khung. Hình 2.10 mô tả rõ quá trình này.
Điều quan trọng cần chú ý ở đây là CFP là biến và kết thúc với một khung CF-
end truyền bởi AP.

Hình 2.10 phương thức truy cập PCF.
2.2.1.6 Khả năng kết hợp
Trước khi một STA được cho phép gửi một dữ liệu thông báo qua một AP,
nó sẽ liên hệ với AP đó. Dịch vụ này cần thiết sau khi STA được bật lên và khi
vào vùng BSS.
STA cần có thông tin đồng bộ hoá từ AP (hoặc từ các STA khác trong một
số trường hợp đặc biệt) liên quan đến dịch vụ kết hợp. Để thu nhận thông tin đồng
bộ hoá này, STA sẽ kiểm tra tất cả các kênh bởi một hay nhiều cách sau (phu
thuộc vào giá trị của tham số của chế độ quét):
• Quét bị động, STA sẽ quét những tín hiệu báo hiệu để tập hợp thông tin
đồng bộ hoá và để hiểu thông tin báo hiệu đó đến từ một BSS hay từ một
IBSS.
• Quét tích cực, STA sẽ truyền nhưng khung tham dò chứa thông tin tập
hợp các dịch vụ mong muốn (SS-ID) và đợi một thông tin trả lời từ các
BSS trong vùng của nó. Sự đáp lại thông tin của khung thăm dò được gửi
từ AP của một BSS hay từ một STA mà tại đó phát đi thông tin báo hiệu
cuối cùng trong một IBSS.
23


Nói chung các khung báo hiệu và khung thăm dò chứa đựng thông tin để kết
nối một mạng mới. Sau đó STA chọn BSS (mà BSS đóthoả mãn yêu cầu về SS-
ID) và gửi bản tin yêu cầu kết hợp (nhờ việc đặt giá trị tương ứng trong trường
điều khiển của khung MAC) để lựa chọn BSS và đợi khung thông tin trả lời tương
ứng. Nếu không có BSS nào thoả mãn những yêu cầu đó, STA phải khởi động
một IBSS với những tính chất của chính STA đó. Hình 2.11 đưa ra một ví dụ về
quét tích cực của một ESS.
Hai chức năng khác có thể được kéo theo đó là tập hợp và phân tách. Sự hợp
nhất lại có thể được đưa ra nếu một STA muốn di chuyển từ AP này sang AP khác
hoặc nếu một STA muốn thay đổi những thuộc tính tập hợp trong khi nó đã hợp
nhất với cùng một AP như thế. Dịch vụ phân tách được đưa ra khi một kết hợp bị
huỷ bỏ.

Hình 2.11 Ví dụ về quá trình tập hợp thành một BSS.

2.2.1.7 Chứng thực và bảo mật
IEEE 802.11 cung cấp khả năng điều khiển truy nhập mạng LAN thông qua
chức năng chứng thực. Khả năng này được cung cấp bởi một STA để nhận biết sự
truyền thông của nó tới các STA khác trong một BSS hay IBSS.
Có hai phương thức chứng thực:
Chứng thực hệ thống mở: là kỹ thuật mặc định. Một khung truyền bởi STA
sẽ cần đến dịch vụ chứng thực, và một khung mang thông tin trả lời sẽ được

24


truyền từ một STA có liên quan. Đây chính là kết quả của quá trình chứng thực.
Nếu quá trình thành công thì các STA đã giao tiếp với nhau sẽ được xác nhận.
Chứng nhận chia sẻ mã dùng chung. Đây là kỹ thuật an toàn nhất. Nó bao
gồm một tập hợp các quá trình thực hiện sử dụng chung một chìa khoá bí mật
thông qua một kênh an toàn khác với các quá trình đã được sử dụng bởi IEEE
802.11.
Chia sẻ mã xác nhận là yêu cầu sử dụng của cơ chế WEP. STA sử dụng giải
thuật WEP để tạo ra sự trao đổi thông tin một cách bảo mật. Nó mượn một từ mã
bí mật 40 bít và chỉ mã hoá dung lượng tối đa của khung dữ liệu. WEP sử dụng
giải thuật phân chia (RC4) từ an toàn dữ liệu RSA.
2.2.1.8 Phân đoạn
Quá trình phân chia của một MSDU thành các khung thông tin MAC nhỏ
hơn, MPDUs được gọi là phân mảnh. Quá trình phân đoạn tạo ra các MPDU
ngắn hơn chiều dài thực của MDSU để tăng thêm sự tin cậy và như vậy sẽ làm
giảm sự chuyển tiếp thông tin như đã nêu ra ở trên trong trường hợp giới hạn kênh
tiếp nhận có khả năng dài hơn khung thông tin.
Các MPDU là kết quả từ việc phân chia của một MSDU được gửi đi một
cách độc lập, mỗi một MPDU sẽ được nhận biết (hình 2.12). STA phát không
được phép truyền các khung thông tin mới tới khi một trong các điều kiện sau đây
xảy ra:
• Nó nhận được một ACK
• Nó quyết định rằng khung thông tin đã truyền được truyền lại quá nhiều lần
và sau đó nó loại bỏ toàn bộ khung.
2.2.1.9 Cơ chế đồng bộ
Để đảm bảo đồng bộ giữa các STA khác nhau trong cùng một BSS, một AP
sẽ truyền một bản tin báo hiệu nơi mà thời gian nhận định là thời gian thực. Việc
này ngăn chặn sự mất đồng bộ của các STA. Bản tin báo hiệu chỉ bị trễ nếu một
trạm đang truyền dữ liệu.

