Chương II. Các tiêu chuẩn của mạng WLAN...................................................................2
2.1 Giới thiệu về các tiêu chuẩn ...................................................................................2
2.2 Tiêu chuẩn IEEE 802.11.........................................................................................3
2.2.1 Kiến trúc mạng IEEE 802.11 ...........................................................................4
2.2.2 Mô hình tham chiếu IEEE 802.11 cơ sở..........................................................5
2.3 Lớp vật lý IEEE 802.11 ..........................................................................................6
2.3.1 Các khuôn dạng gói dữ liệu chung...................................................................6
2.3.2 Lớp vật lý DSSS ..............................................................................................6
2.3.3 Lớp vật lý FHSS ..............................................................................................8
2.3.4 Lớp vật lý hồng ngoại.......................................................................................9
2.4 Lớp điều khiển truy nhập môi trường IEEE 802.11 ............................................11
2.4.1 Đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát..........................................12
2.4.2 Các khoảng trống liên khung..........................................................................12
2.4.3 Chức năng phối hợp phân tán.........................................................................13
2.4.4 Chức năng phối hợp điểm..............................................................................20
2.4.5 Kết hợp và tái kết hợp....................................................................................21
2.4.6 Nhận thực và bảo mật.....................................................................................22
2.4.7 Đồng bộ hoá....................................................................................................23
2.4.8 Quản lý công suất...........................................................................................23
2.4.9 Quá trình phân mảnh gói................................................................................24
2.5 Tiêu chuẩn HIPERLAN Type I.............................................................................25
2.5.1 Lớp vật lý........................................................................................................26
2.5.2 So sánh các đặc tính kỹ thuật giữa IEEE 802.11 và HIPERLAN ................28
2.5.3 Lớp điều khiển truy nhập môi trường HIPERLAN Type I ..........................28
2.5.4 Chuyển tiếp nội bộ .........................................................................................30
2.5.5 Nút ẩn .............................................................................................................31
2.5.6 Chất lượng dịch vụ.........................................................................................32
2.5.7 Quản lý công suất...........................................................................................32
2.5.8 An ninh............................................................................................................32
2.6 Chuẩn WLIF OpenAir...........................................................................................32
2.7 Chuẩn HomeRF SWAP.........................................................................................33

Họ tiêu chuẩn 802.11 do IEEE phát triển định nghĩa giao diện vô tuyến giữa
trạm vô tuyến và trạm gốc hay giữa hai trạm vô tuyến với nhau. Các tiêu chuẩn
IEEE 802.11 cung cấp tốc độ truyền dẫn 2 Mbps. Họ tiêu chuẩn 802.11 có nhiều
phần mở rộng trong đó ba tiêu chuẩn 802.11b, 802.11a, 802.11g là quan trọng
nhất.
Tiêu chuẩn IEEE 802.11b hay Wi-Fi là phần mở rộng của tiêu chuẩn 802.11
cho phép tốc độ truyền dẫn 11 Mbps (cũng có thể là 1,2 và 5,5 Mbps) trong băng
tần 2,4 GHz. IEEE 802.11b sử dụng phương pháp trải phổ trực tiếp DSSS.
IEEE 802.11g cung cấp tốc độ lớn hơn 20 Mbps trong băng tần 2,4 GHz.
Chuẩn này có thể mở rộng tốc độ của 802.11b lên tối đa 54 Mbps trong cùng băng
tần nhưng chỉ truyền trong khoảng cách ngắn. Do khả năng tương thích sau này,
các card vô tuyến 802.11 giao tiếp trực tiếp với một điểm truy nhập 802.11g (và
ngược lại) với tốc độ 11 Mbps hoặc thấp hơn tuỳ thuộc vào dải truyền sóng.
Chuẩn IEEE 802.11a áp dụng cho các mạng LAN vô tuyến và cung cấp tốc
độ lên tới 54 Mbps trong băng tần 5 GHz. Chuẩn 802.11a không tương thích với
các mạng sử dụng 802.11b hoặc 802.11g, như vậy một người sử dụng được trang
bị card giao diện vô tuyến 802.11b hoặc 802.11g không thể giao tiếp được với
điểm truy nhập sử dụng chuẩn 802.11a.
