Sự tiến bộ của nền khoa học công nghệ thông tin đã góp phần làm cho đời sống
xã hội ngày càng phong phú. Nó mang lại siêu lợi nhuận cho nền kinh tế của mỗi quốc
gia và toàn cầu, đồng thời mang lại nền văn minh cho nhân loại chưa từng có từ trước
đến nay. Việt Nam là một nước đang trên đà phát triển và hội nhập, những ảnh hưởng
tích cực và hệ quả ưu việt do công nghệ thông tin mang lại cho nền kinh tế và đời sống
xã hội khoảng vài chục năm gần đây đã chứng minh điều này.
Hệ thống mạng không dây WLAN là một phát triển vượt bậc của ngành công
nghệ thông tin. Hiện nay nó là sự lựa chọn tối ưu nhất bởi cùng một lúc có thể kết nối
máy in, Internet và các thiết bị máy tính khác mà không cần dây cáp truyền dẫn. Nhờ
đó mà ta giảm thiểu được số lượng dây chạy trong phòng, từ phòng này sang phòng
khác. Số lượng dây không đáng kể nên không làm thay đổi cảnh quan, thẩm mĩ nơi ở
và nơi làm việc, hội họp.
Ngoài ra mạng LAN không dây còn rất nhiều tiện lợi khác đó là sự mềm dẻo,
dễ thay thế bảo trì, dễ dàng mở rộng và nhất là nó thích ứng và có thể chống lại các
hiện tượng khắc nghiệt của thời tiết như động đất và những tác động không mong
muốn khác
WIRELESS LAN là công nghệ đang được lựa chọn để ứng dụng rất nhiều trong
lĩnh vực kinh doanh. Nó giúp các công ty có khả năng truy cập theo thời gian thực vào
các dịch vụ, mang lại phản ứng nhanh nhạy đối với thay đổi của thị trường. Nâng cao
năng xuất lao động. Nếu như thông tin được ví như mạch máu của môi trường kinh
doanh ngày nay thì mạng không dây sẽ là trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh đó.
Trước ứng dụng to lớn đó của mạng không dây, việc nghiên cứu và tìm hiểu là
một vấn đề khá thú vị và đang được sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu trong
các trung tâm tin học, các viện công nghệ thông tin và các trường đại học. Trong đồ án
này đã trình bày như sau: Chương I là những kiến thức cơ bản về mạng WLAN,
Chương II đã hướng dẫn triển khai một mạng WLAN như thế nào, Chương III chính
là trình bày về kiến trúc hệ thống và kiến trúc giao thức của mạng WLAN.
87 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2840 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Tìm hiểu về mạng Wlan, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
tin điều khiển RTS/CTS.
Sử dụng RTS/CTS với phân đoạn: Sau đây là một mô tả sử dụng RTS/CTS
cho một phân đoạn MSDU hoặc MMPDU. Các khung RTS/CTS định nghĩa khoảng
thời gian của khung và báo nhận tiếp theo. Trường thời gian/ID định nghĩa khoảng
thời gian của khung và báo nhận tiếp theo. Trường thời gian/ID trong các khung dữ
liệu và báo nhận ACK xác định khoảng thời gian tổng của phân đoạn và báo nhận kế
tiếp.
data
DIFS
ACK
data
DIFS
SIFS
Waiting time
contention
t
sender
receiver
Other
station
Hình 3.18. IEEE 802.11 unicast data transfer
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 61 -
Hình 3.19. RTS/CTS với MSDU được phân đoạn
Mỗi khung chứa thông tin về khoảng thời gian của lần truyền dẫn kế tiếp.
Thông tin khoảng thời gian từ các khung RTS sẽ được sử dụng để cập nhật NAV để
chỉ thị bận cho đến khi kết thúc ACK 0. Thông tin khoảng thời gian từ khung CTS
cũng sẽ được sử dụng để cập nhật NAV để chỉ thị bận cho đến khi kết thúc ACK 0.
Tiếp theo trường thời gian/ID trong các khung Data và ACK sẽ được sử dụng. Nó sẽ
tiếp diễn cho đến khung cuối cùng, trong khung cuối cùng trường Thời gian/ID sẽ có
khoảng thời gian bằng một thời gian của ACK cộng với thời gian SIFS và trong khung
ACK của khung cuối cùng, trường Thời gian/ID đặt về không. Mỗi phân đoạn và ACK
hoạt động như một RTS/CTS ảo, do đó không có thêm khung RTS/CTS nào cần phải
tạo ra sau khi RTS/CTS bắt đầu chu trình trao đổi khung mặc dù các phân đoạn kế tiếp
có thể lớn hơn dot11RTSThreshold. Tại các STA sử dụng một PHY nhảy tần, khi
không có đủ thời gian trước biên giới hạn ngưng tiếp theo để truyền phân đoạn kế tiếp,
STA khởi tạo trình tự trao đổi khung có thể đặt trường Thời gian/ID trong khung dữ
liệu hay quản lý cuối cùng để truyền đi trước biên giới hạn ngừng thành khoảng thời
gian của một thời gian ACK cộng với một thời gian SIFS.
Trong trường hợp một xác nhận được gửi đi nhưng không nhận được bởi STA
nguồn, các STA nghe được phân đoạn hay ACK, sẽ đánh dấu kênh bận cho lần trao
đổi khung tiếp theo do NAV đã được cập nhật từ các khung này. Đây là tình huống
xấu nhất đã được chỉ ra.
Hình 3.20 Nếu cho một báo nhận không được gửi đi bởi STA đích, các STA có
thể chỉ nghe thấy STA đích sẽ không cập nhật NAV của chúng và có thể cố gắng truy
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 62 -
nhập khi NAV của nó được cập nhật từ khung nhận được trước đó đạt đến 0. Tất cả
các STA nghe nguồn sẽ có thể truy nhập kênh sau khi NAV đã cập nhật từ phân đoạn
truyền đi kết thúc.
Hình 3.20. RTS/CTS với ưu tiên bên truyền và báo nhận bị lỗi
Hình 3.21 mô tả việc sử dụng RTS và CTS. Sau khi đợi DIFS - khoảng thời
gian đồng bộ (cộng thêm khoảng thời gian backoff ngẫu nhiên nếu môi trường truyền
thông bận), bên gửi có thể phát ra một yêu cầu để gửi gói điều khiển RTS. Do đó gói
tin RTS chưa được cấp bất kỳ quyền ưu tiên nào cao hơn so với các gói dữ liệu khác.
Gói RTS bao gồm thông tin bên nhận dữ liệu được truyền tới và khoảng thời gian của
toàn bộ quá trình truyền dữ liệu. Khoảng thời gian này chỉ rõ khoảng thời gian cần
thiết để truyền toàn bộ frame dữ liệu và những thông tin ghi nhận liên quan đến chúng.
Mỗi nút nhận gói RTS này bây giờ sẽ phải đặt NAV (vectơ định vị mạng) của nó phù
hợp với trường thời gian trống. Những vectơ định vị mạng (NAV) chỉ rõ khi đó một
điểm sớm nhất trong khoảng thời gian của trạm cố gắng truy cập lại kênh truyền.
Nếu bên nhận nhận được RTS, nó sẽ trả lời bằng thông điệp CTS (clear to send)
sau khi đợi SIFS. Gói CTS này lại gồm một trường thời gian và mọi trạm nhận được
gói tin này phải điều chỉnh lại NAV theo như dự định truyền dữ liệu (bằng cách trừ đi
aSIFSTime và số miligiây yêu cầu để truyền một khung CTS tại tốc độ sử dụng để
truyền khung RTS mà khung CTS này phản hồi lại cho nó). Những trạm nhận sau
không cần phải đặt giống như những trạm nhận gói RTS đầu tiên. Lúc này, tất cả các
nút trong tầm nhận xung quanh trạm gửi và trạm nhận đều có thông tin vì chúng phải
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 63 -
đợi nhiều thời gian hơn trước khi truy cập môi trường. Về cơ bản, cơ chế này dự trữ
môi trường cho một người gửi riêng (đây là lý do tại sao trước kia nó là một sơ đồ hạn
chế thực tế). Sau khi truyền một khung RTS, STA sẽ chờ một khoảng thời gian
CTSTimeout, bắt đầu tại PHY-TXEND.confirm. Nếu một PHY-RXSTART.indication
không xảy ra trong khoảng CTSTimeout, STA sẽ kết luận rằng truyền RTS đã bị lỗi và
STA này sẽ kích hoạt thủ tục ngừng vào lúc kết thúc khoảng thời gian CTSTimeout,
STA sẽ chờ PHY-RXEND tương ứng để xác định xem truyền RTS có thành công hay
không.