25


2.2.1.10 Di động
STA có thể thay đổi nơi nó kết nối là các BSS bằng cách sử dụng quá trình
quét tích cực hay thụ động và chức năng hợp nhất. Trên thực tế một STA được kết
nối đến một BSS, nếu nó thấy chất lượng kết nối kém thì nó sẽ kiểm tra môi
trường truyền dẫn để tìm ra một kết nối tin cậy hơn. Nếu như việc tìm kiếm thành
công nó có thể quyết định kết nối kéo theo yêu cầu tập gộp thành một AP mới.
Nếu bản tin trả lời là thành công, STA sẽ kèm theo một AP mới với dạng DS.
Thông thường AP cũ được thông báo nhờ DS. Hay nói một cách khác nếu bản tin
trả lời thất bại, STA sẽ cố gắng tìm kiếm một BSS mới.

Hình 2.12 Quá trình truyền với sự phân tách khung thông tin.
2.2.1.11 Khả năng lưu trữ
Trong một cơ sở hạ tầng mạng, AP là trung tâm của hệ thống quản lý. Nếu
một STA muốn ngừng chuyển mạch vô tuyến vào một thời điểm nào đó, nó sẽ
cảnh báo AP thông qua trường điều khiển trong khung. Trong trường hợp này, AP
sẽ lưu trữ tạm thời các khung vào các STA trong chế độ tiết kiệm năng lượng (PS)
và sau đó, trong suốt quá trình truyền của bản tin báo hiệu, AP sẽ truyền một bản
đồ chỉ thi tuyến truyền (TIM) chứa thông tin định vị về các STA có bộ đệm
khung.
Vì vậy, STA sẽ nghe ngóng bản tin báo hiệu sau khi chúng được gửi đi. Nếu
như có một vài khung có bộ đệm, chúng sẽ yêu cầu một gói tin từ AP với một
khung có mức độ ưu tiên (PS-poll) và kiểm tra sự sắp xếp về quá trình nhận dữ
liệu. Nếu không có những khung có bộ đệm, các STA sẽ trở lại trạng thái không
hoạt động. Đây là trường hợp truyền đơn điểm.

26


Trong trường hợp khác, trong việc truyền thông tin đa điểm/ quảng bá, một
TIM đặc biệt gọi là TIM phân phối (DTIM) gồm nhiều TIM sau khi AP truyền đi
những gói quảng bá. Cơ chế PS được chỉ rõ trong hình 2.13
Trong chế độ ad hoc, mỗi STA có thể truyền một khung báo hiệu. Sau mỗi
khoảng thời gian giữa hai bản tin, mỗi STA sẽ canh tranh để truyền những bản tin
báo hiệu với thuật toán backoff. Chỉ có một STA được truyền và các STA khác sẽ
huỷ bỏ bản tin báo hiệu của chúng và tự điều chỉnh thời gian so với thời gian chứa
trong bản tin báo hiệu được truyền.
Cơ chế PS giống như đã mô tả ở phần trướcviệc mô tả sớm hơn, nhưng trong
trường hợp nàymột TIM đặc biệt được sử dụng, goi là TIM ad hoc (ATIM).
ATIM được truyền trong cửa sổ ATIM, trong tất cả các trạm bao gồm cả quá trình
thực hiện trong PS. Các ATIM là những khung truyền đơn điểm được báo nhận
bởi trạm thu. Sau quá trình này trạm nhận phải được đưa vào trạng thái kích hoạt
và được thông báo trên toàn mạng. Cơ chế được mô tả trong hình 4.14

Hình 2.13 Cơ chế PS trong một cơ sơ hạ tầng BSS

Hình 2.14 Cơ chế PS trong một mạng Ad hoc
27


2.2.1.12 Khả năng hỗ trợ
Cả trong chuẩn IEEE 802.11 và những chuẩn mở rộng của nó( IEEE 802.11a
và IEEE 802.11b), ở đó cung cấp các khả năng truyền dữ liệu tại các tốc độ bít
khác nhau. Để hỗ trợ cho tuỳ chọn này, một tập hợp những tốc độ cơ bản và các
tiến trình thao tác đã được định nghĩa. Tất cả các khung điều khiển đều tồn tại ở
các tốc độ cơ bản nhất định trong khi đó dữ liệu được trao đổi giữa các STA ở
những tốc độ cao hơn khi chúng được hỗ trợ bởi các quá trình này.

2.3 HIPERLAN-2
2.3.1 Giới thiệu
Phần này đưa ra một cách tổng quan của chuẩn ETSI BRAN HIPERLAN,
đặc biệt là phần 2[9]. Sự mô tả ngắn gọn của mô hình kiến trúc và giao thức của
hệ thống được cung cấp, sau đó tập trung tìm hiểu sâu về lớp MAC và lớp điều
khiển kết nối dữ liệu DLC.

2.3.2 Cấu trúc chung của HIPERLAN
Nhóm BRAN chủ yếu có 4 tiêu chuẩn khác nhau. Một cách tóm tắt, chúng ta
cho rằng ở đây chuẩn loại 1 của HIPERLAN cung cấp một mạng WLAN tốc độ
cao, và chuẩn loại 2 của HIPERLAN được ứng dụng để thiết lập truy cập nhanh
tới mạng cơ sở IP, UMTS và ATM. Hình 2.15 chỉ rõ điều này.

Hình 2.15 Nhóm BRAN

28


Cấu trúc giao thức của HIPERLAN có một vài điểm khác nhau giữa loại 1
và loại 2. HIPERLAN loại 1 cung cấp một phương pháp truy cập gọi là sự nhượng
bộ- trong quá trình truy cập song song cùng mức ưu tiên (EY-NPMA) mà nó được
hình thành từ một CSMA/CA với 3 thủ tục: giải pháp quyền ưu tiên, loại bỏ và
khả năng thực thi.
Chồng giao thức của ETSI BRAN HIPERLAN-2 bao gồm 2 lớp, mỗi lớp
trong số chúng phân chia thành các vùng sử dụng và lớp điều khiển sử dụng (hình
2.16). Phần sử dụng bao gồm các hàm liên quan đến sự truyền dữ liệu qua các kết
nối, trong khi chức năng điều khiển bao gồm các hàm liên quan tới quá trình điều
khiển, thiết lập, giải phóng và thay đổi kết nối.

