ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




NGUYỄN VĂN SĨ



WIRELESS LAN - LỚP CON MAC VÀ
BÀI TOÁN ĐÁNH GÍA CƠ CHẾ CSMA/CA


Chuyên ngành : Công nghệ thông tin
Mã số : 1.01.10



LUẬN VĂN THẠC SĨ






NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS VƯƠNG ĐẠO VY

Hà nội - 2004


MỤC LỤC
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN1 KIẾN TRÚC LAN KHễNG DÂY(WLAN). 1
Chƣơng 1 CÁC CẤU TRÚC LIấN KẾT WLAN 1
1.1 Cấu trúcWLAN theo quan điểm Logic 2
1.1.1Chế độ infrastructure 2
1.1.2 Chế độ Ad - Hoc. 2
1.2 Cấu trúc đơn ô và đa ô 2
1.2.1 Đơn ô (single Cell Wireless LAN) 3
1.2.2 Đa ô 3
1.2.3 Chồng lấp cỏc ụ 4
1.2.4 Sự di chuyển giữa cỏc ụ 5
Tóm tắt chƣơng1 5

CHƢƠNG 2 IEEE 802.11-TIấU CHUẨN HOÁ MẠNG KHễNG DÂY 6
2.1 Giao thức CSMA/CA. 6
2.1.1 Cảm nhận môi trường. 7
2.1.2 Cảm nhận súng mang ảo 8
2.1.3 Sự phân đoạn và kết hợp 9
2.2 Tránh xung đột 10
2.2.1 Khoảng khụng gian giữa cỏc khung (IFS- InterFrame Spaces) 10
2.2.2 Thuật toỏn Quay lui mũ nhị phõn 12
2.3 Bài toỏn trạm ẩn 15
2.3.1 Mụ tả trạm ẩn 15

2.3.2 Bắt tay bốn bước RTS/CTS và trạm ẩn trong CSMA/CA 17
2.4 Kiến trỳc lớp MAC 17
2.4.1 Chức năng kết hợp phân bố DCF(Distributed Coordination Function) 19
2.4.2 Chức năng kết hợp điểm PCF (Point Coordination Function) 21
2.4 Cỏc loại khung 22
2.4.1 Các định dạng khung 22
2.4.2 Những định dạng khung chung nhất 26
Tóm tắt chƣơng 2 27

PHẦN 2 BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ CƠ CHẾ CSMA/CA
CHƢƠNG 3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THUẬT TOÁN QUAY LUI (BEB) 28
3.1 Thuật toỏn MILD( Multiplicative Increase and Linear Decrease) 29

3.2 Thuật toỏn LMILD (Linear/Multiplicative Increase and Linear Decrease) 30
3.3 Thuật toỏn Quay lui cảm nhận (Sensing Backoff Algorithm : SBA) 33
Tóm tắt chƣơng 3 37

CHƢƠNG 4 MỘt SỐ VẤN ĐỀ VỀ RTS/CTS 38
4.1 Ảnh hƣởng của ngƣỡng RTS trên IEEE 802.11 38
4.2 Bài toỏn trạm ẩn 41
4.2.1 Ảnh hưởng của nhiễu sóng đối với bắt tay RTS/CTS. 41
4.2.3 Giải quyết bài toỏn trạm ẩn dựa trờn bắt tay RTS-CTS 48
4.2.4 Một số bổ sung cho RTS/CTS của chuẩn IEEE802.11 51
Tóm tắt chƣơng 4 54

CHƢƠNG 5 BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT 56
5.1 IEEE 802.11 ở kịch bản bóo hoà và kịch bản tai hoạ 57
5.1.1 Phõn tớch kịch bản bóo hoà 58
5.1.2. Phõn tớch kịch bản tai hoạ 60
5.2. Cụng trỡnh của Markovian về phõn tớch hiệu suất 62

5.2.1. Mẫu dũng đến trạm Bernouli với khung có kích thước cố định. 63
5.2.2. Mẫu dũng đến trạm Bernoulli với khung cú 2 loại kớch thước 64
5.2.3 .Mẫu dũng đến MMPP tổng hợp với khung có kích thước không đổi 65
5.3. Phân tích hiệu suất ở điều kiện truyền thống kê 67
5.3.1. Mẫu dũng đến trạm Bernoulli với khung có kích thước cố định 68
5.3.2. Mẫu dũng đến trạm Bernoulli với khung có 2 loại kích thước. 70
5.3.3. Mẫu dũng đến trạm Bernoulli với thông báo dài. 71
5.3.4 .Mẫu dũng đến MMPP tổ hợp với khung có kích thước không đổi. 72
5.4 Mụ hỡnh tớch hợp phƣơng thức gói và phƣơng thức dũng chảy 73
5.4.1 Đặt vấn đề và mô tả 73
5.4.2 Mẫu dũng chảy cho các WLAN hoạt động ở chuẩn IEEE 802.11 75
5.4.3 Cụng cụ mụ phỏng mới 79
Tóm tắt chƣơng 5 83

KẾT LUẬN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85
PHỤ LỤC 87




1
PHẦN1 KIẾN TRÚC LAN KHÔNG DÂY(WLAN).
LAN khụng dơy là một hệ thống truyền thụng mềm dẽo hoạt động nhƣ một LAN
mở rộng cú thể thay thế cho LAN truyền thống trong phạm vi một toà nhà hoặc cụng
sở. Dựng súng điện từ, WLAN truyền và tiếp nhận dữ liệu trong khụng gian, tối thiểu
việc sử dụng cable truyền tớn hiệu. WLAN kết hợp truyền nhận dữ liệu và ngƣời dựng
di động, vỡ thế với cấu hỡnh đơn giản ta cú thể cú một LAN cơ động.
WLAN làm việc nhƣ thế nào?

WLAN dựng súng điện từ (Radio và hồng ngoại) để truyền thụng tin từ nơi này
đến nơi khỏc mà khụng cần trả lời trờn một nối tiếp vật lý nào. Sỳng vụ tuyến gọi là
sỳng mang bởi vỡ chỳng đơn giản thực hiện chức năng duy trỡ năng lƣợng truyền đến
cỏc tiếp nhận từ xa. Dữ liệu đƣợc chồng lờn súng mang để truyền sao cho nơi tiếp
nhận cú thể nhận lại chớnh xỏc. Tổng quỏt cú thể xem dữ liệu biến điệu súng mang để
truyền đi. Sau khi dữ liệu đƣợc chồng chất trờn súng mang (biến điệu), nú trở nờn cú
nhiều tần số. Nhiều súng mang vụ tuyến cú thể tồn tại đồng thời trong khụng gian mà
khụng tƣơng tỏc với nhau nếu chỳng đƣợc truyền trờn những tần số khỏc nhau. Để thu
đƣợc dữ liệu, bộ tiếp nhận radio thu chỉ một tần số radio và loại bỏ tất cả cỏc tớn hiệu
radio cú tần số khỏc.
Ở cấu hỡnh WLAN điển hỡnh, thiết bị cỳ chức năng phỏt và nhận gọi là điểm
truy cập(AP:Access Point), nối với mạng cú dơy từ vị trớ cố định bằng cable Ethernet
chuẩn. Một điểm truy cập hổ trợ một nhúm nhỏ ngƣời sử dụng và phạm vi hoạt động
trong khoảng vài trăm một ở ngoài trời. Anten gắn với điểm truy cập đƣợc đặt ở vị trớ
cao cần thiết để cú thể thu tớn hiệu.
Ngƣời sử dụng cuối truy cập WLAN qua bộ điều hợp LAN khụng dơy đú đƣợc
gắn vào trong PC. Bộ điều hợp WLAN cung cấp một giao tiếp giữa hệ điều hành
Mạng (NOS) và súng truyền trong khụng gian(airwaves) - mụi trƣờng cú Anten. Bản
chất của nối tiếp khụng dơy là truyền đến NOS.
CHƢƠNG 1
CÁC CẤU TRÚC LIÊN KẾT WLAN
Trong mụ hỡnh WLAN, theo những quan điểm khỏc nhau cú thể phơn chia thành
cỏc cấu trỳc sau :
Vật lý (đơn ụ và đa ụ)
Lụgớc (Ad- Hoc và infrastructure)
Liờn kết (độc lập và giao diện mạng cú dơy)
MAC (phừn tỏn và tập trung).