Cuối cùng, người gửi có thể gửi gói dữ liệu sau khi SIFS. Bên nhận đợi SIFS
sau khi nhận gói dữ liệu (Nhận được khung CTS hợp lệ được gửi đi bởi bên nhận
khung RTS, tương ứng với PHY-RXEND này) và sau đó xác nhận việc truyền thông
đã chính xác. Lúc này việc truyền dẫn được hoàn thành và như vậy NAV trong nút
đánh dấu môi trường như được tự do và chu trình chuẩn có thể bắt đầu lần nữa. Nếu
nhận ra bất cứ khung nào khác, bao gồm cả các khung hợp lệ, sẽ được coi là lỗi truyền
RTS. Trong trường hợp này STA sẽ kích hoạt thủ tục ngừng của nó tại PHY-
RXEND.indication và có thể xử lý khung nhận được.
Hình 3.21. Nút ẩn cung cấp tự do dành truy cập
Bên trong kịch bản này (IEEE 802.11 sử dụng RTS và CTS để ngăn ngừa vấn
đề trạm cuối ẩn), nhưng sự va chạm có thể chỉ xuất hiện tại lúc bắt đầu trong khi RTS
được gửi. Hai hoặc nhiều hơn các trạm có thể bắt đầu gửi cùng một lúc (RTS hoặc gói
dữ liệu khác). Việc sử dụng RTS/CTS có thể mang kết quả khác không đáng kể là sự
lãng phí băng thông và tăng độ trễ lên cao hơn. Bởi vậy, một ngưỡng RTS có thể xác
RTS
DIFS
CTS
SIFS
data
SIFS
CTS
SIFS
NAV(RTS)
NAV(CTS)
data DIFS
sender
receiver
Other
station
Deter access
contention
t
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 64 -
định khi nào sử dụng cơ chế bổ xung (về cơ bản tại những kích thước khung lớn hơn)
và khi nào thì vô hiệu nó (những khung ngắn) Chhaya (1996) và Chhaya (1997) đưa ra
tổng quan của dịch vụ không đồng bộ vào 802.11 và thảo luận hiệu suất khác nhau
dưới tải những kịch bản ngoại lệ.
Mạng LAN không dây tỷ lệ bit lỗi trong khi truyền, tiêu biểu là vài thứ tự của
nó lớn hơn ví dụ như so với cáp quang. Như vậy xác suất một khung lỗi là nhiều hơn
đối với những kết nối không dây nếu cùng một độ dài khung như trước. Một cách
giảm bớt xác suất lỗi là sử dụng những khung ngắn hơn. Trong trường hợp này, tỷ lệ
bit lỗi vẫn như thế nhưng chỉ những khung ngắn bị hỏng và như vậy tỷ lệ lỗi khung
được giảm bớt.
Tuy nhiên, cơ chế phân mảnh gói dữ liệu người dùng thành những phần nhỏ cần
phải trong suốt đối với người dùng. Hơn nữa lớp MAC cần phải có khả năng điều
chỉnh kích thước khung truyền phù hợp với tỷ lệ lỗi hiện thời trên môi trường truyền.
Về vấn đề này tiêu chuẩn IEEE 802.11 chỉ rõ một kiểu phân mảnh (xem hình 3.22).
Lần nữa, bên gửi có thể gửi một gói điều khiển RTS để dữ trữ môi trường truyền sau
khi đợi một khoảng thời gian DIFS. Gói RTS này bây giờ bao gồm khoảng thời gian
truyền của đoạn đầu tiên và sự ghi nhận tương ứng. Một tập hợp nhất định các nút có
thể nhận RTS này và đặt NAV của chúng theo trường khoảng thời gian. Bên nhận sẽ
trả lời bằng một CTS, lần nữa gồm khoảng thời gian của việc truyền lên trên tới sự ghi
nhận. Một tập hợp (khả năng khác) bên nhận có thông điệp CTS này và đặt cho NAV.
Trong hình 3.22, bên gửi bây giờ có thể gửi khung dữ liệu đầu tiên, frag1 sau
khi chỉ đợi SIFS. Khía cạnh mới của kiểu phân mảnh này là gồm giá trị khoảng thời
gian khác trong khung frag1. Trường thời gian dữ trữ môi trường truyền thông cho
khoảng thời gian của việc truyền thông tiếp theo gồm đoạn thứ hai và sự ghi nhận của
nó. Lần nữa vài nút có thể nhận những khoảng dự trữ này và điều chỉnh NAV của
chúng. Nếu tất cả các nút đều tĩnh và truyền không thay đổi thì tập hợp những nút
nhận trường thời gian trong frag1, nên như thế trong tập đã nhận những dữ trữ trong
gói điều khiển RTS. Tuy nhiên, vì sự lưu động của các nút và những sữ thay đổi trong
môi trường, điều này cũng có thể một tập hợp các nút khác.
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 65 -
Bên nhận frag1, trả lời trực tiếp sau SIFS với gói ACK1 xác nhận, bao gồm dữ trữ cho
sự truyền thông tiếp theo. Lần nữa, lần thứ tư tập hợp nút nhận được dữ trữ này và
điều chỉnh NAV của chúng (mà lần nữa có thể giống như lần thứ hai các nút nhận
được dự trữ trong khung CTS).
Nếu frag2 không phải là khung cuối cùng của cuộc truyền, thì nó cũng bao gồm
một khoảng thời gian mới cho việc truyền đoạn thứ ba. Trong ví dụ đoạn frag2 là đoạn
cuối cùng của cuộc truyền do đó bên gửi không dữ trữ môi trường lâu hơn nữa. Bên
nhận xác nhận đoạn thứ hai này và không dữ trữ môi trường lần nữa. Sau ACK2 mọi
nút có thể dự tranh môi trường lần nữa sau khi đợi DIFS.
Hình 3.22. Phân mảnh dữ liệu người dùng
3.2.2.3. DFWMAC-PCF thăm dò
Hai cơ chế truy cập được giới thiệu cho đến lúc này không thể đảm bảo một sự
duy trì truy cập cực đại hoặc băng thông truyền tối thiểu. Cung cấp thêm dịch vụ giới
hạn thời gian (time-bounded) tiêu chuẩn chỉ rõ một chức năng sắp đặt điểm (PCF) ở
trên những cơ chế DCF chuẩn. Việc sử dụng PCF yêu cầu một điểm truy cập điều
khiển môi trường truyền thông và lựa chọn những nút đơn. Những mạng đặc biệt
không thể sử dụng chức năng này và như vậy cung cấp không QoS nhưng “sự cố gắng
tốt nhất” trong IEEE 802.11 WLAN.
Điểm điều phối truy cập điểm chia thời gian truy cập thành siêu khung (frame)
các giai đoạn được thể hiện trong hình . Một siêu khung gồm có một giai đoạn tự do
RTS
DIFS
CTS
SIFS
Frag1
SIFS
ACK1
SIFS
NAV(RTS)
NAV(CTS)
data DIFS
sender
receiver
Other
station
contention
t
Frag2
SIFS
ACK2
SIFS
NAV(frag1)
NAV(ACK1)
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 66 -
tranh giành và giai đoạn tranh giành. Giai đoạn tranh giành có thể sử dụng cho hai cơ
chế truy cập được giới thiệu ở trên. Hình vẽ cũng chỉ rõ một vài trạm không dây (tất cả
trên cùng một đường) và các NAV của trạm (cũng trên cùng một đường).
Tại thời điểm t0 giai đoạn tranh giành tự do của siêu khung theo lý thuyết phải
được bắt đầu, nhưng trạm khác vẫn đang truyền dữ liệu (ví dụ như môi trường truyền
thông bận). Điều này có nghĩa là PCF cũng trì hoãn tới DCF và do đó việc bắt đầu của
siêu khung có thể bị trì hoãn. Khả năng duy nhất để tránh các biến đổi là không có bất
kỳ giai đoạn tranh giành nào. Sau đó môi trường truyền được nhàn rỗi cho đến thời
điểm t1 điểm điều phối phải đợi PIFS trước khi truy cập môi trường truyền. Đến khi
PIFS nhỏ hơn DIFS, không có một trạm nào khác có thể bắt đầu sớm hơn.