Hình 2.16 Kiểu giao thức sử dụng trong HIPERLAN-2.
Ba lớp cơ bản của mạng HIPERLAN loại 2 là PHY, DLC và lớp quy tụ
(LC)- một phần của DLC.
Lớp PHY cung cấp một chức năng truyền dữ liệu cơ bản bằng phương pháp
modem với băng thông dải gốc và một phần RF. Khuôn dạng truyền trong lớp vật
lý với phần tiêu đề và phần dữ liệu. Phương pháp điều chế được chọn cho lớp vật
lý là OFDM. OFDM được chọn vì nó đáp ứng tốt trên phân kênh tốc độ cao.

29


Lớp DCL gồm có điều khiển lỗi (EC), điều khiển kết nối vô tuyến (RCL) và
chức năng MAC. Lớp DCL được phân chia thành dữ liệu và chức năng điều
khiển. Phần chuyên chở dữ liệu người dùng điều khiển gói dữ liệu tới từ điểm truy
cập dịch vụ người dùng của các lớp cao hơn (U-SAP). Phần chuyên chở dữ liệu
người dùng cũng chứa EC -EC thực hiện một nghi thức yêu cầu lặp lại tự động
(ARQ). DLC là giao thức kết nối định hướng và mỗi kết nối DLC một EC riêng
biệt được tạo ra. Việc này cho phép thưc hiện điều khiển lỗi cho các kết nối khác
nhau ( phụ thuộc vào lớp dịch vụ. Phần điều khiển chứa chức năng RLC, chức
năng này cung cấp một dịch vụ chuyên chở tới điều khiển kết nối DLC (DCC),
điều khiển môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến (RRC), và chức năng điều khiển
tập gộp (ACF).
Cuối cùng CL cũng được phân chia vào trong phần dữ liệu truyền và phần
điều khiển. Phần dữ liệu truyền cung cấp sự thích nghi của dữ liệu người dùng và
khuôn dang lớp (DLC-SDU). Nếu giao thức mạng lớp trên cao hơn giao thức
mạng lớp ATM thì nó cũng sẽ chứa chức năng phân chia từng đoạn và kết hợp
(SAR) giúp chuyển đổi các gói tin lớp cao hơn (SDUs) với độ dài biến đổi thành
các gói có độ dài cố định được sử dụng trong DLC. Chức năng SAR là một phần
quan trọng của CL vì nó có thể tạo ra sự tương thích và khả năng thực hiện giữa
DLC và lớp PHY mà không phụ thuộc vào sự cố định của mạng HIPERLAN-2.
Phần điều khiển của CL có thể sử dụng để điều khiển các chức năng trong DLC (
ví dụ như khi thay đổi các tham số CL tại thời gian hợp nhất).

2.3.3 Cấu trúc hệ thống HIPERLAN-2
Hệ thống cấu trúc theo kiểu tập trung (CM) mặc dù kết nối giữa hai hoặc
nhiều tổng đài lưu động như hình 2.17. Trên thực tế, kiểu kết nối trực tiếp (DM)
có thể được thiết lập giữa hai hay nhiều tổng đài lưu động giúp chúng có khả năng
trao đổi thông tin trực tiếp.
Hai thành phần chính trong hệ thống tập trung này đó là:
• Thiết bị đầu cuối di động (MT): có khả năng kết nối tới các thiết bị khác
nếu cần, và tới những tài nguyên ngoài mạng.

30


• AP: có thể kết hợp với các MT khác trong vùng của nó và điều khiển một
hay nhiều sector. Mô hình giao thức của nó khác với giao thức của các MT
với MAC và RLC khác nhau.

2.3.4 Đặc tính cơ bản của hệ thống
Một số đặc tính cơ bản của hệ thống HIPERLAN-2 được mô tả trong bảng
2.3. Sự hợp nhất của HIPERLAN thành một trong những mạng cố định nhờ có
mặt của CL, nó được cấu tạo từ phần chung (CP). CP giúp phân chia thành từng
đoạn và hợp nhất theo từng lớp mạng, và dịch vụ (SSCS).
Trong phần này mô hình tham khảo giao thức HIPERLAN được khảo sát chi
tiết hơn.

Hình2.17 Cấu trúc tập trung mạng HIPERLAN-2

Bảng2.3 Tính năng cơ bản của HIPERLAN-2

31


2.3.5 Lớp vật lý
Khuôn dạng khung truyền cơ bản trên lớp vật lý là một burst bao gồm phần
tiêu đề và phần dữ liệu (nơi mà DLC-SDU được truyền đi). Như đã nhắc đến, lớp
vật lý của HIPERLAN được điều chế OFDM và những đặc điểm chính của nó
được tổng kết trong bảng 2.4.