Chuẩn HIPERLAN Type I giống như chuẩn 802.11, chuẩn này phục vụ cho
cả các mạng độc lập và các mạng có cấu hình cơ sở. HIPERLAN Type I hoạt
động ở băng tần 5,15 đến 5,3 GHz (băng tần được chia thành 5 kênh tần số) với
mức công suất đỉnh thấp khoảng 1W. Tốc độ dữ liệu vô tuyến tối đa có thể hỗ trợ
là khoảng 23,5 Mbps và chuẩn này cũng hỗ trợ cho các người dùng di động ở tốc
đọ thấp (khoảng 1,4 m/s) . Ngoài HIPERLAN Type I còn có chuẩn HIPERLAN
Type II, các đặc tính của chuẩn này được cho trên Bảng 2.1.
2
Chuẩn OpenAir được phát triển và hoàn thiện vào năm 1996 bởi diễn đàn
tương hỗ các mạng WLAN WLIF (Wireless LAN Interoperability Forum), chuẩn
này cho phép tốc độ dữ liệu vô tuyến 1,6 Mbps đối với mỗi mẫu nhảy tần. Với 15
mẫu độc lập, tốc độ dữ liệu tổng cộng lên đến 24 Mbps (15x1,6 Mbps).

HIPERLAN 2
17,1-17,3 GHz 54 Mbps Dùng cho voice/video
SIG Bluetooth 2,4 GHz 1 Mbps FHSS Dùng cho mạng cá
nhân (PAN)
Home RF 2,4 GHz 10 Mbps FHSS QoS, mật mã tốt
OpenAir 1,6 Mbps FHSS
LAN hồng
ngoại
350.000 GHz 4 Mbps Chỉ dùng trong phòng,
không ảnh hưởng tới
sức khoẻ
Bảng 2.1 Tóm tắt các tiêu chuẩn WLAN
2.2 Tiêu chuẩn IEEE 802.11
Tiêu chuẩn IEEE 802.11 cho các mạng WLAN do Uỷ ban 802 các tiêu chuẩn
cho các mạng LAN và MAN (LMSC – 802 Local and Metropolitan Area
Networks Standards Comittee) trực thuộc Hội đồng chuyên ban về máy tính trong
IEEE đưa ra. Chuẩn này phát triển từ 6 phiên bản phác thảo và bản cuối cùng
được phê chuẩn vào năm 1997. Chuẩn 802.11 cho phép nhiều nhà cung cấp phát
triển các sản phẩm mạng LAN tương hỗ với nhau sử dụng trong băng tần ISM 2,4
3
GHz. Quá trình tiêu chuẩn hoá vẫn đang tiếp tục đề đạt được chứng chỉ tiêu chuẩn
ISO/IEC và tiêu chuẩn IEEE.
Tiêu chuẩn IEEE 802.11 xác định kết nối vô tuyến cho các nút cố định, cầm
tay, và các nút di động trong một khu vực địa lý nhất định. Đặc biệt, chuẩn này
xác định một giao diện giữa người dùng vô tuyến và điểm truy nhập vô tuyến,
cũng như giữa các người dùng vô tuyến. Như ở bất cứ tiêu chuẩn IEEE 802.x nào
như 802.3 (CSMA) và 802.5 (token ring), chuẩn 802.11 định nghĩa cả lớp vật lý
(PHY) và lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC). Tuy nhiên, lớp MAC
802.11 cũng thực hiện các chức năng liên quan đến các giao thức lớp cao hơn (ví
dụ như quá trình phân mảnh, khôi phục lỗi, quản lý di động, và bảo vệ công suất).