Điểm điều phối bây giờ gửi dữ liệu D1 theo hướng tới trạm không dây đầu tiên.
trạm này có thể trả lời một lần sau SIFS (xem hình 3.23). Sau khi đợi thêm một SIFS,
điểm phân phối có thể thăm dò (bỏ phiếu) trạm thứ hai để gửi D2. Trạm này có thể trả
lời ngược lại tới điểm điều phối với dữ liệu U2. Thăm dò tiếp với nút thứ ba. Thời gian
này nút không có gì trả lời và do đó điểm điều phối sẽ không nhận một gói sau SIFS.
Sau khi cho PIFS, điểm điều phối có thể lại thăm dò các trạm. Cuối cùng, điểm
điều phối có thể đưa ra một ghi chép cuối (CFend) rằng điểm diều phối có thể bắt đầu
mấy lần. Sử dụng PCF tự động đặt NAV, ngăn chặn những trạm khác gửi. Trong ví
dụ, giai đoạn tranh giành tự do theo kế hoạch ban đầu phải từ t0 đến t3. tuy nhiên, điểm
điều phối kết thúc việc thăm dò sớm hơn do thay đổi kết thúc giai đoạn tranh giành tự
do tại t2. Tại t4 chu trình bắt đầu lại với siêu khung tiếp theo. Những thuộc tính của
truyền thông trong mạng không dây bây giờ được xác định bằng hoạt động thăm dò
của điểm truy cập. Nếu duy nhất PCF được dùng và thăm dò được phân bổ công bằng,
băng thông cũng được phân bổ công bằng giữa mọi nút được thăm dò. Điều này giống
như không thay đổi, trung tâm hệ thống điều khiển phân chia thời gian đa truy cập
(TDMA) với thời gian được truyền được chia đúp (TDD). Phương thức này xảy ra ở
phía trên nếu các nút không có gì để gửi, nhưng điểm truy cập thăm dò chúng thường
xuyên. Anastasi (1998) nói thêm ví dụ truyền tiếng nói sử dụng gói 48 byte như tải
trọng. Trong trường hợp này, PCF mô tả trên 75 byte.
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 67 -
3.2.2.4. MAC frames
Mỗi khung MAC sẽ bao gồm các thành phần cơ bản liệt kê dưới đây:
Mào đầu khung MAC: gồm thông tin điều khiển khung, khoảng thời gian, địa
chỉ và thông tin điều khiển trình tự.
Thân khung với chiều dài thay đổi bao gồm thông tin được chỉ định cho từng
loại khung.
Trật tự kiểm tra trong khung (FCS) bao gồm mã vòng dư (IEEE-CRC) 32 bít.
Các đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDUs) hoặc các khung trong phân lớp MAC
được mô tả bằng một dãy các trường sắp xếp theo một trật tự nhất định. Các trường/
trường con theo trình tự sắp xếp của chúng trong khung MAC và theo thứ tự mà chúng
đi qua giao thức hội tụ lớp vật lý (PLCP) tính từ trái qua phải. Trong tất cả các hình
vẽ, tất cả các bít trong trường. Tất cả các bít trong trường đều được đánh số từ 0 tới k,
trong đó chiều dài của trường là k+1 bit. Các đường biên giới về octet trong mỗi
trường có thể phân biệt được bằng cách lấy số thứ tự bít trong môi trường theo từng
khối 8 bít. Các octet trong các trường có độ dài lớn hơn một octet được biểu diễn tăng
dần theo mức độ quan trọng, từ bít có trọng số nhỏ nhất đến bit có trọng số lớn nhất.
Các octet trong các trường có độ dài lớn hơn một octet đơn sẽ được gửi tới PLCP theo
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 68 -
trình tự từ octet chứa các bít có trọng số nhỏ nhất tới các octet chứa các bít có trọng số
lớn nhất. Bất kỳ trường nào chứa CRC đều phải tuân theo qui ước này và được truyền
theo trật tự cao nhất.
Các địa chỉ MAC được ấn định một dãy bit sắp xếp theo trật tự. Bít
Individual/Group luôn luôn được truyền trước tiên và đó là bit 0 của octet đầu tiên.
Các giá trị thập phân được mã hoá theo mã nhị phân tự nhiên trừ phi ở trạng
thái khác. Các giá trị trong bảng dưới đây là các giá trị nhị phân, với việc gán bít được
chỉ ra trong bảng. Các giá trị trong các bảng khác nhau được biểu thị dưới các ký hiệu
thập phân.
Các trường và các trường con dự phòng được thiết lập giá trị 0 trong lúc truyền
và bị bỏ qua khi nhận.
Khuôn dạng và khung MAC bao gồm tập hợp các trường ở một trật tự cố định
trong tất cả các khung. Hình dưới đây mô tả một khuôn dạng MAC tổng quát. Trong
đó các trường địa chỉ 2, địa chỉ 3, trường điều khiển trật tự khung, trường địa chỉ 4 và
thân khung chỉ có trong một số loại khung nhất định. Mỗi một trường và khuôn dạng
của mỗi loại khung đều được giới thiệu ở các phần tiếp theo.
Các trường:
# Trường điều khiển khung: Trường điều khiển khung bao gồm các trường con
sau đây: Protocol Version (Phiên bản giao thức), Type (Loại trường), Subtype
(Phân loại trường), to DS, From DS, More Fragment, Retry, Power
Management, More Data, Wired Equipvalent Privacy (WEP) và trường Order.
Protocol
Version Type
Sub
Type
To
DS
From
DS
More
Frag
Retr
y
Pwr
Mng
More
Data
WE
P
Orde
r
Hình 3.25. Khuôn dạng trường điều khiển khung
2 bit 2 bit 4 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1bit 1 bit
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 69 -
Trường phiên bản giao thức (Protocol Version): Trường Protocol Version có
độ dài 2 bit có kích thước không thay đổi. Với tiêu chuẩn IEEE 802.11 giá trị trường
bằng 0, các giá trị khác đang để dự phòng cho các phiên bản giao thức WLAN sau.
Giá trị của trường sẽ tăng dần khi xuất hiện sự thay đổi cơ bản tồn tại giữa phiên bản
đã được sửa đổi với phiên bản trước đó. Nếu một thiết bị nhận khung mà khung đó có
giá trị phiên bản giao thức mức cao hơn khả năng thiết bị hỗ trợ thì thiết bị này sẽ loại
bỏ ngay khung nhận được mà không cần thông báo tới trạm gửi hoặc LLC.
Trường Type và Subtype: Trường Type có độ dài 2 bit và trường Subtype có
độ dài 4 bit. Các trường Type và Subtype đều dùng để xác định chức năng của khung.
Có 3 loại khung: khung điều khiển, khung dữ liệu và khung quản lý. Mỗi loại khung
này đều có một số trường Subtype được định nghĩa trước. Bảng sau đây biểu diễn sự
kết hợp giữa trường Type và Subtype :
Giá trị
trường
Type
Loại trường
Type
Giá trị trường
Subtype Loại trường Subtype
00 Quản lý 0000 Yêu cầu liên kết
00 Quản lý 0001 Trả lời liên kết
00 Quản lý 0010 Yêu cầu tái liên kết
00 Quản lý 0011 Trả lời tái liên kết
00 Quản lý 0100 Yêu cầu Probe
00 Quản lý 0101 Trả lời Probe
00 Quản lý 0110-0111 Dự phòng
00 Quản lý 1000 Beacon
00 Quản lý 1001 Bản tin chỉ thị lưu lượng thông báo ATIM
00 Quản lý 1010 Ngừng liên kết
00 Quản lý 1011 Nhận thực
00 Quản lý 1100 Ngừng nhận thực
00 Quản lý 1101-1111 Dự phòng
01 Điều khiển 0000-1001 Dự phòng
01 Điều khiển 1010 Power Save (PS)-Poll
01 Điều khiển 1011 Yêu cầu gửi (RTS)
01 Điểu khiển 1100 Sẵn sàng gửi (CTS)
01 Điều khiển 1101 ACK
01 Điều khiển 1110 Contention-Free (CF) – End
01 Điều khiển 1111 CF-End + CF - ACK
10 Dữ liệu 0000 Dữ liệu
10 Dữ liệu 0001 Dữ liệu + CF – ACK
10 Dữ liệu 0010 Dữ liệu + CF – Poll
10 Dữ liệu 0011 Dữ liệu + CF – ACK +CF - Poll
10 Dữ liệu 0100 NULL (Không có dữ liệu)
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 70 -
10 Dữ liệu 0101 CF – ACK (Không có dữ liệu)
10 Dữ liệu 0110 CF – Poll (Không có dữ liệu)
10 Dữ liệu 0111 CF – ACK + CF – Poll (Không có dữ liệu)
10 Dữ liệu 1000-1111 Dự phòng
10 Dự phòng 0000-1111 Dự phòng
Hình 3.26. Sự kết hợp giữa trường Type và Subtype
Trường To DS: có chiều dài 1 bit và được thiết lập giá trị là 1 trong các khung
dữ liệu gửi tới cho DS, bao gồm tất cả các loại khung dữ liệu được gửi bởi các trạm
STA liên kết với các AP. Trường To DS được thiết lập giá trị là 0 trong tất cả các
khung khác.