2

1.1 Cấu trúc WLAN theo quan điểm Logic
IEEE 802.11 qui định hai bộ phận của thiết bị là trạm khụng dơy, thƣờng là PC
hoặc mỏy tớnh xỏch tay cú chứa bộ tiếp hợp giao diện mạng khụng dơy (NIC), và một
điểm truy cập (AP), hoạt động giống nhƣ cầu nối giữa cỏc trạm khụng dơy và hệ thống
phơn tỏn (DS-Distribution System) hoặc cú mạng cú dơy. Cú hai chế độ hoạt động
trong IEEE 802.11, chế độ infrastructure và chế độ Ad- Hoc.
1.1.1 Chế độ infrastructure
Chế độ infrastructure bao gồm ớt nhất một AP đƣợc kết nối với hệ thống phơn
tỏn, gồm cỏc dạng sau :
BSS (Basic Service Set)
AP cung cấp chức năng cầu nối nội hạt cho BSS. Tất cả cỏc trạm khụng dơy
truyền thụng với AP mà AP đƣợc nối với LAN cú dơy và cỏc khung dữ liệu truyền
đều đƣợc tiếp nhận bởi AP. Cấu hỡnh này gọi là Infrastructure BSS.
ESS (Extended Service Set)
ESS là một hệ thống nhiều BSS, nơi mà AP truyền thụng với nhau làm tăng khả
năng truyền liờn tiếp từ BSS đến BSS khỏc để cỏc trạm khụng dừy dễ dàng di chuyển
giữa cỏc BSS.

H1.1 Cấu hỡnh ESS
1.1.2 Chế độ Ad - Hoc.
BSS độc lập (independent BSS – IBSS) hoặc ngang hàng (Peer - to – peer): Cỏc
trạm khụng dơy truyền thụng trực tiếp với nhau, mỗi trạm cú thể khụng truyền thụng
với trạm khỏc trong một phạm vi giới hạn. Khụng cỳ AP trong IBSS, vỡ vậy tất cả cỏc
trạm phải ở trong phạm vi của trạm khỏc và chỳng truyền thụng trực tiếp với nhau.



3
1.2 Cấu trúc đơn ụ và đa ụ
WLAN cú thể đƣợc xơy dựng dƣới hỡnh thức một hoặc nhiều ụ nhƣ sau :

Đơn ụ
Đa ụ
Chồng lấp
1.2.1 Đơn ụ (single Cell Wireless LAN)
Với một phũng làm việc nhỏ hoặc nhà mỏy, WLAN đơn ụ bao phủ một vựng
khụng gian tƣơng đối đủ. WLAN đơn ụ chỉ đũi hỏi phải cỳ cỏc NIC khụng dừy để liờn
kết mạng mà khụng cần trang bị điểm truy cập, cú thể dễ dàng tạo nờn một WLAN với
cỏc trang bị linh động. Bất cứ lỳc nào hai hoặc nhiều bộ tiếp hợp PCMCIA(Personal
Computer Memory Card International Association) ở trong phạm vi hoạt động, chỳng
cú thể thiết lập mạng ngang hàng trang bị cho mỏy tớnh xỏch tay. Nú cho phộp thiết
lập mạng Ad – Hoc cho ngƣời dựng.
Vựng bị bao phủ bởi cỏc trạm trong mạng ngang hàng đƣợc gọi là vựng dịch vụ
cơ bản (Basic Service Area –BSA). Một BSA bao phủ khoảng bỏn kớnh 50m trong
mụi trƣờng phũng làm việc. Một WLAN dựng sỳng vụ tuyến nhƣ BSA, cú thể hổ trợ
6-25 ngƣời dựng và tốc độ truy cập mạng ở mức chấp nhận đƣợc. Những mạng này
khụng yờu cầu hiệu suất hoặc cấu hỡnh cao hơn.
1.2.2 Đa ụ
Cỳ hai cỏch liờn kết cỏc ụ :
Cỏc ụ đƣợc kết nối với LAN thụng qua cầu nối khụng dơy WB(Wireless Bridging)
Cỏc ụ đƣợc kết nối với một Ethernet LAN thụng qua điểm truy cập : Cầu cú dơy,
điểm truy cập kết nối với đƣờng trục của Ethernet LAN thụng qua cỏp đơn. Chức năng
của điểm truy cập giống nhƣ cầu nối giữa mạng đơn ụ và LAN cú dơy. Cỏc trạm trong
mạng đơn ụ của cỏc ụ liờn kết khỏc đều cú thể truy cập đến tất cả cỏc node và tài
nguyờn của LAN cú dơy. Mỗi ụ đƣợc liờn kết với một LAN cú dơy, chức năng quản
lý mạng của LAN cỳ dừy và khụng dừy cũng cỳ thể đƣợc tớch hợp lại.
Nếu yờu cầu phạm vi hoặc năng lực mạng lớn hơn đơn ụ, cú thể sử dụng cỏch
liờn kết cỏc ụ để tạo ra cấu hỡnh đa ụ. Điều này cho phộp ngƣời dựng khụng dơy từ
cỏc ụ khỏc nhau truyền thụng với nhau, cũng nhƣ để cho ngƣời dựng khụng dơy truy
cập tài nguyờn trờn mạng cú dơy. Nhƣ vậy cấu hỡnh này cỳ thể bao phủ phạm vi lớn
hơn, thớ dụ giữa cỏc tầng của tũa nhà cao tầng, khu trƣờng sở, và bệnh viện. Trong

cỏc mụi trƣờng này, mỏy tớnh xỏch tay với bộ tiếp hợp LAN khụng dơy cũng cú thể
hoạt động khi ở trong vựng bao phủ để duy trỡ sự tồn tại một liờn kết đến mạng xƣơng
sống. Mỗi điểm truy cập sử dụng một tần số khỏc nhau.


4
Cấu hỡnh WLAN lý tƣởng phụ thuộc chủ yếu vào nhu cầu ngƣời dựng và địa lý.
Nếu cỳ một nhỳm tƣơng đối nhỏ mà yờu cầu khả năng kết nối khụng dơy với nhau
trực tiếp thỡ đơn ụ cú thể thực hiện liờn kết này. Nếu số ngƣũi dựng trải ra ở khắp nơi
thỡ phải cần đến cấu hỡnh đa ụ. Trong cả hai trƣờng hợp, cần cầu nối để hỗ trợ ngƣời
dựng truy cập đến cỏc tài nguyờn trờn cơ sở hạ tầng cú dơy.
Chức năng điển hỡnh trong mạng đa ụ là roaming, cho phộp ngƣời dựng khụng
dơy chuyển từ ụ tới ụ khụng cần đƣờng dẫn. Cỏc cụng ty về mạng WLAN xơy dựng
cầu nối mạng khụng dơy để thực hiện roaming. Giao thức roaming chỉ làm việc ở lớp
MAC, vỡ vậy nỳ sẽ khụng làm việc trờn bộ chọn đƣờng(Router).
Nhiều điểm truy cập cú thể đƣợc qui định vị trớ giống nhƣ cỏch đƣa tin trong cỏc
vựng bao phủ, vỡ vậy sẽ tạo ra đa ụ. Cỏc trạm trong vựng đa ụ sẽ tự động “chọn” điểm
truy cập tốt nhất để truyền thụng. Đa ụ, với sự tăng lờn của điểm truy cập, cú khả năng
cung cấp hệ thống dự phũng cố định và bảo đảm sự hoạt động an toàn tin cậy của
WLAN.
1.2.3 Chồng lấp các ụ
Khi một vựng nào đú trong toà nhà thuộc phạm vi cho phộp của nhiều điểm truy
cập, cỏc ụ trong vựng bao phủ đƣợc thiết kế cú chồng lấp. Mỗi trạm khụng dơy sẽ tự
động thiết lập một liờn kết tốt nhất cú thể với một điểm truy cập.
Vựng bao phủ chồng lấp là một thuộc tớnh quan trọng của việc thiết lập LAN
khụng dừy, bởi vỡ nỳ cho phộp sự di chuyển khụng cỳ đƣờng dẫn giữa cỏc ụ chồng
lấp.
H1.2 Đa ụ và sự chồng lấp cỏc ụ



5
1.2.4 Sự di chuyển giữa các ụ
Ngƣũi sử dụng cỳ cỏc trạm di động cú thể di chuyển tự do giữa cỏc ụ chồng
lấp, vẫn duy trỡ sự liờn kết với mạng. Khả năng di chuyển xung quanh khu khụng dơy
đƣợc
H1.3 Roaming xuyờn qua cỏc ụ chồng lấp
gọi là “Roaming”. Roaming là sự liờn lạc di động, tức là, một phiờn làm việc vẫn đƣợc
duy trỡ khi đang di chuyển từ ụ tới ụ. Một trạm thực thi khả năng di động của nú bằng
“lựa chọn” điểm truy cập ở trong vựng của nú để cung cấp tớn hiệu trong suốt.


