TÓM TẮT Mạng Wireless Fidelity (Wifi) hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến phục vụ mọi lĩnh vực của cuộc sống, thỏa mãn đƣợc cả hai nhu cầu: mạng và tính di động. Công nghệ mạng Wifi đƣợc nghiên cứu phát triển và ngày càng hoàn thiện hơn, khắc phục đƣợc các khó khăn về kỹ thuật và công nghệ. Mạng Wifi có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ dàng triển khai, thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Nhƣng việc đảm bảo chất lƣợng cho dịch vụ gặp nhiều khó khăn hơn so với các hệ thống mạng d ng dây truyên thống.
Nên việc nghiên cứu tìm hiểu đánh giá các cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ của các mạng Wifi là cấp thiết nên tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu là: “Đánh giá các chỉ tiêu chất lƣợng của giao thức MAC_IEEE 802.11 trong các mạng di động” Trong luận văn này, mục đích là tìm hiểu cơ chế hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ cho các hệ thống mạng không dây từ đó đánh giá các ƣu và nhƣợc điểm của từng cơ chế. Đối tƣợng nghiên cứu là các cơ chế hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ của các hệ thống mạng cục bộ không dây bao gồm DCF, PCF, EDCF,. Sau khi nghiên cứu, tôi nhận thấy rằng đối với các hệ thống mạng cục bộ không dây, chỉ có hai tầng dƣới c ng trong mô hình 7 tầng OSI là có sự khác biệt so với các hệ thống mạng cục bộ d ng dây (Ethernet). Ngay cả trong tầng liên kết dữ liệu (Data Link), chỉ có tầng con quản lý truy cập môi trƣờng truyền (MAC) là có sự thay đổi, tầng LLC (Logical Link Control) vẫn đƣợc giữ nguyên.
Từ tầng mạng trở lên trong mô hình 7 tầng OSI, các cơ chế và giao thức vẫn đƣợc giữ nguyên nhƣ đối với Ethernet. Hai tầng dƣới c ng có ảnh hƣởng rất nhiều đến chất lƣợng dịch vụ mạng cục bộ không dây và thực tế chủ yếu các nghiên cứu đảm bảo chất lƣợng dịch vụ của hệ thống mạng cục bộ không dây đều tập trung nghiên cứu các cơ chế thực thi tại hai tầng này. Thực hiện việc phân tích mô hình cải tiến QoS IEEE 802.11và tổng hợp kết quả thu đƣợc từ hệ thống mô phỏng để đánh giá hiệu năng của hệ thống chất lƣợng dịch vụ. TS PHẠM HỒNG LIÊN iv HVTH: LÊ BỬU PHÚ ABSTRACT Wireless Fidelity (Wireless) or 802.11 networks are wireless networks that use radio waves to serve all areas of your life, meeting both your needs: network and mobility.
Wifi network technology has been researched and developed more and more, overcome the technical and technological difficulties. Wifi network has many advantages such as easy to deploy, convenient, save time and money. But the quality of service is more difficult than traditional wired networks. It is imperative that the research on the quality assurance mechanisms of wireless networks is critical, so I decided to choose the research topic: "Evaluation of MAC_IEEE 802.11 quality criteria in mobile network" In this essay, the purpose is to understand the quality of service support for wireless networks and to evaluate the advantages and disadvantages of each.
The research subjects are the service quality support mechanisms of wireless local area networks including DCF, PCF, EDCF, etc. After the study, I found that for the local area network The only two downstairs in the OSI 7-layer model is the difference between the wired (Ethernet) local area networks. Even in the Data Link layer, only the Managed Access Control (MAC) layer is changed, the LLC (Logical Link Control) layer remains the same. From the network layer in the OSI 7 layer model, the mechanisms and protocols remain the same as for Ethernet.