nút di động để truy nhập vào môi trường vô tuyến (xem phần 2.5). Nó cũng có thể
thực hiện quá trình phân mảnh và mã hoá gói dữ liệu. Việc quản lý phân lớp vật lý
PHY liên quan đến quá trình nhận các điều kiện liên kết khác nhau và duy trì
thông tin quản lý lớp vật lý cơ sở MIB. Việc quản lý phân lớp MAC giải quyết các
vấn đề như đồng bộ hoá, quản lý công suất, kết hợp và tái kết hợp. Ngoài ra, nó
5
duy trì phân lớp MAC MIB. Việc quản lý trạm xác định các phân lớp quản lý lớp
vật lý PHY và lớp MAC tương tác với nhau như thế nào.
2.3 Lớp vật lý IEEE 802.11
Lớp vật lý PHY cho phép ba tuỳ chọn truyền dẫn đảm bảo các mạng WLAN
có thể được triển khai trong các vùng phủ khác nhau từ phạm vi một căn phòng
cho đến phạm vi toàn khuôn viên của một trường đại học. Các tuỳ chọn này bao
gồm trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS, trải phổ nhảy tần FHSS, và hồng ngoại
khuyếch tán DFIR. Tuy nhiên, để các thiết bị vô tuyến 802.11 tương thích với
nhau, chúng phải có cùng một lớp vậy lý PHY (tức là các mạng WLAN FHSS
truyền thông được với nhau nhưng không truyền thông được với các mạng
WLAN DSSS). Trong khi lớp vật lý PHY DFIR hoạt động ở băng tần gốc, hai tuỳ
chọn tần số vô tuyến (tức là DSSS và FHSS) hoạt động ở băng tần ISM 2,4 GHz.
Băng tần này không yêu cầu người sử dụng phải được cấp phép mặc dù các nhà
cung cấp thiết bị cần phải được cấp phép khi bán các sản phẩm của họ ở một quốc
gia. DSSS 802.11 hỗ trợ tốc độ dữ liệu bắt buộc 1 Mbps và 2 Mbps. Đối với
FHSS và DFIR, tốc độ dữ liệu 1 Mbps là bắt buộc trong khi tốc độ 2 Mbps là tuỳ
chọn. Mỗi lớp vật lý PHY thường được miêu tả bằng các sơ đồ trạng thái.
2.3.1 Các khuôn dạng gói dữ liệu chung
Thông tin người dùng được phân mảnh vào trong các gói dữ liệu (802.11
dùng thuật ngữ khung) với phần mào đầu và phần tiêu đề được ghép vào đầu mỗi
gói. Sau khi nút đích đồng bộ với phần mào đầu PLCP, nó thu được các thông tin
về độ dài của gói dữ liệu, tốc độ số liệu (1 hay 2 Mbps), và các thông tin khác từ
phần tiêu đề PLCP. Điểm quan trọng ở đây là các phần mào đầu và phần tiêu đề
PLCP được phát đi ở tốc độ 1 Mbps (có ngoại lệ khi áp dụng cho một một số phần

0
DQPSK 00 0
0
01 90
0
11 180
0
10 270
0
Bảng 2.2: Định nghĩa pha của DBPSK và DQPSK
Bảng 2.2 đưa ra các định nghĩa về pha của DBPSK và DQPSK. Với trường
hợp của khoá chuyển pha vi sai, thông tin được mã hoá dựa trên sự khác biệt về
pha giữa các ký tự kề nhau. Nói cách khác, pha được phát đi (
n
φ
) của ký tự là hàm
của pha trước đó (
1n
φ
−
) và độ lệch pha (
φ
∆
) theo công thức sau:
n
φ
=
φ
∆
+

khuôn dạng gói tin PLCP DSSS và FHSS, có thể thấy rằng FHSS yêu cầu số bit ít
hơn để đồng bộ hoá. Tuy nhiên, độ dài lớn nhất của MPDU đối với FHSS ngắn
hơn so với DSSS.
Tốc độ dữ liệu cơ sở 1 Mbps sử dụng phương pháp điều chế khoá dịch tần số
Gausse (GFSK) 2 mức trong đó mỗi bit dữ liệu được biến đổi vào 1 trong 2 tần số.