Bảng2.4 Thông số lớp PHY
2.3.6 Lớp DCL
Lớp DCL là sự liên kết lơgic giữa một AP và các MT hợp nhất của nó. Lớp
DCL thực hiện dịch vụ liên quan đến các nhân tố như đặc tính của mỗi kết nối
(QoS), chất lượng kênh truyền, số lượng thiết bị đầu cuối và việc chia sẻ tài
nguyên với mạng truy cập khác trong cùng một vùng. DCL hoạt động trong một
kết nối cơ bản, và cung cấp những tính năng của nó để duy trì QoS trong kênh ảo
cơ bản. Điều này phụ thuộc vào kiểu dịch vụ được yêu cầu, chất lượng kênh, dung
lượng và cách sử dụng. Lớp DLC có thể bổ xung các trạng thái khác nha như: sửa
lỗi phía trước (FEC), ARQ, điều khiển luồng để tối ưu hoá dịch vụ cung cấp và
bảo trì QoS.
Hai khái niệm chính của lớp DCL đó là kênh logic và kênh vận chuyển.
Một kênh logic là giới hạn chung cho bất kỳ luồng dữ liệu nào. Một tập hợp
những kiểu kênh lôgic được định nghĩa cho nhiều loại dữ liệu theo yêu cầu bởi
lớp DCL. Mỗi kiểu kênh logic được định nghĩa bởi kiểu thông tin mà nó vận
chuyển và ý nghĩa của các giá trị trong bản tin tương ứng. Kênh logic có thể được
32


nhìn nhận như những kết nối logic giữa những thực thể logic, và vì vậy những
kênh logic được sử dụng khi có nội dung của bản tin thông báo tham chiếu tới.
Tên của kênh logic bao gồm 4 kí tự. Lớp DCL của HIPERLAN-2 định nghĩa các
kệnh logic sau:
1. Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): nó vận chuyển thông tin kênh
điều khiển quảng bá liên quan tới toàn bộ các tế bào vô tuyến.
2. Kênh điều khiển khung (FCCH): dành cho tuyến xuống, nó mô tả cấu
trúc khung MAC. Cấu trúc này được đưa ra bởi resuorce grant messages (RGs).
3. Kênh phản hồi truy cập ngẫu nhiên (RFCH): dành cho tuyến xuống,
nó đưa ra thông tin về các MT ( mà các MT này đã sử dụng RCH trong khung
MAC trước đó) và kết quả truy cập của chúng. Nó được truyền một lần trên một
khung MAC trong một sector.
4. Kênh quảng bá RLC (RBCH): dành cho tuyến xuống, nó vận chuyển
thông tin điều khiển quảng bá liên quan tới toàn bộ tế bào radio. Thông tin được
truyền bởi RBCH được phân loại như sau:
• Bản tin RLC quảng bá;
• Gán MAC-ID cho một không kết hợp;
• Thông tin ID lớp hội tụ;
• Mã hoá.
RBCH chỉ được truyền khi thật sự cần thiết.
5. Kênh điều khiển dành riêng (DCCH): truyền bản tin RLC trong quá
trình kết nối lên trên trực tiếp. Một DCCH được thiết lập tuyệt đối trong thời gian
hợp nhất của một MT.
6. Kênh quảng bá người dùng (UBCH): dành cho tuyến xuống, nó
truyền dữ liệu quảng bá từ CL. UBCH được truyền trong quá trình phát lặp hay
không xác định kiểu và có thể kết hợphoặc phân tách thành các LCCH.
7. Kênh đa người dùng (UMCH): dành cho tuyến xuống, được dùng để
truyền dữ liệu người dùng theo phương pháp điểm-đa điểm. UMCH được truyền
trong chế độ không báo nhận.

33


8. Kênh dữ liệu người dùng (UDCH): thực hiện truyền dữ liệu hai chiều,
nó được sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa các AP và các MT trong CM hoặc giữa
các MT trong DM. UDCH có thể kết hợp hoặc không kết hợp thành các LCCH.
9. Kênh điều khiển kết nối (LCCH): thực hiện truyền dữ liệu hai chiều,
nó được dùng để thay đổi thông tin phản hồi ARQ và loại bỏ bản tin cả trong CM
và DM. LCCH cũng được sử dụng để truyền những thông báo yêu cầu tài nguyên
(RRs) theo tuyến lên (chỉ trong CM) và những thông báo loại bỏ cho một UBCH
sử dụng kiểu phát lặp. Các LCCH có hoặc không thể kết hợp với các
UDCH/UBCH.
10. Kênh điều khiển hợp nhất (ASCH): dành cho tuyến lên, trong trường
hợp này các MT không thể hợp nhất thành một AP sẽ truyền một thông tin hợp
nhất mới và yêu cầu một handover
Những kênh logic được hình thành trong các kênh vận chuyển khác nhau.
Những kênh chuyên trở này đưa ra các yếu tố cơ bản cho việc xây dựng các đơn
vị dữ liệu giao thức (PDU) và mô tả khuông dạng của các bản tin (độ dài, các
tham số mô tả tương ứng). Tuy nhiên nội dung của bản tin thông báo và các tham
số của nó tuỳ thuộc vào các kênh logic. Các kênh vận chuyển được đặt tên và
đươc viết tắt với ba kí tự. Sau đây là các kênh chuyên trở được định nghĩa trong
lớp DCL:
1. Kênh quảng bá (BCH): dành cho tuyến xuống, nó chứa 15 byte
thông tin về tế bào radio như một sự nhận diện của AP và mức ưu tiên
truyền hiện thời của nó.
2. Kênh khung (FCH): dành cho tuyến xuống, độ dài của kênh là
bội số của 27 octet. Nó chứa sự mô tả cách tài nguyên được cấp phát và có
thể cũng chứa thông tin về phần khung rỗng.
3. Kênh phản hồi truy nhập (ACH): dành cho tuyến xuống, chiều
dài của nó là 9 octet. Nó chứa thông tin về yêu cầu truy nhập của các RCH
trước đó.
4. Kênh vận chuyển dài (LCH): là kênh kết nối hai chiều, chiều
dài của nó là 54 octet. Nó được dùng để truyền DLC user PDUs ( U-PDUs
của 54 byte với 48 byte trong tải).