TÓM TẮT CHƢƠNG 1
Giới thiệu cấu trỳc WLAN, đặc điểm và sự khỏc nhau về cấu trỳc, chức năng
của Ad-Hoc và Infrastructure.
Giới thiệu cấu trỳc đơn ụ, đa ụ và cỏc hỡnh thức kết nối đa ụ.
Đặc điểm Roaming của WLAN với cỏc node di động.



6
CHƢƠNG 2
IEEE 802.11-TIÊU CHUẨN HOÁ MẠNG KHÔNG DÂY
Sau nhiều năm nghiờn cứu nghiờm tỳc, bàn cúi, cải tiến và thất bại, cuối cựng
IEEE đều đồng ý và thụng qua chuẩn khụng dơy 802.11 vào thỏng 6 năm 1997. Chuẩn
802.11 định nghĩa hai lớp vật lý và lớp điều khiển truy cập mụi trƣờng MAC, những
lớp khỏc trong mụ hỡnh kết nối cỏc hệ thống mở OSI(Open System Interconnection)
khụng đổi. Theo chuẩn lớp MAC làm việc đƣợc với nhiều lớp vật lý khỏc nhau. Mỗi
lớp vật lý thể hiện độ nhạy mụi trƣờng khỏc nhau và đặc trƣng truyền khỏc nhau. Kỹ
thuật tia hồng ngoại và truyền vụ tuyến trải phổ là thớch hợp nhất. Băng tần số 2,4
GHz ISM(băng tần Y tế), Khoa học Cụng nghiệp đƣợc chọn vỡ nỳ sử dụng tự do, phổ

biến trong nhiều nƣớc. Tốc độ dữ liệu của chuẩn dự tớnh 4 Mbps là mặc định, 2 Mbps
khi chọn.
Với định nghĩa của chuẩn IEEE, WLAN cũn cỳ cỏc đặc điểm khỏc nhƣ quản lý
để tiết kiệm cụng suất nguồn, cƣ xử với cỏc nỳt ẩn, khả năng làm việc trờn diện rộng.
2.1 Giao thức CSMA/CA.
Phơn lớp điều khiển truy cập mụi trƣờng (MAC) đƣợc qui định mạng cho cục bộ
(LAN), cú thể phơn biệt hai LAN căn cứ vào cỏc thủ tục MAC của chỳng. Hai chức
năng cơ bản đƣợc cung cấp bởi phơn lớp MAC là truy cập kờnh và đa truy cập. Trong
WLAN, ngoài cỏc điều kiện riờng vỡ tớnh chất kờnh khụng dừy, cũn cỳ thờm nhiều
giao thức mới do cỏc địch vụ đƣợc phỏt triển trờn nú. Tuy vậy bộ giao thức ở WLAN
bao giờ cũng đƣợc gọi là CSMA/CA nhƣ để nhớ rằng thủ tục truy cập kờnh chớnh
đƣợc dựng là đa truy cập cảm nhận súng mang với trỏnh xung đột. Nguyờn lý chớnh
của CSMA/CA là lắng nghe trƣớc khi phỏt biểu và cạnh tranh. Đơy là cơ chế truyền
thụng khụng đồng bộ (hƣớng khụng kết nối), cung cấp dịch vụ hiệu quả nhất nhƣng
khụng bảo đảm băng thụng và độ trễ. Đơy cũng là thuận lợi chớnh, rất phự hợp cho
cỏc giao thức mạng nhƣ TCP/IP, thớch hợp rất tốt với điều kiện truyền thay đổi và cú
tớnh khỏng nhiễu cao.
Cảm nhận kờnh đƣợc thực hiện bằng cỏch cảm nhận sự hiện diện của tớn hiệu
súng mang trong mụi trƣờng khụng dơy - gọi là đỏnh giỏ kờnh im lặng CCA (clear
channel assessment) - và kiểm tra giỏ trị của vộc tơ cấp phỏt mạng (NAV: Network
Allocation Vector). Với CCA lớp MAC nhận tớn hiệu điện lớp vật lý để thực hiện cảm
nhận sự hiện diện của tớn hiệu súng mang, với NAV khụng bao hàm cơ chế phỏt hiện


7
tớn hiệu vật lý. Chức năng cảm nhận ảo(NAV) và chức năng cảm nhận vật lý(CCA)
dựng để xỏc định trạng thỏi của mụi trƣờng. Khi một trong hai cho biết mụi trƣờng
bận, mụi trƣờng xem nhƣ bận, ngƣợc lại mụi trƣờng sẽ xem nhƣ im lặng(cũn gọi là rỗi
hoặc tự do).
2.1.1-Cảm nhận môi trƣờng.

Giao thức CSMA hoạt động nhƣ sau: Một trạm cú dữ liệu muốn truyền sẽ cảm
nhận mụi trƣờng, nếu mụi trƣờng bận nú sẽ trỡ hoún việc truyền của nỳ đến thời gian
sau, nếu mụi trƣờng là tự do trạm sẽ đƣợc phộp truyền.
Loại giao thức này rất hiệu quả khi mụi trƣờng khụng ở trong tỡnh trạng tải nặng,
vỡ nỳ cho phộp trạm truyền với độ trễ tối thiểu. Trƣờng hợp cỏc trạm cựng cảm nhận
mụi trƣờng là tự do và quyết định truyền ngay, truyền cựng một thời điểm khi đú xung
đột sẽ xảy ra. Trong Ethernet (CSMA/CD) trạm truyền cảm nhận đƣợc xung đột và nú
truyền lại dữ liệu dựa vào thuật toỏn quay lui ngẫu nhiờn. Nhƣng trong WLAN cơ chế
phỏt hiện xung đột khụng thể dựng vỡ cỏc lý do sau :
Cơ chế phỏt hiện xung đột sẽ yờu cầu truyền súng radio song cụng hoàn toàn
(Full Duplex) - khả năng truyền và tiờp nhận cựng lỳc- tiếp cận này sẽ làm
tăng giỏ thành một cỏch đỏng kể.
Trờn mụi trƣờng khụng dơy khụng thể giả sử rằng mọi trạm nghe lẫn nhau (là
điều giả định cơ bản của kế hoạch phỏt hiện xung đột)
Việc trạm cảm nhận mụi trƣờng tự do khụng cú nghĩa rằng mụi trƣờng là tự do
xung quanh vựng tiếp nhận
Để vƣợt qua những vấn đề này, 802.11 sử dụng cơ chế trỏnh xung đột cựng với
yờu cầu xỏc nhận nhƣ sau :
Một trạm muốn truyền sẽ cảm nhận mụi trƣờng, nếu mụi trƣờng bận nú sẽ trỡ
hoún. Nếu mụi trƣờng tự do trong khoảng thời gian DIFS(Distributed Inter Frame
Space) trạm sẽ đƣợc phộp truyền, trạm tiếp nhận sẽ kiểm tra CRC của gúi nhận và gởi
một gúi xỏc nhận (ACK). Biờn nhận của xỏc nhận sẽ cho nơi truyền biết khụng cú
xung đột xuất hiện. Nếu nơi truyền dữ liệu khụng nhận đƣợc xỏc nhận, nú sẽ truyền lại
cỏc phơn đoạn cho đến khi thu đƣợc xỏc nhận hoặc sẽ hủy cuộc truyền sau một số lần
truyền lại cho trƣớc khụng thành cụng.
Cơ chế trờn gọi là phƣơng thức truy cập cơ bản hay bắt tay hai bƣớc. Để giảm
xung đột cũng nhƣ khắc phục vấn đề “trạm ẩn” chuẩn đƣa ra sơ đồ bắt tay bốn bƣớc.
Sơ đồ này cú thể mụ tả nhƣ sau :