Tốc độ nâng cao 2 Mbps sử dụng điều chế GFSK 4 mức. Trong trường hợp này, 2
bit dữ liệu được biến đổi vào 1 trong 4 tần số. Sau đó số liệu đã lọc được điều chế
sử dụng độ lệch tần số tiêu chuẩn. Giá trị BT bằng 0,5 được chọn trên cơ sở 2 yếu
tố đó là yêu cầu sử dụng băng thông hiệu quả và khả năng tránh được nhiễu chồng
lấn ký hiệu. Các giá trị lớn của BT sẽ dẫn đến xuyên nhiễu chồng lấn ký hiệu mức
thấp trong khi yêu cầu chi phí cho độ rộng băng thông cao. Cả GFSK 2 mức và
GFSK 4 mức đều có chung độ lệch tần số sóng mang trung bình bình phương.
Trước hết số liệu nhị phân được lọc trong dải băng gốc sử dụng bộ lọc Gausse
thông thấp (độ rộng băng 500 KHz) với tích số thời gian-băng thông BT bằng 0,5.
Bảng 2.3 biểu diễn các độ lệch tần số sóng mang cho các sơ đồ điếu chế GFSK 2
mức và GFSK 4 mức.
8
Hình 2.5: Khuôn dạng gói PLCP FHSS
Mỗi kênh tần số trong một mẫu nhảy tần chiếm giữ băng thông rộng khoảng
1 MHz và phải thực hiện nhảy tần ở tốc độ tối thiểu quy định bởi các cơ quan
chuyên trách. Chẳng hạn, ở Mỹ tốc độ nhảy tối thiểu là 2,5 bước nhảy/s (tương
ứng với thời gian cư trú lớn nhất là 400 ms). Thời gian cư trú có thể được điều
chỉnh thông qua các điểm truy nhập cho phù hợp với các điều kiện truyền sóng
nhất định. Khi được thiết lập, thời gian cư trú giữ nguyên không đổi. Nút di động
thu thập thông tin về thời gian nhảy tần khi nó đến kết hợp với điểm truy nhập.
Điều này cho phép nút di động đảm bảo đồng bộ với điểm truy nhập trong khi
thực hiện nhảy tần giữa các kênh tần số. Các mẫu nhảy tần đặc tả trong chuẩn
802.11 tối thiểu hoá xác suất BSS hoạt động ở cùng một kênh tần số tại cùng một
thời điểm với một BSS khác. Tính trung bình các chuỗi của cùng một tập xung đột
với nhau 3 lần (trong trường hợp xấu nhất có tới 5 lần xảy ra xung đột) trong một

nhiều bit hơn trong khi các khe thời gian lại hẹp hơn, các xung ánh sáng hẹp hơn
phải vừa khớp với các khe thời gian nên yêu cầu có độ rộng băng thông lớn hơn.
Nhiễu bổ sung gây ra bởi băng thông bổ sung có thể làm giới hạn hiệu năng của
các hệ thống L-PPM.
Khuôn dạng gói dữ liệu DFIR 802.11 PLCP được cho trên Hình 2.6. Ba
trường đầu tiên được phát đi sử dụng điều chế cường độ khoá bật-tắt. Qua trình
điều chỉnh mức dòng một chiều (DCLA) cho phép các máy thu ổn định mức tín
hiệu trung bình sau khi phát xong ba trường số liệu đầu tiên. Mẫu của bộ xác định
khung khởi đầu (SFD) phải được lựa chọn cẩn thận vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới
tỷ số lỗi gói. Xác suất phát hiện chính xác SFD phu thuộc vào xác suất mô phỏng
SFD và xác suất lỗi của SFD. Chuẩn 802.11 chọn mẫu 1001 là một trong các mẫu
làm tối đa xác suất sửa lỗi của trường SFD. Các trường bị khuất phát đi sử dụng
L-PPM. Độ dài cực đại của DFIR MPDU là ngắn nhất trong số DSSS và FHSS.