Trường From DS: Trường From DS có chiều dài là 1 bit và được thiết lập giá
trị là 1 trong tất cả các khung dữ liệu tồn tại trong DS. Và trường này sẽ có giá trị là 0
trong tất cả các trường hợp còn lại.
Giá trị Ý nghĩa
To DS = 0
From DS=0
Một khung dữ liệu truyền trực tiếp từ một STA tới một STA khác
trong cùng một IBSS, cũng giống như tất cả các khung loại quản lý
và điều khiển.
To DS = 1
From DS= 0
Khung dữ liệu đang đi tới DS
To DS = 0
From DS =1
Khung dữ liệu xuất phát từ DS
To DS = 1
From DS =1
Khung hệ thống phân phối vô tuyến (WDS) đang được phân phối từ
một AP tới một AP khác. Khung này chỉ áp dụng cho các DS loại vô
tuyến.
Hình 3.27. Kết hợp giữa To DS và From DS trong các khung dữ liệu
Trường More Fragment (phân mảnh thêm): Trường More Fragment có chiều
dài là 1 bit và được thiết lập giá trị là 1 trong tất cả các khung dữ liệu hoặc trong các
khung quản lý có 1 khung phân đoạn gửi tiếp theo nằm trong một MSDU (tham số dữ
liệu chỉ định) hoặc MMPDU (Đơn vị dữ liệu giao thức MAC).
Trường Retry: Có độ dài 1 bit và được thiết lập giá trị 1 trong bất kỳ khung dữ
liệu hoặc khung quản lý nào là khung phát lại. Trường Retry được thiết lập giá trị 0
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 71 -
trong tất cả các khung còn lại. Phía trạm nhận sẽ sử dụng địa chỉ này để trợ giúp quá
trình loại bỏ các khung giống nhau.
Trường Power Management (Quản lý nguồn): Có độ dài là 1 bít và được sử
dụng để chỉ thị chế độ quản lý nguồn của STA. Giá trị của trường này không thay đổi
trong các khung xuất phát từ 1 STA trong một trật tự trao đổi khung. Giá trị của
trường Power Management là 1 chỉ ra rằng STA sẽ ở trong chế độ tiết kiệm nguồn, giá
trị là 0 chỉ ra STA đang ở trong chế độ kích hoạt. Trường này luôn được thiết lập giá
trị là 0 trong các khung do AP truyền đi.
Trường More Data (Thêm dữ liệu): Có độ dài là 1 bit và được sử dụng để
thông báo cho STA đang trong chế độ tiết kiệm nguồn rằng có 1 hoặc nhiều MSDU,
MMPDU gửi tới STA đó đang nằm trong bộ đệm của AP. Trường More Data chỉ hợp
lệ trong các khung dữ liệu được gửi trực tiếp hoặc các khung quản lý được gửi từ một
AP tới một STA đang nằm trong chế độ tiết kiệm nguồn. Giá trị của trường này là 1
chỉ ra rằng có ít nhất một MSDU hoặc MMPDU đang nằm trong bộ đệm dành cho
STA.
Trường More Data có thể được thiết lập giá trị 1 trong các khung dữ liệu có
hướng phát đi từ một Contention – Free (CF)-Pollable STA gửi tới bộ điều phối điểm
(PC) đáp ứng lại CF – Poll để chỉ ra rằng STA có thêm ít nhất một MSDU đang nằm
trong bộ đệm sẵn sàng để truyền đáp ứng lại CF – Poll tiếp theo.
Trường more data được thiết lập giá trị 1 trong các khung do AP gửi đi, khi vẫn
còn các MSDU hoặc các MMPDU kiểu quảng bá /đa điểm mà AP truyền tiếp trong
khoảng thời gian Beacon. Trường More Data được thiết lập giá trị 0 trong các khung
quảng bá/đa điểm do điểm truy nhập AP truyền đi khi không còn MSDU hoặc
MMPDU kiểu quảng bá/đa điểm để AP truyền đi trong khoảng thời gian Beacon và
trường More Data được thiết lập giá trị 0 trong tất cả các khung quảng bá/đa điểm
không phải trạm AP truyền đi.
Trường WEP: Có độ dài 1 bit. Nó được thiết lập giá trị 1 nếu trường Frame
Body chứa thông tin được xử lý bởi thuật toán WEP. Trường WEP chỉ được thiết lập
giá trị1 trong các khung dữ liệu và các khung loại quản lý có phân loại Subtype là
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 72 -
nhận thực. Trường WEP được thiết lập giá trị 0 cho tất cả các khung còn lại. Nếu bit
WEP có giá trị là 1, khi đó trường Frame Body được giải nén theo thuật toán WEP.
Trường Order: Có độ dài 1 bit và được thiết lập giá trị 1 trong bất kỳ khung dữ
liệu nào chứa MSDU, hoặc thành phần của MSDU, được truyền ở lớp dịch vụ
StrictlyOrderd.
# Trường thứ tự khoảng thời gian trống (Duration/ID): Trường này có độ
dài 16 bit. Nội dung của trường này như sau:
9 Trong các khung điều khiển có các khung Subtype loại Power
Save (PS)-Poll, trường thời gian/ID mang chỉ số nhận dạng liên
lạc (AID) của trạm gửi khung trong 14 bít trọng số thấp nhất (lsb)
và 2 bit trọng số cao nhất (msb) đều được thiết lập giá trị 1. Giá
trị của AID nằm trong khoảng 1-2007.
9 Trong tất cả các khung khác, Trường thời gian/ ID chứa giá trị
thời gian được chỉ định cho mỗi loại khung. Đối với các khung
được truyền trong khoảng thời gian connection-free (CFP), trường
thời gian ID được thiết lập giá trị là 32768.
Bất kỳ khi nào nội dung của trường thời gian/ ID cũng có giá trị nhỏ hơn
32768, giá trị của trường được sử dụng để cập nhật véctơ phân phối mạng (NAV). Mã
hoá trường thời gian được thể hiện trong hình sau:
Bit 15 Bit 14 Bit 13 – 0 Cách sử dụng
0 0 - 32767 Khoảng thời gian
1 0 0 Giá trị cố định trong phạm vi các khung được truyền trong khoảng CFP
1 0 1 – 16383 Dự phòng
1 1 0 Dự phòng
1 1 1 – 2007 AID trong các khung PS - Poll
1 1 2008 - 16383 Dự phòng
Hình 3.28. Mã hoá trường thời gian
# Trường Address: Có 4 dạng trường Address trong khuôn dạng khung MAC.
Các trường đó được sử dụng để chỉ thị BSSID, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, địa chỉ trạm
gửi và địa chỉ trạm nhận. Việc sử dụng 4 trường Address trong mỗi loại khung được
biểu diễn bằng chữ viết tắt BSSID, DA, SA, RA và TA, tương ứng với địa chỉ nhận
dạng BSS, địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, địa chỉ trạm nhận và địa chỉ trạm truyền. Có thể
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 73 -
có khung không chứa một số trường Address. Việc sử dụng trường Address được quy
định bởi vị trí tương đối của các trường Address (1 - 4) trong mào đầu MAC, không
phụ thuộc và loại địa chỉ trong trường đó. Ví dụ địa chỉ trạm nhận luôn nằm trong địa
chỉ trường Address 1 trong các khung nhận được và địa chỉ trạm nhận của khung CTS
và các khung ACK luôn luôn được lấy từ trường Address 2 trong khung RTS và trong
các khung được ACK xác nhận tương ứng. Mỗi trường Address chứa một địa chỉ dài
là 48 bit.
Phân loại địa chỉ
Địa chỉ con MAC là một trong hai loại sau đây:
Địa chỉ cá nhân: là địa chỉ liên kết với từng nhóm địa chỉ trên mạng.