The bottom two layers have a great impact on the quality of wireless local area network services and the fact that most researches ensure the quality of the wireless local area network focuses on the real mechanisms compete at these two levels. Carry out analysis of IEEE 802.11 QoS enhancements and synthesize the results obtained from the simulation system to evaluate the performance of the service quality system. TS PHẠM HỒNG LIÊN v HVTH: LÊ BỬU PHÚ MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC. i LỜI CAM ĐOAN.
iv MỤC LỤC. vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. ix DANH SÁCH CÁC HÌNH. xi DANH SÁCH CÁC BẢNG.
xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN.1 TỔNG QUAN VỀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU.2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .3 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN .4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 4 Chƣơng 2: IEEE 802.11 - CÔNG NGHỆ WIFI MẠNG WLAN .1 GIỚI THIỆU BỘ TIÊU CHUẨN IEEE 802.2 CÁC CHUẨN CON TRONG CHUẨN IEEE 802.5 CÁC CHUẨN KHÁC IEEE 802.3 KIẾN TRÚC CỦA CHUẨN IEEE 802.1 CÁC THÀNH PHẦN KIẾN TRÚC .2 KIẾN TRÚC CÁC LỚP TRONG MÔ HÌNH OSI CHUẨN IEEE 802.2 ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP MÔI TRƢỜNG LỚP MAC .4 PHƢƠNG PHÁP TRUY CẬP CƠ BẢN: CSMA/CA. CẢM BIẾN SÓNG MANG ẢO (Virtual Carrier Sense) .6 PHÂN ĐOẠN VÀ TÁI HỢP. TS PHẠM HỒNG LIÊN vi HVTH: LÊ BỬU PHÚ 2.7 CÁC KHÔNG GIAN KHUNG INTER (Inter Frame Space) .8 GIẢI THUẬT Exponential Backoff .10 KHUÔN DẠNG KHUNG .11 CÁC KHUÔN ĐỊNH DẠNG PHỔ BIẾN .1 KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG RTS .2 KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG CTS .3 KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG ACK.
21 Chƣơng 3: KỸ THUẬT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG DI ĐỘNG .1 NHỮNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ .2 BIẾN THIÊN TRỄ .3 TỔN THẤT GÓI TIN .2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY CHUẨN IEEE 802.4 CÁC HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CỦA GIAO THỨC MAC_IEEE 802. HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CỦA DCF. HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CỦA PCF .5 HÀM ĐIỀU PHỐI CẢI TIẾN EDCF .6 HCF ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP KÊNH .7 GIAO THỨC LIÊN KẾT TRỰC TIẾP (Direct Link Protocol – DLP). 41 Chƣơng 4: MÔ HÌNH PHÂN TÍCH CẢI TIẾN QoS IEEE 820.11 VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .1 MẠNG WLAN MẬT ĐỘ CAO .2 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA.
TS PHẠM HỒNG LIÊN vii HVTH: LÊ BỬU PHÚ 4.3 KHÁI NIỆM VÀ TÍNH NĂNG MỚI TRONG CÁC CẢI TIẾN .1 TÁI SỬ DỤNG KHÔNG GIAN. CÔNG SUẤT TRUYỀN NĂNG LƢỢNG THÍCH ỨNG VÀ MỨC CCA .6 PACKET HEADERS, AGGREGATION & PIGGY-BACKING .7 TRUYỀN LẠI HIỆU QUẢ .8 GIAO THỨC MAC KHÔNG XUNG ĐỘT. MỨC CẢI TIẾN MẠNG WLAN .6 MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .1 MÔ HÌNH PHÂN TÍCH .2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .1 THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ .2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ. 79 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN.
80 TÀI LIỆU THAM KHẢO. TS PHẠM HỒNG LIÊN viii HVTH: LÊ BỬU PHÚ DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC Access Categories ACI Access Category Index ACK Acknowlegdement AIFS AC Interframe Space AIFSN AC Interframe Space Number AP Access Point Backoff Factor: hệ số truyền lại BSA (Basic Service Area) BSS (Basic Service Set) CCH Control Channel CFP (Contention Free Period): khoảng không xung đột. CNTT (Công nghệ thông tin) CP (Contention Period): khoảng xung đột. CRC (Cyclic Redundancy Check) CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance): đa truy cập cảm nhận sóng mang có xử lý xung đột.
CTS (Clear To Send) CW (Contention Window): dải tranh chấp/cửa sổ tranh chấp. DCF (Distributed Coordination Function): hàm điều phối phân tán. DFS (Distributed Fair Scheduling) DiffServ (Differention Service) DIFS (Distributed InterFrame Space): khoảng không liên khung phân tán. DSRC (Dedicated Short Range Communication) EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) FIFO (First-In/First-Out) HCCA (HCF Controlled Channel Access) IFS (InterFrame Space): khoảng không liên khung.