Hình 2.6: Khuôn dạng gói dữ liệu của mạng LAN hồng ngoại IEEE 802.11
Chuẩn DFIR 1 Mbps sử dụng PPM 16 vị trí (16-PPM) trong đó 4 bit dữ liệu
biến đổi vào 1 trong số 16 xung (Hình 2.7). Chuẩn 2 Mbps sử dụng 4-PPM trong
đó 2 bit dữ liệu được biến đổi vào 1 số trong 4 xung (Hình 2.8). Bất chấp khả
năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu, độ rộng của mỗi khe thời gian L-PPM được xác định là
4 ms. Điều này có nghĩa là đối với 16-PPM, 4 bit thông tin được phát đi trong
khoảng thời gian 4 ms (16 khe x 250 ns/khe), vì vậy cho phép tốc độ dữ liệu vô
tuyến 1 Mbps. Tương tự như vậy, mạng LAN 4-PPM phát đi 8 bit dữ liệu trong
khoảng thời gian 4 ms và cho phép tốc độ dữ liệu 2 Mbps.
10
Hình 2.7: Tín hiệu điều chế vị trí xung ở tốc độ 1 Mbps
Hình 2.8: Tín hiệu điều chế vị trí xung ở tốc độ 2 Mbps
2.4 Lớp điều khiển truy nhập môi trường IEEE 802.11
Lớp MAC 802.11 liên quan chủ yếu đến các quy tắc để truy nhập vào môi
trường vô tuyến dùng chung. Có hai phương pháp truy nhập khác nhau đã được
xác định. Chức năng của giao thức MAC là chung cho cả ba tuỳ chọn của lớp vật
lý (bao gồm DSSS, FHSS, DFIR) và độc lập với tốc độ dữ liệu. Chuẩn này bao

ứng tức thời (ví dụ như quá trình truyền dẫn các gói ACK, RTS, CTS). IFS thực
hiện chức năng phối hợp điểm (PIFS) có độ dài trung bình sử dụng để dò tìm các
12
nút trong khoảng thời gian giới hạn. IFS thực hiện chức năng phối hợp phân bố
(DIFS) là IFS dài nhất được sử dụng như thời gian trễ nhỏ nhất giữa các gói dữ
liệu truyền dẫn liên tiếp. Khe thời gian được xác định và được sử dụng cho các
mục đích lùi chờ phát. Khe thời gian là tổng của thời gian ấn định kênh (cảm biến
sóng mang), thời gian xoay vòng máy thu, trễ truyền sóng, và trễ xử lý lớp MAC.
SIFS là hàm của độ trễ thời gian, trễ xuất hiện trong quá trình giải mã phần tiêu
đề/phần mào đầu PLCP, thời gian quay vòng máy thu, và thời gian trễ xử lý lớp
MAC. Chuẩn 802.11 xác định các giá trị khác nhau của khe thời gian và SIFS cho
các lớp vật lý khác nhau. Ví dụ, trong các mạng LAN DSSS, chuẩn 802.11 xác
định SIFS=10
s
µ
và khe thời gian TS=20
s
µ
. Đối với các mạng LAN FHSS,
SIFS=28
s
µ
và khe thời gian TS=50
s
µ
. DIFS được xác định bằng SIFS+2xTS
trong khi PIFS được xác định bằng SIFS+TS. Như ở trong Bảng 2.4, IFS ở các hệ
thống DSSS nhỏ hơn ít nhất hai lần so với IFS ở các hệ thống FHSS. Điều này có
nghĩa là một quá trình truyền dẫn DSSS chứa ít thông tin phụ hơn do các khoảng
trống thời gian liên khung. Khe thời gian ở chuẩn Ethernet 10 Mbps được xác

µ
23
s
µ
Khe thời gian 20
s
µ
50
s
µ
8
s
µ
Bảng 2.4: Các đặc tả khoảng trống liên khung
2.4.3 Chức năng phối hợp phân tán
Phương pháp truy nhập cơ sở trong chuẩn 802.11 gọi là chức năng phối hợp
phân tán (DCF) cần thiết cho quá trình đa truy nhập cảm biến sóng mang tránh xung
đột (CSMA/CA). CSMA/CA hoạt động tương tự như giao thức đa truy nhập cảm
13
biến sóng mang phát hiện xung đột (CSMA/CD) sử dụng trong các mạng Ethernet
hữu tuyến. Trong cả hai giao thức, tính khả dụng của môi trường truyền dẫn phát
hiện nhờ cảm biến sóng mang, và vấn đề tranh chấp môi trường truyền dẫn được
giải quyết bằng việc sử dụng thuật toán lùi chờ theo hàm mũ. Vì thế, các nút có thể
phát dữ liệu nếu cần miễn là chúng tuân thủ các quy tắc giao thức.
