MAC Layer Cho Mạng Không Dây

MAC Layer Cho Mạng Không Dây

Chào các bạn,

Mình có xem các bài viết trong box này, cũng như box ICT, và có nhận xét là các bài của box ĐTVT mới chỉ tập trung vào các vấn đề của Physical Layer, còn các bài ở box ICT thì mới chỉ đề cập đến các vấn đề liên quan đến software development (mình tạm liệt vào Application Layers). Trong khi đó, một mạng thông tin cần được thiết kế dựa trên một tổng thể kiến trúc với các layer như Physical, Link, Network, Transport, Application...

Vì thế, mình xin mở topic này về MAC Layer trong mạng không dây. Sở dĩ chọn MAC layer vì trong thông tin vô tuyến, có các mối liên hệ tương tác rất chặt chẽ giữa MAC layer và Physical layer. Các mối liên hệ này thường không tồn tại trong mạng cáp. Xin được đưa ra 2 ví dụ sau:

- Trong thông tin vô tuyến, chất lượng (SINR, BER) của mỗi đường truyền ở Physical layer phụ thuộc trực tiếp vào việc MAC layer cho bao nhiêu transmitters cùng sử dụng đường truyền đó.

- Ngược lại, tại MAC layer, việc có tồn tại một đường truyền hay không giữa máy phát A và máy thu B phụ thuộc trực tiếp vào công suât phát, phương pháp conding/modulation, và chất lượng đường truyền tại Physical layer.

Mình sẽ tiếp tục viết thêm về các vấn đề này. Mong các bạn cùng tham gia.

Adhocer.

Chức năng chính của MAC Layer là chia sẻ băng tần cho nhiều người sử dụng khác nhau. Việc này có thể chia làm hai bước chính:
- Chia kênh: băng tần được chia làm các kênh khác nhau, trong đó tại mỗi thời điểm, mỗi kênh chỉ dành cho tối đa một người sử dụng. Việc chia kênh này nhiều khi cũng được coi là chức năng của Physical layer, với các kỹ thuật chia kênh khác nhau như: FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, OFDMA?
- Giao kênh: các kênh khác nhau được giao cho những người sủ dụng khác nhau. Có thể chia các kỹ thuật giao kênh thành hai nhóm chính: giao kênh phối hợp (centralized/collaborative scheduling) và giao kênh ngẫu nhiên (random access). Kỹ thuật giao kênh ngẫu nhiên được dùng phổ biến nhất là CSMA (carrier sense multiple access).
Một vài ví dụ về MAC layer scheduling/random access:
- GSM với FDD/TDMA: mỗi người sử dụng được giao một uplink time slot và một downlink time slot để truyền và nhận dữ liệu.
- 802.11 WLAN với CSMA/CA + RTS/CTS handshaking: Một node trước khi truyền dữ liệu phải gửi một Request To Send (RTS) frame và đợi cho đến khi nhận được Clear To Send (CTS) frame.
- 802.16 WMAN với OFDMA và centralized scheduling: Băng tần được phân chia theo cả miền thời gian và miền tần số, với đơn vị nhỏ nhất là OFDMA slot. Các OFDMA slots được scheduled cho người sủ dụng bởi các base stations. Các thông tin này được mã hóa trong Downlink Map (DLMAP) và Uplink Map (ULMAP) ỏ phần đầu mỗi frame.
Chúng ta có thể thấy vì GSM cung cấp dịch vụ voice, còn 802.16 cung cấp broadband, trong đó người dùng thường xuyên có dữ liệu để truyền/nhận, nên centralized scheduling được sủ dụng. Ngược lại, 801.11 dùng cho mạng WLAN, trong đó nguời dùng không truyền/nhận dữ liệu thường xuyên, do đó random access được sủ dung. Xin được viết chi tiết hơn ở các bài sau.
Tham khảo từ tài liệu sau:
http://wsl.stanford.edu/Publications/Andrea/design_challenges.pdf
Adhocer.