TS PHẠM HỒNG LIÊN ix HVTH: LÊ BỬU PHÚ IntServ (Intergrated Service) ISM band (Industrial, Scientific and Medical band): băng tần dành riêng cho các lĩnh vực công nghiệp, khoa học và y tế. Jitter : Biến thiên trễ. MAC (Medium Access Control): quản lý truy cập đƣờng truyền. NRT (Non-Real-Time): phi thời gian thực.
OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing): một kỹ thuật truyền tải dựa trên ý tƣởng multiplexing theo tần số. PC (Point Coordinator): điểm điều phối. PCF (Point Coordination Function): hàm điều phối điểm. QoS (Quality of Service): chất lƣợng dịch vụ.
RRP (Round-Robin Polling): kiểm soát vòng luân chuyển. RT (Real-Time): thời gian thực. RTS (Request To Send) VoIP (Voice Over IP) Wi-Fi (Wireless Fidelity): Tên thƣơng mại cho các bộ tiêu chuẩn về tính tƣơng thích của sản phẩm sử dụng cho mạng nội bộ không dây. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access): WiMAX tƣơng tự nhƣ Wi-Fi về khái niệm nhƣng có một số cải tiến nhằm nâng cao hiệu suất và cho phép kết nối ở những khoảng cách xa hơn.
WLAN (Wireless Local Area Network): mạng cục bộ không dây. TS PHẠM HỒNG LIÊN x HVTH: LÊ BỬU PHÚ DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Mạng WLAN IEEE 802.3: Giao dịch giữa hai trạm A và B, sự thiết lập NAV .5: Sơ đồ cơ chế truy cập .6: Khuôn dạng khung chuẩn IEEE 802.7: Khuôn dạng khung MAC .8: Trƣờng điều khiển khung (Frame Control) .9: Khuôn dạng khung RTS .10: Định dạng khung CTS .11: Định dạng khung ACK .1: Ánh xạ giữa IEEE 802.11 và mô hình OSI 7 tầng.2: Các giao thức sử dụng trong hệ thống mạng cục bộ không dây .3: Lƣợc đồ điều khiển truy cập cơ bản DCF của CSMA/CA.4: Lƣợc đồ truy cập RTS/CTS.5: Chu trình PCF và DCF.6: EDCF đề xuất bởi 802.7: Mối quan hệ giữa EDCF và truy cập kênh IFS.8: Một mốc chu kỳ 802.11e HCF thông thƣờng.1: Các mô hình mạng WLAN thế hệ kế tiếp.2: Thông lƣợng không tƣơng ứng giữa các mạng WLAN.3: hoạt động CSMA/ECA.11 sắp cải tiến.5: Quá trình truyền gói tin với quyền ƣu tiên cao .6: Markov Chain cho quá trình backoff của .7: Markov Chain cho quá trình backoff của lƣu lƣợng gói tin với quyền ƣu tiên thấp.1: Phân chia các Zone trong khoảng thời gian cạnh tranh [17]. TS PHẠM HỒNG LIÊN xi HVTH: LÊ BỬU PHÚ DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Bảng so sánh các lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.1: Ánh xạ giữa ƣu tiên mức ngƣời d ng (UP) và loại truy cập (AC).1: Các thông số MAC .2: Các thông số mô phỏng ảnh hƣởng số lƣợng node đến chất lƣợng mạng .3: Tỷ lệ truyền gói tin gói tin với quyền ƣu tiên cao khi số node thay đổi 73 Bảng 4.4: Thời gian trễ trung bình truyền gói Emergency khi số node thay đổi .5: Thông lƣợng gói gói tin với quyền ƣu tiên thấp khi số node thay đổi .6: Các thông số mô phỏng ảnh hƣởng tốc độ đến gói tin với quyền ƣu tiên cao lên chất lƣợng mạng .7: Tỷ lệ truyền gói tin với quyền ƣu tiên thấp khi tốc độ gói tin đến thay đổi .8: Thời gian trễ truyền gói tin với quyền ƣu tiên cao khi tốc độ đến gói tin với quyền ƣu tiên cao thay đổi.9: Thông lƣợng gói tin với quyền ƣu tiên thấp khi tốc độ đến gói tin với quyền ƣu tiên cao thay đổi. TS PHẠM HỒNG LIÊN xii HVTH: LÊ BỬU PHÚ Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.