34


5. Kênh vận chuyển ngắn (SCH): kết nối hai chiều, chiều dài của
kênh là 9 octet. Nó được sử dụng để thay đổi DCL điều khiển các PDU (9
byte C-PDU).
6. Kênh ngẫu nhiên (RCH): dành cho tuyến xuống, độ dài 9 octet.
Nó được sử dụng để gửi các thông tin điều khiển khi không có SCH nào
được cấp. Nó mang dữ liệu RRs cũng như ASCH và DCCH.
Hình 2.18-2.20 cho thấy bản đồ sự chuyển đổi của những kênh logic thành
những kênh vận chuyển trong kiểu tập trung và kiểu trực tiếp.

Hình 2.18 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh vận chuyển trong tuyến xuống.

Hình 2.19 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh vận chuyển trong tuyến lên.

Hình 2.20 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh vận chuyển trong kết nối trực
tiếp.

35


2.3.6.1 Lớp MAC
Giao thức MAC dựa trên cơ sở TDMA/TDD và các khung cho biết một chu
kỳ lặp lại của 2ms. Các AP điều khiển phân phối tài nguyên và hầu như xác định
rõ nếu hai MT có thể trao đổi thông tin trực tiếp. Một AP cần biết trạng thái bộ
đệm của mình và các bộ đệm khác bên trong các MT và việc phân phối tài nguyên
mà RG đã vận chuyển. Các MT có thể yêu cầu tài nguyên, (thuật ngữ là dung
lượng truyền), và sử dụng RRs (nơi có sự nhận định về trạng thái những bộ đệm
AP). Việc chọn lựa này các MT có thể yêu cầu dung lượng cố định trên nhiều
khung.
2.3.6.2 Thao tác MAC
Giao thức MAC kéo theo những yếu tố sau:
• Một bộ lập lịch, tập trung bên trong AP giúp xác định sự hợp
thành của khung MAC. Nó tuân theo các quy tắc của mỗi kênh chuyên
chở mà nó quản lý. Để xắp xếp hình thành khung, nó sử dụng các thông
tin có trong RRs( mà các RR này được truyền bởi MT) và trạng thái của
bộ đệm truyền dẫn tuyến xuống.
• Một tiến trình trong Aps và trong MTs( nhận và truyền PDUs
theo khung MAC) được định nghĩa bởi AP.
• Một tiến trình chuyển đổi những kênh logic thành những kênh
chuyên chở.
• Những thực thể MAC trao đổi thông tin điều khiển giống như
trong FCCH và yêu cầu tài nguyên hay sự phản hồi cho kênh chanh chấp.
Giao thức MAC cung cấp sự nhận biết lỗi đặc biệt trong quá trình kết nối lên
trên với các RRs và việc loại bỏ các PDU. Sự nhận biết này gồm các trường hai
bit. Bít đầu tiên (được gọi là bit chứa lí do lỗi ) chứa tổng số lỗi bên trong các
BCH và FCH hay LCH. Bit thứ hai (gọi là bit chất lượng kênh truyền) chứa chất
lượng toàn bộ kênh truyền.

36


Thao tác AP MAC
Một trong các quá trình thực hiện truyền thông tin từ các AP là việc tính toán
sự hợp thành khung; các kênh BCH, FCH và ACH cũng được chuẩn bị và được
truyền. Chúng có khả năng truyền ( với tuyến xuống), nhận và sử lý các PDU tới
từ các MT chấp nhận kết nối hiện thời và sự hợp thành khung (với tuyến lên). Quá
trình này được thực hiện cả trong CM và DM (thực tế thì AP cũng có thể được
kéo theo trong quá trình kết nối trực tiếp). Cuối cùng các AP nhận và sử lý các
PDU được truyền bởi các MT trong RCH và các ACH đáp ứng.
Thao tác MT MAC
Các MT nhận và sử lý BCH và FCH, và có khả năng ước lượng cấu khung
hiện thời. Chúng cũng có khả năng truyền (trong quá trình truyền xuống dưới),
nhận, sử lý các PDU tới từ các MT chấp nhận kết nối hiện thời và sự hợp thành
khung (trong quá trình truyền lên trên) theo quy luật. Quá trình này được thực
hiện trong cả CM và DM. Cuối cùng chúng có thể truy nhập tới RCH, kết cấu
khung và ACH.
2.3.6.3 Khung MAC
Cấu trúc khung MAC được chỉ trong hình 2.21. Hai hay nhiều hơn STA kết
nối trực tiếp ở bất kì đâu, dữ liệu của chúng phải được truyền trong pha kiên kết
trực tiếp (DIL) mà nó sẽ hình thành. Chúng ta chú ý rằng khoảng thời gian của
BCH cố định trong khi những kênh khác thì thời gian sống được đáp ứng động
bởi sự phụ thuộc của AP vào tình trạng kênh truyền.

Hình 2.21 cấu trúc khung MAC cơ bản

37


2.3.6.4 Địa chỉ MAC
Mỗi MT có sự liên hệ với MAC-ID, đây là địa chỉ duy nhất cho một AP và
được gán tại thời điểm hợp nhất. MAC-ID được mã hoá với 8 bit, giá trị 0 và 254-
255 được dự trữ cho mục đích đặc biệt.
Cũng giống như trong MT, mỗi kết nối cũng được định địa chỉ với một kết
nối DLC-ID, địa chỉ này được mã hoá 6 bit. Trong kiểu tập trung, một DLCC-ID
và MAC-IDs của AP và MT xác định phương thức truyền thông của chúng. Khi
đó trong kiểu trực tiếp DLCC-ID và MAC-IDs của MT thì xác định kết nối của
chúng. Network identifer (NET-ID) xác định APs cùng thuộc một mạng của một
quá trình truyền tin nhất định.
2.3.6.5 Truy cập tới RCH
Mỗi MT quản lý một của sổ tranh chấp CWa, là số lượng sự chuyển tiếp bởi
MT. Quá trình truyền tin đầu tiên, a có giá trị bằng 0. CWa điều khiển sự truy cập
tới RCH và kích thước của nó được tính như sau:

1. Lần truyền đầu tiên: a=0, CWa =n
2. Quá trình truyền: a ≥1, CWa =256 nếu 2a ≥256; CWa = 2a nếu
n< 2a ≤256; CWa = n nếu n ≥ 2a
CWa được tạo bởi giá trị max(2a, n) RCHs, và mỗi giá trị được tăng lên từ 1
đến CWa.Trong quá trình truyền của nó, mỗi MT chọn ngẫu nhiên số r trong
khoảng từ 1 tới CWa và bắt đầu đếm từ r RCHs. MT chỉ có thể truy cập vào r th
RCH. Cuối cùng nếu nó nhận được ACK với hồi tiếp dương, nó sẽ thiết lập lại từ
a tới 0.

2.3.7 Các DCL khác
Hầu hết các dịch vụ DCL được thực hiện bởi RLC và những thực thể EC.
Trong một số trường hợp đặc biệt, RLC thực hiện quyền điều khiển của lớp DCl.
Nó bao gồm 3 nhân tố, mỗi nhân tố có chức năng hoạt động khác nhau. Các thực
thể báo hiệu này là điều khiển kết nối DLC (DCC), RRC và ACF.
Điều khiển kết nối DLC đang được đặc biệt hoá trong quá trình đưa ra báo
hiệu thích hợp cần thiết để thiết lập hoặc huỷ bỏ kết nối. Chức năng thiết lập kết
38


nối bắt đầu khi có yêu cầu, các yêu cầu này được xuất phát từ MT là chủ yếu.
Trong suốt quá trình này, các đặc tính kết nối được sử dụng. Nếu AP chấp nhận
yêu cầu của MT, một bản tin xác nhận được gửi trở lại. DCC cũng hỗ trợ chức
năng báo hiệu giải phóng và khả năng sửa đổi kết nối được thiết lập.
ACF hỗ trợ tất cả các chức năng liên quan tới sự trao đổi thông tin về dung
lượng kết nối và sự kết hợp của MT với AP tương ứng. Nếu MT tìm thấy AP thích
hợp nhất để liên kết (quyết định này dựa vào những phép đo tín hiệu của MT), nó
sẽ yêu cầu một MAC-ID từ AP đó. Quá trình được tiếp tục với sự trao đổi thông
tin trong lớp PHY, lớp quy tụ, chức năng chứng thực và mã hoá. Sự mã hoá bắt
đàu với một chìa khoá trao đổi để đảm bảo an toàn giữa các phần. HIPERLAN-2
hỗ trợ cả hai tiêu chuẩn :mã hoá dữ liệu và giải thuật mã hoá 3-DES. Các yếu tố
như: thủ tục chứng nhận,bản tin tóm lược (MD5), mã xác nhận hasbased
(HMAC), rivest, Shamir, thuật toán Adleman (RSA) cũng được hỗ trợ. Sau khi sự
hợp nhất được hoàn thành, MT sẽ đòi hỏi một hoặc nhiều kết nối người dùng
DLC. Việc phân tách có thể làm theo hai cách: explicitly hay implicitly. Dạng của
nó là MT khởi đầu và xuất hiện khi MT không có yêu cầu giao tiếp từ hệ thống
mạng, đây là một tình trạng đặc biệt sảy ra sau một thời gian dài MT ngừng hoạt
động.
Quá trình điều khiển tài nguyên sóng vô tuyến kéo theo bốn chức năng
chính: handover, lựa chọn tần số động (DFS), MT sống và nguồn nuôi quá trình
sử lý.
Handover chính là MT khởi đầu, nó yêu cầu chất lượng những phép đo của
mối liên kết từ các MT khác để quyết định hoạt động của handover (quá trình
handover được mô tả chi tiết trong mục 4.3.8)
Lựa chọn tần số động là quá trình tự gán các tần số cho mỗi AP trong truyền
thông. Những thủ tục này tính đến cả vấn đề nhiễu từ các AP và những phép đo
MT hợp nhất của chúng.
MT sống cung cấp AP với khả năng cấu hình lại nếu bất kỳ một MT hợp
nhất nào không truyền phát được. Một bộ đệm thời gian có thể được thiết lập để
giới hạn thời gian tạm nghỉ của các MT. Nếu không có sự phản hồi nào từ MT tới
AP, một quá trình phân tách bắt đầu.

39


Nguồn nuôi được sử dụng để xác nhận tín hiệu dành riêng cho quá trình điều
khiển năng lượng truyền và định nghĩa trạng thái nghỉ của MTs
Thực thể điều khiển lỗi của HIPERLAN-2 hỗ trợ ba chế độ hoạt động khác
nhau:
• Chế độ báo nhận.
• Chế độ phát lặp.
• Chế độ không báo nhận.
Chế độ báo nhận cung cấp sự truyền đáng tin cậy sử dụng quá trình chuyển
truyền lại để khắc phục tuyến kết nối chất lượng kém. Sự chuyển tiếp này dựa trên
sự báo nhận từ máy thu. Giao thức ARQ được sử dụng ở đây là sự lặp lại có chọn
lọc (SR) và EC chấp nhận kích thước của cửa sổ truyền sẽ được sử dụng, việc này
tuỳ thuộc vào yêu cầu của mỗi kết nối. Để hỗ trợ QoS cho ứng dụng giới hạn thời
gian (tiếng nói, hình ảnh thời gian thực), EC cũng có thể sử dụng một cơ chế loại
bỏ để loại bỏ LCHs đã quá thời gian sống. Hình 2.22 minh hoạ dữ liệu và điều
khiển luồng trong chế độ báo nhận.