Địa chỉ nhóm: Là địa chỉ đa đích, liên kết với 1 nhóm hoặc nhiều trạm
trên mạng. Có hai loại địa chỉ nhóm như sau:
o Địa chỉ nhóm Multicast: Là địa chỉ một nhóm các trạm liên quan
về mặt logic được kết hợp với nhau bởi quy ước mức cao hơn
o Địa chỉ Broardcast: Là một địa chỉ đa điểm riêng biệt được định
nghĩa trước mà luôn để chỉ tập hợp các trạm trong mạng LAN
đang xét . Khi trường địa chỉ đích có tất cả các bit mang giá trị 1,
nó sẽ được hiểu là địa chỉ Broadcast. Nhóm địa chỉ này được định
nghĩa trước trong từng môi trường để tất cả các trạm hoạt động
được kết nối tới môi trường đó. Tất cả các trạm đó có thể nhận
dạng được địa chỉ Broadcast. Không nhất thiết một trạm phải có
khả năng phát địa chỉ Broadcast.
Không gian địa chỉ cũng được phân tách thành không gian địa chỉ quản lý cục
bộ và không gian địa chỉ quản lý toàn cầu.
Trường BSSID: Có độ dài 48 bit và có khuôn dạng giống như địa chỉ LAN
MAC. Trường này được ấn định duy nhất cho từng BSS. Giá trị của trường này trong
một BSS là địa chỉ MAC của trạm STA thực hiện chức năng điểm truy nhập AP của
BSS đó.
Giá trị của trường này trong IBSS nằm trong không gian địa chỉ MAC quản lý
cục bộ và được tạo thành từ 46 bit đánh số ngẫu nhiên. Giá trị bit Individual/Group của
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 74 -
trường địa chỉ được thiết lập là 1. Cơ chế này được sử dụng để cung cấp khả năng có
thể xảy ra cao trong việc lựa chọn một BSSID duy nhất. Nếu trường này có tất cả các
bit nhận giá trị 1 thì nó được xem là trường BSSID Broadcast. Trường BSSID
Broadcast chỉ có thể được sử dụng trong trường BSSID đối với các khung quản lý có
trường Subtype là yêu cầu kiểm tra.
Trường địa chỉ đích (DA): Trường địa chỉ đích DA chứa địa chỉ MAC cá
nhân hoặc địa chỉ nhóm để nhận dạng thực thể hoặc các thực thể là trạm nhận cuối
cùng của MSDU (hoặc thành phần của MSDU) chứa trong trường Frame Body.
Trường địa chỉ nguồn (SA): Trường địa chỉ SA chứa địa chỉ IEEE MAC để
nhận dạng thực thể MAC phát MSDU (hoặc thành phần của MSDU) chứa trong
trường Frame Body. Bit Individual/Group luôn luôn nhận giá trị 0 trong trong địa chỉ
nguồn.
Trường địa chỉ trạm nhận (RA): Trường RA chứa địa chỉ IEEE MAC cá
nhân hoặc địa chỉ nhóm để nhận dạng các trạm STA trung gian, trong môi trường vô
tuyến WM, nhận thông tin chứa trong trường Frame Body.
Trường địa chỉ trạm phát (TA): Trường TA chứa địa chỉ IEEE MAC cá nhân
để nhận dạng trạm STA phát MPDU chứa trong trường Frame Body. Bit
Individual/Group luôn nhận giá trị 0 trong trường TA.
# Trường Sequence Control: Trường điều khiển trình tự (Sequence Control)
có độ dài 16 bit và bao gồm 2 trường con là Fragment Number (Số phân đoạn) và
Sequence Number (Số trình tự).
Số phân đoạn Số trình tự
Hình 3.29. Trường điều khiển trình tự
Trường Sequence Number - Số trình tự: Trường số trình tự là trường có chiều
dài 12 bit dùng để hiển thị số trình tự của MSDU hoặc MMPDU. Mỗi MSDU hoặc
MMPDU do STA truyền đi đều được ấn định một số trình tự. Các trình tự được ấn
định từ một bộ đếm mod đơn 4096, bắt đầu từ giá trị 0 và cộng tăng dần thêm 1 cho
mỗi MSDU và MMPDU. Mỗi số phân đoạn của MSDU và MMPDU đều chứa số trình
4 bit 12 bit
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 75 -
tự được ấn định. Số trình tự sẽ không thay đổi giá trị trong tất cả các trường hợp truyền
lại MSDU, MMPDU hoặc các thành phần của chúng.
Trường Fragment Number - Số phân đoạn: Trường Fragment Number có chiều
dài 4 bit dùng để hiển thị số phân đoạn của mỗi phân đoạn của MSDU hoặc MMPDU.
Số phân đoạn được thiết lậpgiá trị là 0 trong trường hợp nó là phân đoạn đầu tiên của
MSDU, MMPDU và số phân đoạn được cộng thêm 1 đơn vị đối với mỗi phân đoạn kế
tiếp của MSDU hoặc MMPDU. Số phân đoạn giữ nguyên giá trị trong trường hợp
truyền lại các phân đoạn.
#Trường Frame Body (Điều khiển khung): Là trường có chiều dài biến đổi
chứa thông tin chỉ định cho từng loại khung (Type) và phân loại khung (Subtype) riêng
biệt. Chiều dài tối thiểu của trường Frame Body là 0 octet. Chiều dài lớn nhất của
trường Frame Body được xác định bằng chiều dài lớn nhất của (MSDU + ICV + IV),
trong đó các ICV và IV là các trường của WEP.
#Trường FCS: Là trường có độ dài 32 bit chứa 32 bit CRC. Trường FCS được
tính toán dựa trên tất cả các trường của mào đầu MAC và trường Frame Body. Vì vậy
trường này được coi như là trường tính toán (Calculation Field).
Trường FCS được tính toán sử dụng đa thức sinh chuẩn bậc 32 dưới đây:
G(x) = x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1
Trường FCS là thành phần bù 1 của tổng (Modul 2) dưới đây:
o Số dư của xk * (x31 + x30 + x29 + ....+ x2x +1) cho đa thức sinh
G(x) trong đó k là số bit trong trường tính toán
o Số dư sau khi nhân nội dung (được xem như đa thức) của trường
Calculation với x32 sau đó chia cho đa thức sinh G(x).
Trường FCS được truyền từ hệ số tới trường cao nhất.
Khi thực hiện tại phía đầu phát số dư ban đầu của phép chia được đặt trước tất
cả bằng 1 và sau đó thay đổi bằng cách chia các trường tính toán cho đa thức sinh
G(x), kết quả thu được trong trường hợp không có lỗi truyền dẫn, cho một giá tri số dư
khác 0 duy nhất. Giá trị số dư duy nhất đó là đa thức:
x31 + x30+ x26 + x25 + x24 + x18 + x15 +x14 +x12 + x11 + x10 + x8 + x6 + x5 + x4+ x3 +x +1
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 76 -
3.2.2.5. Khuôn dạng của các loại khung
Khung điều khiển: Dùng thuật ngữ khung ngay đằng trước để chỉ một khung
đã được nhận hoàn tất trong khoảng thời gian SIFS phía trước. Các trường con trong
trường Frame Control của các khung điều khiển được biểu diễn trong hình dưới đây:
Protocol
Version Type
Sub
type
To
DS
From
DS
More
Frag Retry
Pwr
Mng
More
Data WEP
Ord
er
Khuôn dạng khung Request To Send (RTS): Khuôn dạng khung RTS được minh
Khuôn dạng khung Request To Send (RTS): được minh hoạ trong hình dưới đây:
Hình 3.31: Khuôn dạng khung RTS
Trong đó trường RA của khung RTS là địa chỉ của STA trung gian nhận khung.
TA là địa chỉ của STA truyền khung RTS. Giá trị thời gian là thời gian tính bằng
micro giây, đòi hỏi để truyền khung dữ liệu hoặc khung quản lý, cộng thêm khung
CTS, cộng thêm khung ACK, cộng thêm 3 khoảng thời gian SIFS. Nếu khoảng thời
gian tính toán chứa phần nhở của micrô giây, khi đó giá trị được làm tròn thành số
nguyên có giá trị cao hơn kế tiếp.