8
Sau khi cảm nhận mụi trƣờng, nếu mụi trƣờng tự do trong khoảng thời gian DIFS
đƣợc chỉ ra, khi đú trạm sẽ truyền trƣớc một gúi điều khiển ngắn goi là RTS (Yờu cầu
gởi) chứa địa chỉ nguồn, đớch, khoảng thời gian của cỏc giao dịch sau (Data và ACK
tƣơng ứng), trạm đớch sẽ trả lời (nếu mụi trƣờng tự do) bằng một gúi điều khiển đỏp
lại gọi là CTS (Xỏc nhận để gởi) chứa cựng thụng tin khoảng thời gian tồn tại. Sau khi
nhận gúi CTS trạm truyền sẽ gởi gỳi dữ liệu và nhận lại xỏc nhận (ACK) từ trạm nhận
gởi tới.
2.1.2-Cảm nhận sóng mang ảo
Để giảm xung đột của hai trạm do chỳng khụng thể nghe lẫn nhau, chuẩn 802.11
định nghĩa cơ chế cảm nhận súng mang ảo. Cơ chế này chủ yếu thiết lập và cập nhật
Vộc tơ cấp phỏt mạng (NAV) cho cỏc trạm khi nghe một gúi đƣợc truyền trờn kờnh
(gúi Data ở phƣơng thức truy cập cơ bản và gúi RTS hay CTS ở sơ đồ “bắt tay bốn
bƣớc”). Trạm cập nhật NAV của chỳng chỉ khi giỏ trị NAV mới lớn hơn giỏ trị NAV
hiện tại và chỉ khi trạm khụng phải là đớch của khung gởi đến.
Giỏ trị của NAV đƣợc xỏc lập bởi giỏ trị của trƣờng Duration/ID trong phần tiờu
đề của gúi hiện đang đƣợc truyền(đƣợc thảo luận chi tiết ở phần 2.4.2). Giỏ trị này cho
biết khoảng thời gian bao lơu trạm truyền sẽ đƣợc sử dụng mụi trƣờng kể từ cuộc
truyền hiện tại hoặc đƣợc truyền ngay sau cuộc truyền hiện tại. Với cỏch này, cỏc trạm
lơn cận khụng cần tiếp tục cảm nhận trạng thỏi mụi trƣờng cho đến khi kết thỳc thời
gian NAV.
H2.1 Sự thiết lập NAV của cỏc trạm xung quanh
Vớ dụ, khi dựng cơ chế “Bắt tay bốn bƣớc”. Tất cả cỏc trạm tiếp nhận hoặc là
RTS hoặc là CTS, sẽ thiết lập chỉ thị cảm nhận súng mang ảo (đƣợc gọi là NAV : vộc
tơ cấp phỏt mạng) cho biết khoảng thời gian cần cho cuộc truyền và sẽ dựng thụng tin
này cựng với cảm nhận súng mang vật lý để cảm nhận mụi trƣờng ( Hỡnh H2.1).
RTS
t
T


CTS
t
T

t
P

Khoảng NAV cho cỏc terminals
xung quanh vựng truyền

Khoảng NAV cho cỏc terminals
xung quanh vựng tiếp nhận

t
T
= Thời gian truyền gỳi RTS/CTS
t
P
= Thời gian xử lý cuộc truyền + khoảng thời gian giữa cỏc khung (IFS).



9
Cơ chế này giảm xỏc suất xung đột trờn vựng tiếp nhận vỡ cỏc trạm xem nhƣ
“ẩn” đối với trạm truyền RTS (“ẩn” theo nghĩa thời gian truyền từ trạm truyền đến
trạm này dài hơn thời gian truyền RTS) sẽ nghe CTS và xem nhƣ mội trƣờng bị bận
cho đến khi kết thỳc giao dịch. Thụng tin khoảng thời gian (duration) trờn RTS cũng
bảo vệ vựng truyền trỏnh xung đột trong thời gian truyền ACK .
Chỳng ta cũng thấy rằng nhờ RTS và CTS là cỏc khung ngắn nờn thời gian xung
đột trờn mụi trƣờng giảm do khi xảy ra xung đột chỳng ta chỉ mất gúi RTS hay CTS,

trong khi theo phƣơng phỏp cơ bản phải mất toàn bộ gúi và giảm đƣợc phần lớn cỏc
xung đột vỡ nỳ đƣợc tiếp nhận nhanh hơn so với toàn bộ gúi truyền đƣợc tiếp nhận.
Chuẩn 802.11 cho phộp cỏc gúi ngắn đƣợc truyền mà khụng dựng TS/CTS nếu độ dài
gúi nhỏ hơn ngƣỡng RTS (RTSThreshold).
2.1.3 Sự phơn đoạn và kết hợp
Mụi trƣờng súng vụ tuyến cú tỉ lệ lỗi rất cao vỡ vậy cần cỳ sự truyền lại dữ liệu
mức MAC để trỏnh mất gúi dữ liệu. Nếu gúi dữ liệu đƣợc truyền chứa chỉ một lỗi,
node cần truyền lại toàn bộ gúi đú. Nếu tỉ lệ lỗi khỏ cao ở gúi cú kớch thƣớc lớn,
chỳng ta sẽ gặp trạng thỏi mà ở đú xỏc suất lỗi gần bằng 1, vỡ vậy khụng thể nhận
đƣợc gúi. Do vậy đối với một vài loại gúi chỳng ta phải dựng cơ chế phơn đoạn.
Sự phơn đoạn là phơn chia một đơn vị dữ liệu dịch vụ mức MAC (MSDU-
MAC Service Data Unit) hoặc một đơn vị dữ liệu giao thức quản lý lớp MAC
(MMPDU-MAC Management Protocol Data Unit) thành những khung mức MAC,
những khung dữ liệu giao thức MAC(MPDUs) nhỏ hơn. Sự phơn đoạn tạo ra MPDUs
nhỏ hơn bản chớnh MSDU hoặc MMPDU do vậy tăng thờm sự tin cậy. Sự phơn đoạn
đƣợc hoàn thành ngay trƣớc mỗi lần truyền. Quỏ trỡnh kết hợp cỏc MPDUs thành một
MPDU hoặc MMPDU gọi là sự kết hợp. Sự kết hợp đƣợc hoàn thành ngay sau mỗi lần
nhận.
Chỉ MPDUs với một địa chỉ tiếp nhận unicast sẽ phơn đoạn. Khung cú địa chỉ
quảng bỏ/multicast sẽ khụng phơn đoạn cho dự cú chiều dài vƣợt hơn ngƣỡng phơn
đoạn (a FragmentationThreshold). Khi một MPDU gởi đi đƣợc nhận từ LLC hoặc một
MMPDU gởi đi đƣợc nhận từ thực thể quản lý lớp con MAC (MLME) cỳ chiều dài
lớn hơn ngƣỡng phơn đoạn, MSDU hoặc MMPDU đƣợc phơn đoạn. Mỗi đoạn là một
khung khụng lớn hơn ngƣỡng phơn đoạn.
Cỏc MPDUs cú đƣợc do sự phơn đoạn của một MSDU hoặc MMPDU đƣợc
truyền đục lập với cỏc xỏc nhận (ACK) riờng (kiểm tra và truyền lại một cỏch độc lập
nếu cần thiết). Điều này thừa nhận những truyền lại thực hiện trờn cỏc phơn đoạn tốt
hơn trờn MSDU hoặc MMPDU. Những đoạn của một MSDU hoặc MMPDU đơn
đƣợc gởi ở quỏ trỡnh CFP nhƣ những khung riờng tuơn theo những qui luật của thủ



10
tục truy cập mụi trƣờng. Biểu đồ sau mụ tả một khung MSDU đƣợc chia thành cỏc
MPDUs
H2.2 Sự phőn đoạn MSDU
2.2 Tránh xung đột
Cựng với chức năng cảm nhận mụi trƣờng, NAV là một phƣơng thức của CSMA
dựng để trỏnh xung đột. Tƣơng tự phƣơng phỏp truy cập cơ bản(dựng ACK), bắt tay
RTS/CTS- phƣơng thức xơm nhập mụi trƣờng, cũng đƣợc sử dụng để trỏnh xung đột.
Tuy nhiờn với những cỏch trờn CSMA/CA vẫn khụng thể giải quyết hoàn toàn cỏc
xung đột trờn kờnh dựng chung. Vớ dụ : Nhƣ mụ tả ở hỡnh H2.1, trạm tiếp nhận phải
chờ một khoảng thời gian gọi là khoảng giữa cỏc khung (IFS) trƣớc khi truyền một
khung CTS để trỏnh truyền cỏc khung khụng phự hợp.
Thực ra IFS là một trong cỏc chức năng trỏnh xung đột chớnh của IEEE802.11, vớ
dụ mọi cuộc truyền phải cảm nhận kờnh trong khoảng thời gian IFS cho dự kờnh đang
im lặng. Tuy nhiờn, khoảng thời gian IFS khụng đủ bảo đảm sự trỏnh xung đột gơy ra
bởi việc cỏc trạm cựng lỳc cỳ thể cảm nhận kờnh im lặng và sau khoảng IFS cần thiết
cỳ nhiều trạm cựng truyền. Vỡ vậy trỏnh xung đột cần phải dựng thờm một số cơ chế
sau:
2.2.1 Khoảng không gian giữa các khung (IFS- InterFrame Spaces)
Khoảng cỏch giữa cỏc khung gọi là IFS, bốn IFS khỏc nhau chỉ mức ƣu tiờn của
cỏc loại khung khỏc nhau khi truy cập mụi trƣờng khụng dơy, chỳng đƣợc sắp xếp
theo thứ tự từ ngắn nhất đến dài nhất. Hỡnh H2.3 chỉ ra một vài quan hệ này.
SIFS khoảng khụng gian ngắn giữa cỏc khung (Short IFS)
PIFS khoảng khụng gian giữa cỏc khung kết hợp điểm PCF (Point Coordination IFS)
DIFS khoảng khụng gian giữa cỏc khung kết hợp phừn phối DCF (Distributed IFS)
EIFS khoảng khụng gian giữa cỏc khung mở rộng (Extended IFS)
Đoạn 0
Đoạn 1
Đoạn 2