Hình 4.22 Luồng điều khiển và dữ liệu trong kiểu xác nhận.
Chế độ phát lặp cũng cung cấp một quá trình truyền đáng tin cậy bởi việc lặp
lại LCHs. Trong chế độ này, nơi phát sẽ truyền liên tiếp các LCH mới và được
chấp nhận để tạo ra sự lặp lại trong mỗi LCH. Nơi thu không cung cấp bản tin
phản hồi nào. Kiểu phát lặp được sử dụng cho sự truyền của UBCH. Hình 2.23
minh hoạ luồng dữ liệu và điều khiển luồng trong chế độ phát lặp.

40


Hình 2.23 Luồng dữ liệu và luồng điều khiển trong kiểu phát lặp
Cuối cùng, chế độ không báo nhận cung cấp quá trình truyền không tin cậy.
Trong chế độ này, dữ liệu chỉ được truyền từ nơi phát tới nơi thu. Không có điều
khiển phát lại ARQ hoặc thông báo loại bỏ nào được hỗ trợ. Kiểu không xác nhận
được sử dụng cho quá trình truyền của UMCH, DCCH trong LCH, và RBCH
trong LCH, nhưng cũng có thể được sử dụng cho UDCH (UDCH trong một kết
nối nhất định có thể được gửi trong chế độ báo nhận hoặc không báo nhận. Hình
2.24 minh hoạ việc điều khiển luồng và dữ liệu trong chế độ không báo nhận.

Hình 2.24 Luồng dữ liệu và điều khiển trong kiểu không xác nhận
2.3.8 Handover
Khả năng handover được hỗ trợ cho HIPERLAN-2 chính là MT khởi đầu. Tuy
nhiên có một AP-khởi đầu cho handover trong trường hợp một AP muốn giảm tải
của nó để tăng khả năng thực hiện hoặc cho các mục đích khác. Hoạt động này sẽ
không thực hiện nếu MT không đủ dung lượng cho một quá trình handover. MT
handover có thể thức hiện theo 3 cách khác nhau:chuyển giao khu vực, chuyển giao
sóng vô tuyến và chuyển giao mạng.
Chuyển giao khu vực là quá trình xảy ra khi một MT di chuyển từ một sector
này tới sector khác. Điều này có nghĩa là MT làm việc trong một tế bào sectorzised.
MT yêu cầu chuyển giao theo sector cũ. Nếu việc truyền thông giữa sector cũ và

41


MT khả thi, MT sẽ thay đổi tới sector mới; nói một cách khác nó sẽ phải gửi một
yêu cầu cho sector mới và chuyển tới đó. Trong cả hai trường hợp, AP cần phải trả
lời với một bản tin ACK.
Handover radio (intra-IP) yêu cầu một môi trường nhiều bộ phát trên một tế
bào. Nó có thể xuất hiện khi một MT hợp nhất di chuyển từ vùng biên của một AP
truyền (APT) tới vùng biên của một AP khác, khi chúng cùng thuộc một AP. Hệ số
của toàn bộ quá trình tính từ MT khởi đầu và MT thông báo cho AP về hoạt động
handover. Trong trường hợp MT bị trả về vùng cũ, nó vẫn phải thông báo cho AP
hợp nhất. Quá trình truyền thông giữa hai thực thể này được thực hiện thông qua
APT cũ, cho tới khi AP nhận được bản tin về handover. Ngoại trừ bản tin này, MT
phải gửi một yêu cầu để thông tin tới AP đích. Quá trình handover sẽ không kết
thúc cho đến khi MT nhận được thông tin đầy đủ về handover radio.
Handover mạng (inter-AP) là quá trình phức tạp nhất bởi vì nó kéo theo chức
năng lớp cao hơn. Nó xuất hiện trong khi một MT kết hợp di chuyển từ AP này tới
AP khác. Loại handover này về cơ bản giúp hỗ trợ quy trình báo hiệu như handover
radio nhưng cũng bao gồm một cơ chế an toàn để khẳng định MT đó thực sự tạo ra
một handover mạng từ AP cũ thành AP mới. Loại handover này có thể yêu cầu giao
thức báo hiệu đặc biệt ở các lớp cao hơn để duy trì sự hợp nhất với những tính chất
trên và để đảm bảo tận dụng kết nối được thiết lập. Một handover radio và mạng
được minh hoạ trong hình 2.25.