Đa truy nhập cảm biến sóng mang
Trong các hệ thống CSMA, một nút có gói tin cần truyền trước tiên thực hiện
cảm biến môi trường vô tuyến xem có quá trình truyền dẫn vô tuyến nào đang xảy ra
hay không. Nếu đường truyền vô tuyến bận (tức là một nút nào đó đang phát dữ liệu),
nút này hoãn quá trình truyền dẫn của nó đến thời điểm sau đó. Nếu môi trường
truyền dẫn rỗi trong một khoảng thời gian lớn hơn khoảng thời gian của khoảng trống

Giao thức CSMA kết hợp với sơ đồ tránh xung đột (CA) tạo ra khoảng trống
thời gian liên khung ngẫu nhiên (khoảng thời gian lùi chờ để phát tiếp) trong
khoảng giữa hai quá trình truyền dẫn gói liên tiếp. Tránh xung đột được thực hiện
để làm giảm xác suất xảy ra xung đột ngay sau một quá trình truyền dẫn gói thành
công. Cần phải nhóm các gói cần phát tín hiệu vào trong các nhóm nhỏ hơn, mỗi
nhóm sử dụng một khe thời gian nhất định (gọi là khe thời gian lùi chờ để phát
tiếp). Nếu môi trường bận, trước hết nút phát phải phải trễ đến khi kết thúc khoảng
thời gian DIFS và đợi một trong số các khe thời gian ngẫu nhiên (gọi là khoảng lùi
chờ để phát) trước khi cố gắng phát dữ liệu một lần nữa (xem Hinh 2.11). Khi cần
truyền lại, khoảng thời gian lùi chờ để phát tiếp tăng theo hàm mũ tới một ngưỡng
xác định. Trái lại, khoảng thời gian lùi chờ để phát tiếp giảm đến giá trị nhỏ nhất
khi các gói số liệu được truyền thành công. Đây chính là cách sử dụng các khoảng
thời gian lùi chờ độ dài ngẫu nhiên để giải quyết các xung đột.
Tại mỗi khe thời gian lùi chờ, sử dụng cảm biến sóng mang để xác định xem
môi trường có bận hay không. Nếu môi trường là rỗi trong khoảng thời gian của
một khe, khoảng thời gian lùi chờ giảm đi một lượng bằng một khe thời gian. Nếu
môi trường bận (đối với một khe nào đó), chức năng lùi chờ bị tạm ngưng và bộ
định thời lùi chờ sẽ không giảm đối với khe thời gian này. Trong trường hợp này,
khi môi trường rỗi trở lại trong khoảng thời gian lớn hơn DIFS, chức năng lùi chờ
tiếp tục giảm ở khe thời gian tạm dừng ở trước đó. Điều này có ý rằng các khoảng
thời gian lùi chờ bây giờ ít hơn lúc đầu. Vì thế, gói bị trễ trong khi thực hiện chức
năng lùi chờ có khả năng được phát cao hơn và sớm hơn một gói mới đến. Quá
trình này lặp lại cho đến khi khoảng thời gian lùi chờ bằng không và gói được phát
đi.
15
Cơ chế tránh xung đột cũng đảm bảo tính công bằng giữa các gói vì nó bắt
buộc một gói phải thực hiện lùi chờ phát, vì thế tạo ra cơ hội phát cho một gói khác
(xem Hình 2.12 và 2.13). Cơ chế này không được sử dụng khi một nút quyết định
phát đi gói dữ liệu mới và môi trường rỗi trong khoảng thời gian lớn hơn một DIFS.
Hình 2.12: Truyền dẫn nhiều gói sử dụng CSMA/CA (một nút)