Khuôn dạng khung Clear To Send (CTS): Được minh hoạ trong hình dưới đây:
Frame
Control Thời gian RA FCS
Giá trị RA trong khung ACK được sao chép từ trường TA của khung RTS
ngay trước đó mà trong khung CTS đáp ứng. Giá trị trường Thời gian là giá trị thu
được từ trường Thời gian thuộc khung RTS trực tiếp trước đó, trừ đi thời gian tính
2 bit 2 bit 4 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit
Giá trị 0 0 0 0 0 0 0
Hình 3.30 : Các giá trị trường con của trường Frame Control trong các khung điều
ể
2 octet 2 octet 6 octet 4 octet
Mào đầu MAC
Hình 3.32 : Khung CTS
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 77 -
bằng micrô giây yêu cầu để truyền khung CTS và khoảng SIFS của nó. Nếu thời gian
tính toán chứa phần nhỏ của micrô giây, khi đó giá trị sẽ được làm tròn thành số
nguyên có giá trị cao hơn kế tiếp.
Khuôn dạng khung ACK: Khuôn dạng ACK được minh hoạ trong hình 3.33:
Giá trị RA của khung ACK được sao chép từ trường Address 2 của khung dữ
liệu, khung quản lý trực tiếp trước đó, khung điều khiển PS – Poll.
Nếu bit More Fragment được thiết lập giá trị 0 trong trường Frame Control của
khung dữ liệu hoặc khung quản lý gửi trực tiếp trước đó, khi đó trường thời gian được
thiết lập giá trị 0. Nếu bit More Fragment được thiết lập giá trị là 1 trong trường Frame
Control của khung dữ liệu hoặc khung quản lý gửi trực tiếp trước đó, khi đó giá trị thời
gian là giá trị thu được từ trường thời gian thuộc khung dữ liệu hoặc khung quản lý gửi
trực tiếp trước đó trừ đi thời gian tính bằng micrô giây đòi hỏi để truyền khung ACK
và khoảng SIFS của nó. Nếu thời gian tính toán bao gồm cả phần nhỏ của micrô giây,
khi đó giá trị sẽ được làm tròn thành số nguyên có giá trị cao hơn kế tiếp.
Khuôn dạng khung Power – Save Poll (PS - Poll):
Frame
Control AID BSSID TA FCS
Khuôn dạng khung BSSID là địa chỉ của trạm STA nằm trong AP. TA là địa
chỉ của trạm STA đang truyền khung. AID là giá trị do AP gán cho STA đang truyền
trong khung đáp ứng liên lạc dùng để thiết lập liên lạc hiện thời của trạm STA.
Giá trị của AID luôn luôn có hai bit trọng số cao nhất được thiết lập giá trị là 1. Tất cả
các STA trong lúc nhận khung PS – Poll sẽ cập nhật các cấu hình NAV phù hợp sử
2 octet 2 octet 6 octet 6 octet 4 octet
Mào đầu MAC
Hình 3.34: Khung PS - Poll
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 78 -
dụng giá trị thời gian bằng với thời gian tính theo micrô giây, đòi hỏi để truyền 1
khung ACK cộng với một khoảng SIFS.
Khuôn dạng khung CF – End:
CF – End được minh hoạ trong hình: Khuôn dạng khung CF – End
Frame
Control Thời gian RA BSSID FCS
BSSID là địa chỉ của STA thực hiện chức năng điểm truy nhập AP và RA là địa
chỉ nhóm quảng bá. Trường thời gian được thiết lập giá trị là 0.
Khuôn dạng khung CF – End + CF – Ack:
Khuôn dạng khung CF – END + CF – Ack được minh hoạ trong hình 3.36:
Frame
Control Thời gian RA BSSID FCS
BSSID là địa chỉ của STA nằm trong AP, RA là địa chỉ nhóm quảng bá. Trường
thời gian được thiết lập giá trị là 0.
Khung dữ liệu: Cấu trúc cơ bản của IEEE 802.11 MAC data frame.Bao gồm
các trường sau:
Frame control: Điều khiển khung, 2 byte đầu tiên phục vụ những mục đích
riêng và do đó bao gồm những trường con riêng. Những trường này cho biết phiên bản
giao thức, kiểu
của khung (quản lý, điều khiển hay dữ liệu) thông tin riêng của khung được phân
mảnh và 2 bit DS (bit hệ thống phân tán) cho biết nghĩa của địa chỉ thứ 4 trong khung.
2 octet 2 octet 6 octet 6 octet 4 octet
Mào đầu MAC
Hình 3.35 : Khung CF - End
2 octet 2 octet 6 octet 6 octet 4 octet
Mào đầu MAC
Hình 3.36: Khung CF – End + CF - Ack
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 79 -
Duration ID: Thứ tự khoảng thời gian trống, dùng cho cơ chế dành trước ảo sử
dụng RTS/CTS và trong quá trình phân mảnh, trường thời gian trống bao gồm giá trị
mô tả giai đoạn thời gian môi trường truyền đang được sử dụng.
Address 1 .. 4: Địa chỉ 1 tới 4, 4 trường địa chỉ bao gồm địa chỉ MAC của
chuẩn IEEE 802 (mỗi trường 48 bit), chúng cho biết sự khác nhau giữa các phiên bản
mạng LAN 802.x. Nghĩa của mỗi địa chỉ phụ thuộc và bit DS trong trường điều khiển
khung và được giải thích chi tiết hơn trong một đoạn riêng khác.
Sequence control: Điều khiển tuần tự, nhờ cơ chế xác nhận nó có thể chỉ ra hiện
tượng khung đó bị trùng lặp. Vì vậy số tuần tự được sử dụng để lọc việc trùng lặp.
Data: Dữ liệu, khung MAC có thể chứa dữ liệu bất kỳ (tối đa 2312 byte).
FCS: Trường FCS là trường có độ dài 32 bit chứa 32 bít CRC, Checksum (CRC),
được dùng để bảo vệ khung như là thủ tục chung trong moi mạng theo chuẩn 802.x.
Nội dung các trường địa chỉ của khung dữ liệu phụ thuộc vào các giá trị của
trương To DS và From DS như minh hoạ trong bảng dưới đây. Những chỗ nào nội
dung của một trường được biểu diễn là không áp dụng (N/A) thì trường này bị loại bỏ.
Lưu ý rằng trường địa chỉ 1 luôn luôn nắm giữ địa chỉ trạm nhận và trong trường hợp
đó trường địa chỉ 2 luôn luôn nắm giữ địa chỉ của trạm truyền khung.
Mọi trạm, điểm truy cập hoặc nút không dây, được lọc từ địa chỉ 1. Địa chỉ này
định danh bên nhận vật lý của khung. Dựa vào địa chỉ này mà trạm có thể quyết định
khung có liên quan hay không. Địa chỉ 2 mô tả máy phát vật lý của khung. Thông tin
này quan trọng vì chi tiết bên gửi này cũng được tiếp thu khi xác nhận lớp MAC. Địa
chỉ 3 và 4 phần lớn cần thiết cho phần logic của frame(logic phía gửi BSS định danh
và logic phía nhận). Khung MAC có thể truyền giữa các trạm di động, giữa các trạm di
động với các điểm truy cập, và giữa các điểm truy cập quá DS (xem hình 3.1). Hai bit
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 80 -
bên trong trường điều khiển “ DS tới’ và “DS từ” chỉ ra những trường hợp khác nhau
và do đó điều khiển ý nghĩa sử dụng của bốn trường địa chỉ. Hình 4.36 đưa ra 4 khả
năng các giá trị bit DS và kết hợp giải thích 4 trường địa chỉ.
To DS From DS Address 1 Address 2 Address 3 Address 4
0
0
1
1
0
1
0
1
DA
DA
BSSID
RA
SA
BSSID
SA
TAS
BSSID
SA
DA
SA
N/A
N/A
N/A
SA
Hình 3.38. Mô tả chi tiết địa chỉ MAC trong 802.11 của khung dữ liệu MAC
00: Mạng đặc biệt: Nếu cả hai bit DS đều là 0, frame MAC tạo thành một gói trao đổi
giữa hai nút không dây không xác nhận hệ thống phân tán (Khung dữ liệu truyền từ
một STA tới một STA khác trong cùng một IBSS, cũng giống như tất cả các khung
loại quản lý và khung điều khiển). DA cho biết địa chỉ đích, SA địa chỉ nguồn của
frame, là các định danh để tách biệt địa chỉ gửi và nhận vật lý. Địa chỉ thứ ba định
danh dịch vụ cơ bản (BSSID) (xem hình 3.2), địa chỉ thứ tư không dùng.