Đoạn 3
C
R
C
MAC
HDR
THÂN KHUNG
MSDU- MAC Protocol Data Unit
MAC protocol data unit

C
R
C
MAC
HDR
THÂN KHUNG
C
R
C
MAC
HDR
THÂN KHUNG
C
R
C
MAC
HDR
THÂN KHUNG



11
Sự khỏc biệt của cỏc IFS khụng phụ thuộc vào tốc độ bit của trạm. Thời gian IFS
sẽ đƣợc xỏc định nhƣ thời gian khe trờn mụi trƣờng và đƣợc xỏc định từ thuộc tớnh
đƣợc chỉ ra bởi lớp vật lý. DIFS là thời gian khe lớn hơn PIFS, PIFS lớn hơn SIFS

Cỏc loại IFS
Short IFS (SIFS)
SIFS là IFS nhỏ nhất, cú mức ƣu tiờn cao nhất, đƣợc sử dụng cho khung ACK,
khung CTS, MPDU từ vị trớ thứ hai trở đi của một nhúm phơn đoạn và bởi trạm trả lời
cho bất kỳ một thăm dũ nào của PCF. Nỳ cũng đƣợc sử dụng bởi PC cho bất kỳ loại
khung nào trong suốt khoảng thời gian cạnh tranh-tự do CFP(contention-free period).
SIFS là thời gian từ lỳc kết thỳc tớn hiệu cuối khung trƣớc cho đến lỳc bắt đầu tớn
hiệu thứ nhất của preamble ở khung tiếp theo khi xem xột ở trong cựng khụng gian
truyền.
Những bổ sung của IEEE 802.11 khụng cho phộp khoảng giữa cỏc khung đƣợc
xỏc định bằng nữa thời gian SIFS, khi đƣợc đo trờn mụi trƣờng, giỏ trị SIFS sai khỏc
10% aSlotTime đối với lớp Vật Lý đang sử dụng. Giỏ trị này cú trị số cố định trờn lớp
vật lý và đƣợc tớnh theo cỏch trạm truyền cú thể chuyển đổi giữa 2 mode tiếp nhận và
khả năng giải mú gỳi đến, ở FHSS của lớp vật lý giỏ trị này là 28 micro giừy[29].
PCF IFS (PIFS)
PIFS chỉ dựng cho cỏc trạm hoạt động ở PCF để thu đƣợc quyền ƣu tiờn xơm nhập
mụi trƣờng vào lỳc bắt đầu giai đoạn cạnh tranh-tự do. Trạm dựng PCF để cho phộp
truyền cuộc truyền cạnh tranh-tự do(traffic contention-free) sau khi xỏc định mụi
trƣờng im lặng ở biờn khe TxPIFS. Giỏ trị này là SIFS cộng với một thời gian khe –
78às [29].
DCF IFS (DIFS)
DIFS đƣợc cỏc trạm ở DCF dựng để truyền khung dữ liệu (MPDUs) và khung
quản lý (MMPDUs). Trạm ở mode DCF sẽ đƣợc phộp truyền nếu cảm nhận súng
mang của nú xỏc định mụi trƣờng im lặng tại biờn khe TxDIFS sau một khung đú
đƣợc tiếp nhận chớnh xỏc và thời gian quay lui của nú kết thỳc. Trạm dựng chức năng

kết hợp phơn bố sẽ khụng truyền trong khoảng EIFS khi nú xỏc nhận mụi trƣờng im
lặng sau việc tiếp nhận một khung cú chỉ thị PHYRXEND chứa lỗi hay cú giỏ trị FCS
lớp MAC khụng đỳng. Trạm đƣợc phộp truyền sau khi tiếp nhận dúy phụ của khung tự
do-sai sút hay tỏi đồng bộ trạm, vỡ thế sau khung này một khoảng DIFS trạm cỳ thể


12
truyền. Nỳi chung DIFS dựng cho trạm sẽ bắt đầu cuộc truyền mới, giỏ trị bằng PIFS
cộng một thời gian khe - khoảng 128 micro giőy[29].
Extended IFS (EIFS)
EIFS đƣợc DCF dựng ở những nơi mà lớp Vật lý chỉ thị đến lớp MAC rằng việc
truyền khung đú thực hiện mà khụng cỳ đƣợc việc tiếp nhận chớnh xỏc khung lớp
MAC hoàn chỉnh cú giỏ trị FCS đỳng. EIFS bắt đầu sau khi lớp Vật lý cho biết mụi
trƣờng là im lặng do phỏt hiện khung sai, việc phỏt hiện này khụng do cơ chế cảm
nhận súng mang ảo. EIFS đƣợc xỏc định để cung cấp đủ thời gian cho một trạm khỏc
biết đƣợc rằng cú một khung đƣợc tiếp nhận khụng chớnh xỏc trƣớc khi nú bắt đầu
truyền. Suốt quỏ trỡnh EIFS, sự tiếp nhận một khung tự do-lỗi sẽ tỏi đồng bộ trạm gơy
ra trạng thỏi bận thật sự thành im lặng của mụi trƣờng, vỡ vậy EIFS chỉ sự kết thỳc và
sự xừm nhập mụi trƣờng bỡnh thƣờng(dựng DIFS, quay lui nếu cần) tiếp tục theo sau
việc tiếp nhận khung này. EIFS dựng để kết thỳc một giai đoạn xung đột hay trạng thỏi
sai.
H2.3 Một vài liờn hệ giữa cỏc IFS
2.2.2 Thuật toán Quay lui mũ nhị phân
(BEB-Truncated Binary Exponential Backoff algorithm)
Bất chấp cỏc nhőn tố đú trỡnh bày ở trờn, xung đột cú thể xuất hiện do cảm
nhận đồng thời và truyền cỏc gúi cú cựng mức ƣu tiờn hay mất xỏc nhận trong
khoảng thời gian qui định. Trong trƣờng hợp này trạm sẽ chờ một khoảng thời gian
trƣớc khi nú bắt đầu cảm nhận lại mụi trƣờng, thời gian này gọi là thời gian quay lui.
Thời gian quay lui này đƣợc kiểm soỏt tự động bởi thuật toỏn quay lui. Cú nhiều thuật
toỏn quay lui đƣợc sử dụng vớ dụ nhƣ thuật toỏn cơy nhị phơn(Binary Tree

Algorithm), thuật toỏn quay lui tuyến tớnh LBO(Linear BackOff), thuật toỏn quay lui
mũ nhị phừn BEBO (Binary Exponential BackOff), thuật toỏn quay lui hỡnh học
GBO(Geometric BackOff), tuy nhiờn thuật toỏn đƣợc sử dụng rộng rúi trong LAN
trỡ hoún xừm nhập
Thời gian khe
Cửa sổ cạnh tranh
Thời gian khe
Mụi trƣờng bận
Chọn khe và giảm quay lui khi mụi trường
im lặng
SIFS
Khung kế
DIFS
DIFS
PIFS
Cửa sổ Quay
lui
Xơm nhập ngay khi mụi trường im lặng trong khoảng thời gian >= DIFS


13
khụng dừy là thuật toỏn thuật toỏn quay lui mũ nhị phừn Binary Exponential Backoff
hay thƣờng gọi BEB. Chuẩn IEEE 802.11 xem BEB nhƣ một giao thức lớp MAC. Qui
luật hoạt động của giao thức này trong WLAN cú thể mụ tả nhƣ sau:
(1) Mỗi trạm sẽ khởi động bộ đếm xung đột (c) của nú bắt đầu là 0. Mỗi trạm
truyền khung dữ liệu của nú, bất kỳ lỳc nào, dựa trờn giao thức loại Aloha nhƣ là
Aloha chia khe hay CSMA /CD. Khi việc truyền khụng thành cụng, tớn hiệu bị xung
đột, việc truyền lại thực hiện theo(2)
(2) Vào lỳc phỏt hiện xung đột, mỗi trạm tăng bộ đếm xung đột lờn 1. Khi bộ
đếm tiến đến 16; truyền lại khung dữ liệu bỏ qua. Ngƣợc lại việc truyền trong khe sau

đỳ đƣợc chọn một cỏch giống nhau và ngẫu nhiờn giữa 0 và min (1024, 2
c
)
(Cú thể mụ tả bƣớc này nhƣ sau :
Sau lần xung đột thứ 1 : (c=1) chọn một trong cỏc giỏ trị 0,1 (2
1
).