Hình 2.25 Quy trình handover mạng và radio
42


2.3.9 CL
CL có hai chức năng chính. Chức năng đầu tiên đó là thích nghi những yêu
cầu dịch vụ lớp cao hơn tới chức năng của lớp DCL. Chức năng thứ hai là sửa đổi
dữ liệu truyền trong mỗi đơn vị (gói) , vì vậy các thông tin đó được chấp nhận khi
tới các lớp cao hơn hay thấp hơn. Cho đến lúc này có hai kiểu định nghĩa CL. Một
là tế bào cơ sở và được sử dụng cho kết nối với mạng ATM, trong khi gói cơ bản
khác được sử dụng cho kết nối với mạng cố định. Lớp quy tụ được phân chia thành
hai phần chính đó là CP và SSCS. Mục đích chung của các phần này là sẽ phân
chia, hợp nhất những gói đi qua nó và thêm một vài bit dư thừa để tạo sự tương
thích với những khuôn dạng gói của lớp khác. Mỗi lớp con sẽ tạo ra sự thích nghi
trong quá trình truyền tin để giao tiếp với mạng cố định. Cho đến lúc này, chỉ có
giao diện Ethernet được nói rõ.
2.3.10 Hỗ trợ QoS trong HIPERLAN-2
Một vấn đề hết sức quan trọng, trong quá trình mạng hoạt động, mỗi khách
hàng có thể sử dụng mạng vào nhiều kiểu truyền tin khác nhau. Tuy nhiên phương
thức này cần phát triển mỗi ngày cùng với yêu cầu sử dụng dịch vụ tốt hơn. Mỗi
một luồng truyền dẫn khác nhau thì yêu cầu sự nghiên cứu khác nhau, dựa vào dải
thông, thời gian trễ, hoặc tỉ lệ bit lỗi của chúng để ngăn ngừa các dịch vụ không
đáp ứng được. Để giải quyết vấn đề này, những chức năng đặc biệt của
HIPERLAN-2 đưa ra các vấn đề sau:
HIPERLAN-2 hỗ trợ QoS theo nhiều cách khác nhau. Điều này có thể được
tập trung vào ba điểm chính trong kiến trúc HIPERLAN-2 hiện thời.
Đầu tiên, kết nối định hướng tự nhiên của HIPERLAN-2 tạo ra kết nối dễ dàng
để thực hiện trợ giúp cho nhiều kết nối QoS khác nhau. Dữ liệu được truyền giữa
AP và MT ngay sau khi quá trình kết nối hoàn thành. Quá trình này yêu cầu chức
năng báo hiệu mà nó liên quan đến phần điều khiển kết nối người dùng DCL của
RLC. Đa số các kết nối được hỗ trợ là hai chiều và kết nối điểm-điểm. và kết nối
điểm – đa điểm cũng được hỗ trợ trong kết nối đơn hướng từ AP đến MT.
Tính năng chính của hỗ trợ QoS là ánh xạ lên các RLC PDUs. Quá trình này
diễn ra trong suốt quy trình thiết lập kết nối, khi tính chất của mỗi kết nối đang
được thoả thuận giữa AP và MT. DLC cung cấp hai kiểu thiết lập đó là: quy trình

43


thiết lập kết nối người dùng DLC với AP (DUC) và quy trình kết nối MT-người
dùng (DUC). Trong cả hai quy trình này, AP quyết định có hay không thiết lập kết
nối cuối cùng. Ánh xạ của QoS yêu cầu có thể dễ dàng được thực hiện bên trong
khung dữ liệu mang thông tin thiết lập kết nối. Số lượng thuộc tính trao đổi được
giới hạn bởi kích cỡ của LCH.
Điểm cuối cùng của QoS trong hoạt động của HIPERLAN-2 là các khả năng
khác nhau của SSCS. Giả thiết Ethernet SSCS là tiêu chuẩn có thể được sử dụng ở
bên dưới IPv6, những khả năng đó nâng cao hiệu suất của QoS. Điều này có thể đạt
được khi sử dụng quyền ưu tiên của QoS theo chuẩn 802.1( nó được hỗ trợ bởi
Ethernet SSCS). Theo chuẩn này, 8 mức ưu tiên khác nhau được đưa ra. Những
quyền ưu tiên này được ánh xạ tới hàng đợi và thông tin về quyền ưu tiên được
mang ở phần tiêu đề vừa được chèn vào trong khung IEEE 802.3. Tiêu đề này giúp
phân biệt kiểu dữ liệu truyền, trong khi mỗi kiểu được gán một số đặc biệt. AP và
MT sử dụng chuẩn IEEE802.1p trong khi các chuẩn hỗ trợ thông thường là sự phối
hợp tốt nhất.

2.4 MMAC-PC
MMAC-PC thay thế cho hệ thống thông tin truy cập di động đa phương tiện.
Mục đích chính của những hệ thống MMAC là cung cấp truyền tin tốc độ cao của
thông tin đa phương tiện chất lượng cao vào bất kỳ thời điểm nào và tại bất cứ đâu
với sự liên kết tới mạng cáp quang. Vị trí của MMAC được chỉ ra ở hình 2.26

44


Hình 2.26 Vị trí MMAC
Chuẩn này chia MMAC thành 4 phần:
• Truy cập không dây tốc độ cao (outdoor and indoor): đó là các hệ
thống thông tin di động mà có thể truyền lên với tốc độ 30Mbps sử dụng
băng tần 25-/40-/60-GHz và băng thông từ 500 tới 1,000 MHz. Vùng phục
vụ điển hình là không gian công cộng và không gian cục bộ. Chỉ hỗ trợ di
chuyển bằng với tốc độ đi bộ, những thiết bị đầu cuối như PC và những
thiết bị tương tự sẽ được hỗ trợ (với handover).
• Ultra-high-speed WLAN: đây là một mạng WLAN có thể truyền lên
với tốc độ 156Mbps sử dụng băng tần 60GHz với giải thông từ 1 đến
2GHz. Nó có thể được sử dụng cho truyền hình hội nghị chất lượng cao, vì
vậy PC và những trạm làm việc là những thiết bị đầu cuối tiềm năng.
• Mạng truy cập di động băng tần 5GHz. Đây là mạng truy cập không
dây ATM và mạng WLAN Ethernet sử dụng băng tần 5 GHz. Mỗi có thể
truyền lên với tốc độ 25Mbps cho truyền thông tin đa phương tiện. Vùng
phủ sóng dịch vụ xung quanh nơi phát đó là không gian ngoài trời và trong
không gian riêng biệt. Quá trình di động nhỏ và lan trải được cũng sẽ được
45

Tim hieuvemang wlans_wpans_vamangthongtindidong4g

Tim hieuvemang wlans_wpans_vamangthongtindidong4g

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (18)

Viewers also liked

Viewers also liked (10)

Similar to Tim hieuvemang wlans_wpans_vamangthongtindidong4g

Similar to Tim hieuvemang wlans_wpans_vamangthongtindidong4g (20)

Tim hieuvemang wlans_wpans_vamangthongtindidong4g