01: cơ sở hạ tầng mạng, từ AP: Nếu chỉ có bít DS từ được đặt, khung vật ký bắt đầu từ
một điểm truy cập. DA là bên nhận logic và vật lý, địa chỉ thứ hai định danh BSS, địa
chỉ thứ ba chỉ rõ bên gửi logic, địa chỉ nguồn của khung MAC. Trường hợp này là ví
dụ về gói gửi tới bên nhận qua điểm truy cập (khung dữ liệu xuất phát từ DS).
10: cơ sở hạ tầng mạng, tới AP: Nếu trạm gửi một gói tới một trạm khác qua điểm
truy cập, chỉ bit tới DS được thiết lập. Bây giời địa chỉ đầu tiên mô tả bên nhận vật lý
của khung, điểm truy cập, qua BSS định danh. Địa chỉ thứ hai là bên gửi logic và vật
lý của khung, trong khi địa chỉ thứ ba chỉ rõ bên nhận logic (khung dữ liệu đang đi tới
DS).
11: cơ sở hạ tầng mạng, trong DS: Cuối cùng, để gói truyền được giữa hai điểm truy
cập qua hệ thống phân tán, cả hai bit đều được đặt. Địa chỉ bên nhận đầu tiên (RA),
mô tả địa chỉ MAC của điểm truy cập nhận. Tương tự như vậy, địa chỉ thứ hai địa chỉ
truyền (TA), chỉ ra điểm truy cập đang gửi trong hệ thống phân tán. Lúc này hơn hai
địa chỉ cần được nhận biết đích đầu tiên DA của khung và nguồn đầu tiên của khung
SA. Không thêm những địa chỉ này, một vài cơ chế gói gọn cần thiết để truyền khung
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 81 -
MAC qua hệ thống phân tán trong suốt (Khung hệ thống phân phối vô tuyến (WDS)
đang được phân phối từ một AP tới một AP khác. Khung này chỉ áp dụng cho các DS
loại vô tuyến).
Khung quản lý: Khuôn dạng khung quản lý độc ập với trường Subtype và được minh
hoạ trong hình sau:
Trường điều
khiển khung
Thời
gian
DA SA BSSID
Điều khiển
trật tự
Thân
khung
FCS
STA sử dụng các nội dung của trương Address 1 để thực hiện việc chuyển địa
chỉ thành các quyết định thu nhận. Trong trường hợp Address 1 chứa địa chỉ nhóm và
loại khung không phải là Beacon, BSSID cũng được công nhận hợp lệ để đảm bảo
rằng Broardcast hay đa điểm xuất phát từ cùng một BSS. Nếu loại khung là Beacon,
qui luật chuyển đổi địa chỉ khác được áp dụng.
Các trường Address đối với các khung quản lý sẽ không bị thay đổi theo giá trị
trường Subtype.
BSSID thuộc khung quản lý được xác định như sau:
- Nếu trạm là một AP hoặc đã liên lạc với AP, BSSID là địa chỉ hiện tại của
STA nằm trong AP.
- Nếu trạm là một thành viên của IBSS, khi đó BSSID là BSSID thuộc IBSS.
- Trong các khung quản lý có trường Subtype là Probe Request, khi đó BSSID
hoặc là BSSID cá nhân, hoặc là BSSID quảng bá.
DA là địa chỉ đích đến của khung, SA là địa chỉ trạm phát khung.
Trong tất cả các loại khung quản lý được gửi trong khoảng thời gian CFP,
trường Thời gian được thiết lập giá trị là 32768. Trong tất cả các loại khung quản lý
được gửi trong giai đoạn CP, trường Thời gian được thiết lập giá trị theo các qui luật
sau đây:
2 octet 2 octet 6 octet 6 octet 6 octet 2 octet 0-2312 4
Mào đầu MAC
Hình 3.39: Khuôn dạng khung quản lý
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 82 -
- Nếu trường DA chứa địa chỉ nhóm, Khi đó trường thời gian được thiết lập giá
trị là 0.
- Nếu bit More Fragment được thiết lậpgiá trị là 0 trong trường Frame Control
của khung và trường DA chứa địa chỉ riêng, khi đó trường Thời gian có giá trị theo
thời gian tính bằng micro giây, đòi hỏi để truyền một khung ACK, cộng thêm một
khoảng SIFS.
- Nếu bit More Fragment được thiêts lập giá trị là 1 trong trường Frame Control
của khung và trường DA chứa địa chỉ riêng, khi đó trường thời gian có giá trị theo thời
gian, tính bằng micro giây cần thiết để truyền phân đoạn tiếp theo của khung quản lý
này cộng thêm hai khung ACK và cộng thêm 3 khoảng SIFS.
Việc tính toán giá trị Thời gian đối với khung quản lý dựa vào các quy tắc để xác định
tốc độ mà tại đó các khung điều khiển trong trình tự trao đổi khung được truyền đi .
Nếu khoảng tính toán bao gồm cả phần thập phân của micro giây. Khi đó giá trị được
làm tròn tới số nguyên có giá trị cao hơn. Tất cả các trạm xử lý các giá trị của trường
Thời gian nhỏ hơn hoặc bằng 32767 lấy từ các khung quản lý hợp lệ để cập nhật NAV.
Trường Frame Body bao gồm các trường cố định và các thành phần thông tin
được xác định cho mỗi loại khung quản lý. Tất cả các trường cố định và các thành
phần thông tin có tính bắt buộc và chúng chỉ xuất hiện theo trật tự được quy định
trước. Trong trường hợp trạm nhận được thành phần thông tin mà nó không hiểu nó sẽ
loại bỏ phần thông tin đó.
3.2.3. Quản lý MAC
Thi hành việc quản lý MAC là việc trọng tâm trong trạm theo IEEE 802.11 như
là thêm hoặc giảm việc điều khiển tất cả chức năng liên quan đến hệ thống tích hợp, ví
dụ tích hợp giữa trạm không dây vào trong BSS, khuôn dạng của ESS đồng bộ của các
trạm .v.v. những chức năng theo từng nhóm phải được định danh và sẽ được thảo luận
chi tiết trong phân tiếp theo đây:
Đồng bộ: Chức năng này để hỗ trợ tìm kiếm mạng LAN không dây, đồng bộ
xung nhịp đồng hồ bên trong, thế hệ của các tín hiệu mốc.
Quản lý năng lượng (nguồn nuôi): chức năng này điều khiển hoạt động truyền thông
bảo toàn được sức mạnh (khả năng) ví dụ chu kỳ ngủ, bộ đệm, không có khung lỗi.
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 83 -
Roaming: chức năng này để kết nối vào mạng, thay đổi điểm truy cập, quét các điểm
truy cập.
Quản lý thông tin cơ sở (MIB): tất cả tham số mô tả trạng thái hiện tại của trạm
không dây và điểm truy cập được dự trữ trong một MIB bên trong và truy cập bên
ngoài. Một MIB có thể được truy cập qua các giao thức chuẩn như giao thức quản lý
mạng đơn giản (SNMP). Dưới đây là những trình bày cụ thể về đồng bộ và Roaming.
3.2.3.1. Đồng bộ
Mỗi nút của mạng 802.11 giữ đồng hồ bên trong. Để đồng bộ các đồng hồ của
các nút, IEEE 802.11 chỉ rõ chức năng đồng bộ thời gian (TSF). Đồng bộ đồng hồ cần
cho quản lý sức mạnh, nhưng cũng cần cho việc sắp đặt của PCF và đồng bộ của việc
di chuyển tuần tự trong hệ thống FHSS. Sử dụng PCF, một thời gian cục bộ của nút có
thể báo trước việc bắt đầu của một siêu khung, ví dụ giai đoạn tranh giành tự do và
giai đoạn tranh giành. Tầng FHSS vật lý cần di chuyển tuần tự trong mọi nút có khả
năng kết nối trong BSS.
Trong BSS, thời gian được truyền bởi (hầu như là) chu kỳ truyền của khung dẫn
đường (khung tín hiệu). Một beacon (thành phần dẫn đường) bao gồm một nhãn thời
gian và các thông tin quản lý khác sử dụng trong quản lý sức mạnh và roaming (ví dụ
như định danh BSS). Nhãn thời gian được dùng để điều chỉnh đồng hồ cục bộ của nút.
Nút không yêu cầu nghe mọi beacon để đồng bộ tại chỗ, tuy nhiên từ thời gian này đến
thời gian đồng hồ bên trong có thể được điều chỉnh. Việc truyền khung dẫn đường
không theo chu kỳ nó cũng khác nếu môi trường truyền thông bận.