Sau lần xung đột thứ 2 : (c=2) chọn một trong cỏc giỏ trị 0,1,2,3 (2
2
).
Sau lần xung đột thứ i : (c=i) r chọn một trong cỏc giỏ giỏ trị 0,1,2,3 (2
i
).
,2
i
( i <16).)
(3) Nếu trạm truyền thành cụng, (1) đƣợc dựng, ngƣợc lại (2) đƣợc lặp lại.
ớ tƣởng phớa sau việc thiết kế thuật toỏn BEB là mỗi trạm bắt đầu truyền lại một
cỏch linh động. Khi mỗi trạm trải qua xung đột, giỏ trị quay lui của nú đƣợc chọn ở
khe sau đỳ cho việc truyền lại đƣợc tăng luỹ thừa để giảm sự xung đột ở tƣơng lai.
Thuật toỏn truyền lại BEB cú thể ỏp dụng để chọn khoảng thời gian quay lui ngẫu
nhiờn nhƣ sau:
Mỗi trạm thiết lập đồng hồ quay lui (Backoff timer) theo khoảng thời gian quay
lui ngẫu nhiờn và đƣa vào trạng thỏi quay lui. Khoảng thời gian quay lui ngẫu nhiờn
này là một trong cỏc giỏ trị ở giữa 0 và độ lớn cửa sổ canh tranh CW(Contention
Window : cửa sổ thời gian mà trong cửa sổ đú trạm đƣợc phộp cạnh tranh để giành
quyền đƣợc truyền), CW sẽ nhơn đụi sau mỗi lần trạm xảy ra xung đột cho đến khi
bằng CWmax. Nếu trạm truyền thành cụng, CW sẽ trở về giỏ trị CW

min
. Thời gian
quay lui sẽ trở về [0, CW
min
]. Để trỏnh CW phỏt triển quỏ lớn hay thu lại quỏ nhỏ, hai
giới hạn đƣợc định nghĩa :CW
min
và CW
max.

CW min(2.CW, CW
max
) khi xảy ra xung đột
CW CW
min
khi truyển thành cụng
Đồng hồ quay lui giảm 1 cho mỗi khe im lặng, ngừng khi kờnh bị cảm nhận là
bận, và sẽ hoạt động lại khi kờnh chuyển sang trạng thỏi im lặng và giữ ở trang thỏi im


14
lặng này một khoảng thời gian lớn hơn khoảng thời gian DIFS. Khi đồng hồ quay lui
tiến đến 0 khung dữ liệu sẽ đƣợc truyền.
Đơn vị của cửa sổ cạnh tranh là thời gian khe, thời gian khe đƣợc qui định theo
thời gian kờnh trống, thời gian truyền, thời gian chuyển trạng thỏi của thiết bị thu phỏt
và thời gian xử lý ở lớp MAC. Thời gian khe đƣợc định nghĩa theo cỏch: một trạm sẽ
luụn cú khả năng xỏc định phải chăng cú một trạm khỏc đú truy cập mụi trƣờng vào
lỳc bắt đầu cuả khe trƣớc đú(điều này làm giảm một nữa xỏc suất xung đột). Giỏ trị
của thời gian khe theo chuẩn 802.11 ở mụi trƣờng vật lý khỏc nhau cho trong bảng
B2.1. Cỳ thể mụ tả thuật toỏn theo hỡnh H2.4

Hỡnh H2.4 Mụ tả thuật toỏn truyền lại BEB của 5 trạm
Nhƣ vậy, thuật toỏn BEB cần phải thực hiện trong cỏc trƣờng hợp sau
Trƣớc khi gởi gúi thứ nhất, nếu trạm cảm nhận mụi trƣờng bị bận
Sau mỗi lần truyền lại một gỳi.
Sau khi truyền thành cụng.
Trƣờng hợp duy nhất khụng thực hiện là khi trạm quyết định truyền một gúi mới
và mụi trƣờng tự do trong khoảng thời gian lớn hơn thời gian DIFS.
Từ cỏc vấn đề đú trỡnh bày ở trờn về CSMA/CA, IFS, BEB chỳng ta cỳ thể mụ
hỡnh kịch bản hoạt động của giao thức CSMA/CA nhƣ sau :
Trạm A
Cửa sổ cạnh
tranh
Cửa sổ cạnh
tranh
trỡ
hoún
trỡ
hoún
trỡ
hoún
trỡ
hoún
Trạm B
DIFS
Trạm C
Trạm D
Trạm E
KHUNG
KHUNG
KHUNG

KHUNG
KHUNG
DIFS
DIFS


15
Fluid chunk
Hoạt động của DCF khụng dựng RTS/CTS


H2.5 Kịch bản hoạt động ở DCF 802.11 khụng cú RTS/CTS
Do trạm cần phải cú một thời gian quay lui để đƣợc quyền truyền (đồng hồ
backoff đếm lựi đến giỏ trị 0) và EIFS để kết thỳc giai đoạn xung đột nờn khoảng thời
gian xung đột Tc= Idle slots + Data + EIFS.
Tƣơng tự, trạm cần phải cú một thời gian quay lui để đƣợc quyền truyền, sau khi
tiếp nhận khung một khoảng SIFS trạm nhận sẽ gởi ACK và cuộc truyền mới chỉ bắt
đầu sau một khoảng DIFS nờn khoảng thời gian truyền thành cụng Ts là :
Ts = Idle slots + Data + SIFS + ACK + DIFS
Hoạt động ở DCF cú RTS/CTS

H2.6 Kịch bản hoạt động ở DCF 802.11 cú RTS/CTS
Ở bắt tay bốn bƣớc, RTS-CTS đƣợc dựng để chiếm nền nờn chỳng ta cú :
Khoảng thời gian xung đột Tc= Idle slots + RTS + EIFS
Khoảng thời gian truyền thành cụng
Ts= Idle slots + RTS + SIFS + CTS + SIFS + Data + SIFS + ACK + DIFS
Hoạt động của cỏc phőn đoạn

H2.7 Kịch bản hoạt động của cỏc phőn đoạn
Khi nơi gởi chiếm đƣợc kờnh truyền, nú truyền đoạn dữ liệu thứ nhất, chờ nhận

ACK cho đoạn này và truyền đoạn dữ liệu thứ hai. Quỏ trỡnh này tiếp diễn cho đến
Tc
Ts
Fluid chunk


16
khi truyền hết cỏc đoạn hoặc hết khoảng thời gian định trƣớc. Giữa cỏc lần truyền
đoạn dữ liệu và nhận ACK trạm phải chờ một khoảng thời gian là SIFS. Ngƣời gởi
khụng nhận ACK sẽ truyền lại MPDUs sau khi thực hiện thủ tục quay lui và tiến trỡnh
cạnh tranh. Ngƣời tiếp nhận cú thể nhận cỏc bản sao của một phơn đoạn và cú thể phỏt
hiện cũng nhƣ loại bỏ cỏc bản sao này.
2.3 Bài toán trạm ẩn
2.3.1 Mô tả trạm ẩn
Vấn đề node ẩn rất nổi tiếng trong mạng khụng dơy. Hai node trong mạng cú thể
truyền thụng cho node thứ ba nhƣng khụng thể truyền cho nhau do giới hạn về mặt vật
lý hay khụng gian sẽ hỡnh thành cặp node ẩn. Sự hiện dịờn của node ẩn gơy nờn sự
suy giảm nghiờm trọng hiệu suất mạng [34] và tớnh cụng bằng của cỏc node trong
việc truy cập mụi trƣờng vỡ mỗi vị trớ của node bao hàm đặc quyền truyền khỏc nhau.
Nguồn gốc của vấn đề này là trạm(ẩn) do khụng phỏt hiện đƣợc sự tồn tại một cuộc
truyền khỏc đú cho rằng mụi trƣờng là tự do và cú khả năng truyền. Vớ dụ
Node A, node B truyền thụng
với node C, nhƣng khụng truyền
thụng với nhau. Do vậy khi C trả lời
A và B truyền đến C (do B khụng
nghe đƣợc cuộc truyền của A) gơy
nờn xung đột. Xung đột làm cho hai
trạm trỡ hoún việc truyền lại của nỳ
cho đến khi mụi trƣờng đƣợc cảm
nhận tự do một lần nữa. Số lần truyền

lại trong mạng cú sự hiện diện của
node ẩn cú thể khụng xỏc định, vỡ thế nếu số trạm ẩn trong mạng tăng hiệu suất thụng
lƣợng của mạng giảm nghiờm trọng.
Bài toỏn trạm ẩn cỳ thể mụ tả rừ hơn bằng cỏc kịch bản sau :

H2.8. Vấn đề nỳt ẩn

A
B
C
1
2
3
4
5
a)
b)
c)
d)
topology trạm ẩn :(a) {1 2, 3 4} (b) {1 2, 4 5}
topology trạm bộc lộ :(c) {2 1, 3 4} (d) {2 1, 4 5}
H2.9 Cỏc kịch bản về trạm ẩn


17
Trong kịch bản trờn khoảng cỏch giữa hai node là 250m (phạm vi truyền súng
250m ), do vậy mỗi node chỉ cảm nhận đƣợc node bờn cạnh nú, vớ dụ node 2 trong
vựng phạm vi tiếp nhận của node 1 và 3 nhƣng node 4 thỡ khụng. Chiều của mũi tờn
là hƣớng truyền của dũng dữ liệu, vớ dụ trong kịch bản (a) node 1 gởi dữ liệu đến node
2 cựng lỳc đú node 3 gởi dữ liệu đến node 4. Ở cỏc kịch bản trong hỡnh H2.9 hai

trƣờng hợp a) và b) là hai topology chứa trạm ẩn. Trƣờng hợp a) cặp node ẩn là 1 và 3,
trƣờng hợp b) cặp trạm ẩn là 2 và 4. Ở kịch bản b, hai node 2 và node 4 khụng tƣơng
tỏc với nhau vỡ phạm vi cảm nhận sỳng mang chỉ là một bƣớc truyền theo quan điểm
truyền thống- phạm vi truyền và phạm vi cảm nhận nhƣ nhau, nhƣng nếu theo quan
điểm hiện đại- phạm vi cảm nhận súng mang là hai bƣớc truyền thỡ hai node này cỳ
thể cảm nhận sỳng mang của nhau dự rằng khụng thể truyền dữ liệu cho nhau và nhƣ
thế chỳng khụng là cặp nỳt ẩn.
2.3.2 Bắt tay bốn bƣớc RTS/CTS và trạm ẩn trong CSMA/CA
CSMA/CA bằng cơ chế cảm nhận súng mang vật lý và bắt tay bốn bƣớc
RTS/CTS kết hợp với cảm nhận súng mang ảo đú thực hiện tốt nhiệm vụ trỏnh xung
đột trờn kờnh dựng chung, và bằng cỏc cơ chế này CSMA/CA giải quyết bài toỏn
trạm ẩn nhƣ mụ tả trong hỡnh H2.10.
H2.10 Bắt tay bốn bƣớc RTS/CTS và trạm ẩn trong CSMA/CA
Tuy B khụng nghe đƣợc cuộc truyền của A, nhƣng phỏt hiện đƣợc gúi CTS của
C, vỡ vậy nỳ sẽ thiết lập NAV để trỡ hoún cho đến khi cuộc truyền từ A đến C kết
thỳc. Khi C gởi gúi CTS và B gởi gúi RTS cựng lỳc sẽ dẫn đến mất gúi CTS, việc giải
quyết bài toỏn trạm ẩn xem nhƣ thất bại.
2.4 Kiến trúc lớp MAC
B
C
A
Phạm vi truyền
Xung đột
B
C
A
Gúi đến
C
Gúi đến
C

Xung đột
Gúi đến C
Gỳi thứ nhất
Gúi đến C
Cảm nhận sỳng ảo
B trỡ hoún cuộc truyền của nỳ
CTS
RTS
ACK
Bắt tay
RTS/CTS


18
Chuẩn IEEE 802.11 đối với mạng khụng dơy bao gồm hai lớp : điều khiển việc
truy cập mụi trƣờng(MAC) và lớp Vật lý(PHY). Chi tiết kỹ thuật của lớp vật lý thể
hiện ở dải phổ khụng bản quyền tần số 2,4 GHz, phần cứng sử dụng chung kỹ thuật
trải phổ tuần tự trực tiếp(Direct sequence spread spectrum : DSSS). Chuẩn lớp MAC là
duy nhất tƣơng tỏc với ba lớp vật lý (tất cả chỳng đều hoạt động ở 1 và 2 Mbit/s) là :
Trải phổ nhảy tần(Frequency-Hopping spread spectrum) ở băng thụng 2.4 GHz (FH).
Trải phổ tuần tự trực tiếp ở băng thụng 2.4 GHz (DS).
Phổ hồng ngoại (IR)
802.2
Lớp liờn kết
Dữ liệu
802.11 MAC
FH
DS
IR
Lớp VẬT Lớ

H2.11 Cấu trỳc phừn lớp của 802.11
Sử dụng cựng giao thức CSMA/CA, chuẩn IEEE802.11 cho giỏ trị cỏc thụng số
khỏc nhau của ba lớp vật lý trong bảng sau:[31]
Thụng số
DSSS
FHSS
IR
Slot time
20 s
50 s
6 s
SIFS
10 s
28 s
7 s
DIFS
50 s
128 s
19 s
ACCAtime
15 s
27 s
5 s
MSDU
max
size
2312 b
2312 b
2312 b
RxTxArTime

10 s
19 s
0 s
Phy preamble
192 b
122 b
92-112 b
B2.1 Giỏ trị cỏc thụng số khỏc nhau của ba lớp vật lý
Ngoài những chức năng thƣờng thực hiện cho lớp MAC, MAC 802.11 cũn thực
hiện cỏc chức năng khỏc liờn quan cho cỏc giao thức ở lớp trờn, nhƣ phơn đoạn,
truyền lại gúi và sự xỏc nhận.
Kiến trỳc của lớp con MAC bao gồm hai chức năng kết hợp cơ bản: chức năng
kết hợp phơn bố DCF(Distributed Coordination Function) và chức năng kết hợp điểm
PCF (Point Coordination Function), mỗi chức năng định nghĩa một phƣơng thức hoạt
động cho trạm muốn thơm nhập mụi trƣờng khụng dơy. Chức năng kết hợp
(Coordination Function) đƣợc định nghĩa nhƣ chức năng quyết định khi nào một trạm


19
ở trong BSS (Basic Services Set) đƣợc phộp truyền hay nhận phơn đoạn đơn vị dữ liệu
giao thức lớp MAC(MPDUs) ở mụi trƣờng khụng dơy. Kiến trỳc phơn lớp MAC cú
thể mụ tả theo mụ hỡnh sau (hỡnh H2.12)
Giao thức lớp MAC hoạt động ở mode DCP và PCF. DCF là phƣơng thức cơ bản
và bắt buộc cho tất cả cỏc trạm và đƣợc đặt ở phần thấp nhất của kiến trỳc MAC. Chức
năng của DCF dựa trờn kỹ thuật truy cập ngẫu nhiờn và sử dụng truyền khụng đồng bộ
cú thời gian giới hạn rộng. Chuẩn 802.11 qui định thuật toỏn truy cập CSMA/CA cho
mức này. PCF đƣợc đặt trờn DCF và thuật toỏn truy cập cho mức này dựa trờn việc
thăm dũ vũng từ điểm truy cập, nghĩa là truy cập xỏc định. Nhờ vào bộ kết hợp điểm
(PC) cú trong điểm truy cập(AP) trạm thực hiện thăm dũ để cú thể truy cập cạnh tranh-
tự do đến kờnh.

Hỡnh H2.12 Kiến trỳc lớp MAC (Cung cấp dịch vụ PCF qua DCF)
2.4.1 Chức năng kết hợp phân bố DCF(Distributed Coordination Function)
Giao thức truy cập mụi trƣờng cơ bản là DCF, nú cho phộp dựng chung mụi
trƣờng một cỏch tự động giữa cỏc lớp vật lý tƣơng thớch thụng qua việc dựng
CSMA/CA và thời gian quay lui ngẫu nhiờn sau điều kiện mụi trƣờng bận. Hơn nữa,
tất cả dũng truyền đến đớch đều dựng xỏc nhận dƣơng (khung ACK), trạm gởi lập kế
hoạch truyền lại nếu nú khụng tiếp nhận ACK.
Cảm nhận súng mang đƣợc thực hiện trong giao diện khụng gian đƣợc gọi là cảm
nhận súng mang vật lý, thực hiện ở lớp MAC gọi là cảm nhận sỳng mang ảo. Cảm
nhận sỳng mang sẽ đƣợc thực hiện lần lƣợt theo cả hai cơ chế vật lý và cơ chế ảo. Cơ
chế cảm nhận súng mang ảo đƣợc hoàn thành nhờ vào việc phơn bố thụng tin chiếm
mụi trƣờng để thụng bỏo sự sắp sử dụng mụi trƣờng. Khung RTS, CTS trƣớc khung
dữ liệu thật sự là một cỏch phơn bố thụng tin dành trƣớc mụi trƣờng. Trạm nguồn hổ
Chức năng
kết hợp điểm
(PCF)
Dựng cho dịch vụ cạnh tranh
và cơ bản cho PCF
Yờu cầu cho dịch vụ
cạnh tranh - tự do PCF
MAC
mở rộng
Chức năng kết hợp phőn bố
(DCF)