Bên trong cơ sở hạ tầng của mạng, điểm truy cập thực hiện đồng bộ bằng cách
(hầu như) truyền tín hiệu dẫn đường chu kỳ, ở tại mọi nút không dây khác điều chỉnh
lại thời gian cục bộ của chúng theo nhãn thời gian. Trường hợp này được mô tả trong
hình 3.40. Điểm truy cập không liên tục có khả năng gửi beacon B chu kỳ nếu môi
trường truyền thông bận. Tuy nhiên, điểm truy cập luôn cố gắng sắp xếp việc truyền
theo các khoảng thời gian dẫn đường trông đợi (mục tiêu thời gian truyền dẫn đường).
Ví dụ khoảng thời gian dẫn đường không thay đổi nếu một beacon đang bị trễ. Nhãn
thời gian của beacon luôn phản ánh thời gian truyền thực, không phải thời gian dự
định.
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 84 -
Trong những mạng đặc biệt, vị trí làm tăng thêm các phức tạp không đáng kể
như là chúng làm cho không có các điểm truy cập trong khi truyền beacon. Trong
trường hợp này, mỗi nút duy trì thời gian đồng bộ của chúng và bắt đầu truyền các
khung dẫn đường sau khoảng thời gian dẫn đường. Hình 3.41 mô tả ví dụ nơi nhiều
trạm cố gắng gửi các beacon của chúng. Tuy nhiên thuật toán backoff ngẫu nhiên
chuẩn cũng chấp nhận các khung dẫn đường và do đó điển hình chỉ một beacon được
dùng. Bây giờ các trạm khác điều chỉnh đồng hồ bên trong của chúng theo beacon
nhận được và giữ các beacon của nó trong chu trình này. Khi sự xung đột xảy ra,
beacon bị mất. Trong trường hợp này, khoảng thời gian dẫn đường có thể thay đổi
không đáng kể trong thời gian vì mọi đồng hồ có thể biến đổi do đó cũng bắt đầu
khoảng thời gian dẫn đường từ nút điểm của tầm nhìn (quan sát). Tuy nhiên sau khi
được đồng bộ mọi nút lại có cùng tầm nhìn nhất định.
B1
t
Busy Busy Busy Busy
BGiá trị của nhãn thời gian
Trạm 1
Khung beacon
Hình 3.41 Truyền beacon trong mạng 802.11 đặc biệt khi bận
Beacon interval
1
2 B2
Độ trễ ngẫu nhiên
Trạm 2
Môi trường
B B B B
t
Busy Busy Busy Busy
BGiá trị của nhãn thời gian
Beacon interval
Môitrường
truyền
Khung beacon
Hình 3.40. Truyền beacon trong hạ tầng mạng 802.11 bận
Điểmtruy cập
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 85 -
3.2.3.2. Roaming
Mạng không dây điển hình trong các tòa nhà yêu cầu nhiều hơn một điểm truy
cập để bao trùm mọi phòng. Phụ thuộc vào tính vững chắc và nguyên liệu của tường,
một điểm truy cập có thể truyền khoảng 10-20 m nếu là truyền thông chất lượng cao.
Nếu người dùng đi lại xung quanh trạm không dây, trạm phải dời khỏi một điểm truy
cập tới một đơn vị dịch vụ cung cấp khác. Di chuyển giữa các điểm truy cập được gọi
là Roaming. Các bước trong roaming giữa các điểm truy cập như sau:
Một trạm quyết định rằng chất lượng liên kết hiện thời để điểm truy cập AP1 là
quá nghèo. Trạm sau đó bắt đầu quét các điểm truy cập khác.
Quá trình quét bao gồm cả hoạt động tìm kiếm BSS khác và có thể cũng sử
dụng để cài đặt một BSS mới trong trường hợp mạng đặc biệt. IEEE 802.11 chỉ rõ quét
trên đơn hay đa kênh (nếu tầng vật lý có khả năng) sự khác nhau giữa quét thụ động và
quét chủ động. Quét thụ động đơn giản là nghe môi trường truyền để tìm một mạng
khác, ví dụ đạng nhận beacon của mạng khác đưa (phát) ra bằng chức năng đồng bộ
trong điểm truy cập. Quét chủ động bao gồm gửi thăm dò trên mỗi kênh truyền và chờ
phản hồi. Beacon và phản hồi thăm dò bao gồm thông tin cần thiết để kết nối một BSS
mới.
Trạm sau đó sẽ lựa chọn điểm truy cập tốt nhất cho roaming cơ sở, ví dụ tín
hiệu khỏe và gửi yêu cầu kết nối điểm truy cập AP2 lựa chọn.
Điểm truy cập mới AP2 trả lời với một đáp ứng kết nối. Nếu đáp ứng thành
công trạm sẽ rời sang điểm truy cập mới Ap2. Mặt khác, trạm vẫn tiếp tục quét các
điểm truy cập mới.
Điểm truy cập chấp nhận yêu cầu kết nối với trạm mới trong BSS để hệ thống
phân tán (DS). Hệ thống DS sau đó cập nhật dữ liệu bao gồm địa phương hiện tại của
trạm không dây. Dữ liệu này là cần thiết cho việc chuyển tiếp các khung giữa các BSS
khác nhau.
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 86 -
KẾT LUẬN
Mạng Wireless Lan hiện nay đang có một vị trí rất quan trọng và bước đầu
mang lại sức hấp dẫn trong đời sống hiện đại. Phương thức kết nối mới này thực sự đã
mở ra cho người sử dụng 1 sự lựa chọn tối ưu, bổ sung cho các phương thức kết nối
truyền thống dùng dây.
Chính vì vậy mà Wireless Lan trở thành đề tài “nóng” trên các diễn đàn. Việc
bạn muốn tìm hiểu về nó trở nên rất dễ dàng. Một số trường đại học cũng trang bị hệ
thống mạng không dây để mang lại sự mới mẻ trong việc đào tạo. Trường Đại Học
DLHP, nơi mà em đang theo học, cũng là một trong những số đó. Thiết nghĩ như vậy
nên em đã lựa chọn đề tài Wireless Lan làm đề tài báo cáo của mình với hy vọng rằng
mình sẽ hoàn thành được những mục tiêu mà đồ án đặt ra.
Với sự lỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ từ nhiều phía như nhà trường, thầy
giáo hướng dẫn, em đã hoàn thành song đồ án của mình. Em đã trình bày được những
hiểu biết của mình về mạng WLAN và thiết lập một mạng WLAN dựa trên những cơ
sở vật chất kỹ thuật hiện đại của nhà trường tại phòng A101 với diện tích gần 40m2,
cho 9 máy. Đồng thời em đã trình bày về kiến trúc hệ thống, kiến trúc giao thức của
mạng WLAN. Em hy vọng rằng với tính chất cô đọng và dễ hiểu thì đồ án này sẽ đem
lại được cái nhìn tổng quan và hoàn thiện nhất về mạng WLAN cho bất kỳ ai đọc nó.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài chính là thiết lập một hệ thống mạng
WLAN ở quy mô lớn hơn như: WMAN, WGAN, hay xa hơn nữa là WIMAX chẳng
hạn.
Tìm hiểu về Wireless Lan
- 87 -
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. TS. Lê Ngọc Giao, KS. Phan Hà Trung - Hiệu đính TS Nguyễn Quý Sỹ,
Công nghệ WLAN ứng dụng trong Internet không dây, Nhà Xuất Bản Bưu
Điện, Hà nội tháng 11/2004.
2. Ron Schmitt, Handbook for Wireless and RF EMC and High Speed
Electronics 2002.
3. Rob Flickenger,Building Wireless Community Networks 2nd Edition.
4. Davis Tse, Fundamentals Of Wireless Communication.
5. Joseph Davies , Develoying Secure 802.11 Wireless Network with Microsoft
Windows.
6. Gilbert Help & Wiley, securing wireless lan.
7. Đỗ Trọng Tuấn, Một phương pháp đảm bảo cho dịch vụ truyền thông đa
hướng thời gian thực qua mạng IP, Luận án Tiến sĩ Trường Đại Học Bách
Khoa Hà Nội.
8. Mạng máy tính, Trung tâm truyền số liệu và phương tiện truyền dẫn.
9. Tìm kiếm trên trang chủ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tìm hiểu về mạng Wlan.pdf