20
trợ cảm nhận súng mang ảo bằng cỏch gởi thụng tin quỏ trỡnh liờn quan đến gúi trong
phần đầu của khung RTS/CTS/dữ liệu. Trƣờng quỏ trỡnh trong phần đầu cho biết
lƣợng thời gian tớnh bằng micro giơy cần thiết để gởi thành cụng khung dữ liệu. Cỏc

trạm ở BSS( khụng phải là trạm nguồn hay đớch dựng thụng tin này để thiết lập vộc tơ
cấp phỏt mạng (NAV) của chỳng. Mụ tả kế (ở trƣờng quỏ trỡnh) là lƣợng thời gian
trạm phải trỡ hoún truy cập, sau nữa là thụng tin kờnh cần để thử lại để kiểm tra trạng
thỏi im lặng. Kờnh đƣợc bỏo bận nếu một trong hai cơ chế cảm nhận súng mang vật lý
hay cảm nhận sỳng mang ảo bỏo bận. Hỡnh H2.13, H2.14, H2.15 giải thớch trạm thiết
lập NAV dựa trờn việc chỳng cỳ tiếp nhận khung RTS /CTS hay khụng và thiết lập
NAV của cỏc phừn đoạn.
H2.13 Trạm thiết lập NAV trờn cơ sở nhận và khụng nhận RTS/CTS

H2.14 Mụ tả truyền cỏc phơn đoạn dựng bắt tay RTS/CTS và thiết lập NAV
Mỗi khung chứa thụng tin cho biết khoảng thời gian của cuộc truyền kế. Thụng
tin quỏ trỡnh ở khung RTS, CTS đƣợc dựng cập nhật NAV của cỏc trạm khỏc để bỏo
8192 s
Trạm nhận
304 s
352 s
10 s
304 s
Quay lui
Thời gian trỡ hoún xừm nhập
Trạm lừn
cận
Trạm gởi
DIFS
SIFS
SIFS
DIFS
SIFS
RTS
CTS

DATA
ACK
NAV(RTS)
NAV(CTS)
NAV(DATA)


21
kờnh bận cho đến kết thỳc ACK0. Hai khung Phơn đoạn 1 và ACK1 cũng đƣợc dựng
theo cỏch tƣơng tự để bỏo kờnh bận cho đến kết thỳc ACK1. Quỏ trỡnh đƣợc thực
hiện cho đến phơn đoạn cuối, phơn đoạn cú trƣờng Duration chứa giỏ trị bằng khoảng
thời gian ACK cộng với SIFS và trƣờng Duration của ACK chứa giỏ trị 0. Mỗi phơn
đoạn và ACK hoạt động nhƣ RTS, CTS ảo, vỡ thế khụng cần cỳ khung RTS/CTS sau
lần đàu tiờn mặc dự mỗi phơn đoạn cú thể lớn hơn ngƣỡng RTS.
Trƣờng hợp cú ACK gởi nhƣng khụng đƣợc tiếp nhận, cỏc trạm nghe phơn đoạn
hay nghe ACK sẽ xem nhƣ kờnh bận cho đến khung kế tiếp do NAV đƣợc cập nhật từ
khung hay ACK trƣớc đú. Tuy nhiờn tỡnh trạng xấu nhất đƣợc mụ tả trong hỡnh
H2.15

H2.15 Mụ tả quỏ trỡnh truyền khụng cỳ ACK và sự thiết lập NAV
ACK khụng đƣợc gởi bởi trạm đớch, cỏc trạm chỉ cú thể nghe đƣợc trạm đớch sẽ
khụng cập nhật đƣợc NAV của mỡnh và cỳ thể thử xừm nhập mụi trƣờng khi NAV
của chỳng đƣợc cập nhật từ khung tiếp nhận trƣớc đú tiến đến 0. Tƣơng tự cỏc trạm
chỉ nghe nguồn sẽ tự do xơm nhập kờnh khi NAV của chỳng cập nhật từ phơn đoạn đú
truyền trƣớc đú kết thỳc.
Trỏnh va chạm đƣợc thực hiện bằng cỏch sử dụng thủ tục quay lui. Trạm gởi cảm
nhận bận phải trỡ hoún cho đến khi mụi trƣờng đƣợc tự do. Vỡ rằng nhiều trạm đú chờ
để đƣợc truy cập nờn xỏc suất xung đột sẽ rất cao ngay sau khi mụi trƣờng trở thành tự
do. Để làm giảm xung đột suốt quỏ trỡnh này trạm phải sinh ra thời gian quay lui ngẫu
nhiờn- khoảng thời gian cộng thờm với thời gian DIFS- là khoảng thời gian trạm phải

trỡ hoún trƣớc khi nú cú thể truyền lại lại một lần nữa. Giỏ trị của số nguyờn ngẫu
nhiờn này phải phụ thuộc một khoảng gọi là CWmax- cửa sổ tắc nghẽn – cú độ dài
đƣợc điều chỉnh tự động theo số lần xung đột xuất hiện khi trạm truy cập kờnh. Khi
nhiều trạm sử dụng quay lui ngẫu nhiờn, trạm cú thời gian quay lui nhỏ nhất đƣợc
truyền trƣớc.


22
Trạm cú thể chọn hay luụn dựng RTS/CTS khi kớch thƣớc MPDU vƣợt quỏ giỏ
trị ngƣỡng (RTSthreshold) hay khụng dựng RTS/CTS. Những nghiờn cứu mụ phỏng
cho thấy rằng : việc dựng khung dữ liệu cú kớch thƣớc lớn hơn 259 byte là tối ƣu. Giỏ
trị này gọi là ngƣỡng RTS/CTS, nú phụ thuộc vào số trạm trờn mạng và giảm khi tăng
số trạm trờn mạng.
2.4.2 Chức năng kết hợp điểm PCF (Point Coordination Function)
MAC của IEEE 802.11 cũng cũn kết hợp một phƣơng phỏp truy cập tuỳ ý gọi là
PCF thƣờng chỉ đƣợc dựng trong mạng cú cấu hỡnh infrastructure. Phƣơng phỏp truy
cập này dựng bộ kết hợp điểm PC (Point Coordinator) hoạt động ở điểm truy cập của
BSS, nú qui định hiện tại trạm nào cú quyền truyền. Hoạt động của PCF cú thể yờu
cầu thờm bộ kết hợp, khụng chỉ ra trong chuẩn này, để cho phộp tăng thờm hoạt động
ở cỏc trƣờng hợp cú nhiều PCF của cỏc BSS hoạt động trờn cựng kờnh, trong khụng
gian vật lý trựng nhau.
PCF dựng cơ chế cảm nhận súng mang ảo và đƣợc trợ giỳp bởi cơ chế ƣu tiờn
truy cập. PCF sẽ phơn bố thụng tin truy cập bờn trong khung quản lý Beacon để giành
việc điều khiển mụi trƣờng bằng cỏch xỏc lập vộc tơ cấp phỏt mạng trong trạm. Hơn
nữa, tất cả việc truyền khung trong PCF cú thể dựng khụng gian giữa cỏc khung IFS
nhỏ hơn IFS đối với khung truyền trong mụi trƣờng DCF. Việc sử dụng IFS nhỏ hơn
ngụ ý rằng sự truyền kết hợp điểm cú tớnh truy cập ƣu tiờn đến mụi trƣờng trờn trạm
trong hoạt động cỏc BSS chồng nhau hơn ở phƣơng thức truy cập DCF. Tớnh ƣu tiờn
truy cập cung cấp bởi PCF cú thể sử dụng để tạo ra phƣơng thức truy cập cạnh tranh tự
do. PC điều khiển truyền khung của cỏc trạm sao cho giới hạn sự cạnh tranh trong chu

kỳ thời gian giới hạn.
Sự cựng tồn tại của DCF và PCF
Hai mode kết hợp hoạt động trong cựng mạng trờn một cấu trỳc gọi là
superframe: suốt phần đầu của superframe, mạng hoạt động ở mode DCP cho phộp
truy cập ngẫu nhiờn. Khi chu kỳ cạnh tranh kết thỳc thỡ điểm truy cập-gọi là bộ kết
hợp trung tơm - chiếm giữ mụi trƣờng và chu kỳ cạnh tranh-tự do bắt đầu.
2.4 Các loại khung
Cỳ ba loại khung chớnh
o Khung dữ liệu : dựng để truyền dữ liệu
o Khung điều khiển : dựng để điều khiển việc truy cập mụi trƣờng (vớ dụ :
RTS, CTS, ACK)