CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ WIMAX

các CS khác nhau để phân lớp vào một kết nối MAC riêng. Chất lượng dịch vụ

cũng sẽ được áp dụng trong việc truyền và sắp xếp dữ liệu.

Lớp con bảo mật cung cấp các cơ chế chứng thực, trao đổi khóa và mã hóa.

Lớp vật lý bao gồm rất nhiều các định nghĩa khác nhau, mỗi cái thích hợp cho

một dãy tần số và ứng dụng riêng.

Sau đây sẽ trình bày những đặc điểm chính về lớp MAC và PHY trong hai

chuẩn WiMAX cố định (IEEE 802.16d-2004) và WiMAX di động IEEE 802.16e2005).



2.1 WiMAX cố định - IEEE 802.16d-2004

2.1.1 Lớp MAC



2.1.1.1 Lớp con hội tụ CS

Khái niệm CID: Một kết nối được hiểu là một ánh xạ từ MAC-BS tới MACSS với mục đích vận chuyển lưu lượng của một loại dịch vụ. Mỗi kết nối được xác

định bởi một CID là viết tắt của chữ Connection Identifier, có độ dài 16bit.

Lớp con hội tụ CS thi hành một số các chức năng như nhận các PDU từ lớp

cao hơn, phân lớp dịch vụ các PDU đó, tùy theo các dịch vụ mà xử lí các PDU,

phân phối các PDU này xuống lớp con MAC thông qua một điểm SAP thích hợp.

Tuy nhiên, nhiệm vụ chính của lớp này là phân loại các đơn vị dịch vụ dữ liệu

SDU, ánh xạ nó vào một kết nối MAC phù hợp, tức là vào một CID, đảm bảo cho

việc xử lí QoS. Để đảm bảo thực hiện được điều này, lớp CS có thể sử dụng các

thuật toán tinh vi để ánh xạ hoặc cũng có thể thêm, thay đổi tiêu đề mỗi gói tin của

lớp trên để xử lí. Hiện tại chỉ có hai định nghĩa được được cung cấp trong 802.16:

ATM CS và Packet CS. ATM CS được định nghĩa cho các dịch vụ ATM còn

Packet CS được định nghĩa cho các dịch vụ gói như Ipv4, Ipv6, Ethernet, VLAN,…

ATM CS nhận các tế bào ATM, xử lí, phân lớp dịch vụ và phân phối nó xuống

lớp dưới.

Packet CS phân lớp các loại MAC SDU vào kết nối thích hợp, gỡ, thêm các

tiêu đề, phân phối dữ liệu đến lớp con MAC, nhận dữ liệu từ lớp con MAC rồi xử lí.



Các MAC SDU sẽ được phân loại bằng cách ánh xạ nó vào một kết nối riêng,

điều đó cũng có nghĩa là MAC SDU sẽ được ánh xạ vào một luồng dịch vụ riêng,

có các đặc điểm QoS riêng. Hình 2.2 thể hiện quá trình phân loại MAC SDU.



Hình 2.2 Quá trình phân loại MAC SDU



2.1.1.2 Lớp con MAC CPS

Sự trao đổi giữa các BS và SS trong một vùng thường có mấy dạng kiến trúc

là P2P, PMP và Mesh.

-



Kiến trúc P2P xảy ra khi chỉ có một BS và một SS, các kết nối xảy ra giữa

từng cặp BS, SS.



-



Kiến trúc PMP là sẽ có một kết nối giữa một BS với nhiều SS khác nhau. So

với P2P thì PMP có khả năng phục vụ cao hơn, hiệu suất tốt nhưng phạm vi

bao phủ thường hẹp hơn nhiều. Kiến trúc PMP trong triển khai thường được

tổ chức thành các vùng (sector) và nó hỗ trợ tốt trong truyền thông multicast.



-



Kiến trúc Mesh là kiến trúc mà bao giờ cũng có một đường liên kết giữa hai

điểm bất kì.

Mặc dù 802.16- 2004 hỗ trợ cả ba kiểu kiến trúc trên nhưng PMP là kiến trúc



được quan tâm nhất. Kiến trúc này có một BS làm trung tâm sẽ cung cấp kết nối

cho nhiều SS. Trên đường xuống (downlink), dữ liệu đưa tới SS được hợp kênh

theo kiểu TDM. Các SS chia sẻ đường lên theo dạng TDMA.

MAC 802.16 theo kiểu hướng kết nối (connection-oriented). Tất cả những

dịch vụ bao gồm những dịch vụ không kết nối (connectionless) cố hữu, được ánh xạ

tới một kết nối. Điều đó cung cấp một cơ chế cho yêu cầu dải thông, việc kết hợp



QoS và các tham số về lưu lượng, vận chuyển và định tuyến dữ liệu đến lớp con

quy tụ thích hợp và tất cả các hoạt động khác có liên quan đến điều khoản hợp đồng

của dịch vụ. Các kết nối được tham chiếu đến các CID 16-bit (16-bit connection

identifier) và có thể yêu cầu liên tiếp dải thông được cấp phát hay dải thông theo

yêu cầu.



Đánh địa chỉ và kết nối

Mỗi SS sẽ có một địa chỉ cứng gọi là địa chỉ MAC 48bit, giống như được định

nghĩa trong 802 nói chung. Địa chỉ này là duy nhất cho thiết bị trên toàn thế giới.

Nó được sử dụng trong quá trình khởi tạo kết nối. Nó cũng có thể được dùng để

chứng thực giữa BS và SS với nhau.

Lúc vào mạng, SS được gán ba kết nối quản lý (management connection) cho

mỗi hướng (Uplink hoặc Down link). Ba kết nối này phản ánh ba yêu cầu QoS khác

nhau được sử dụng cho ba mức quản lý khác nhau giữa BS và SS. Kết nối đầu tiên

là kết nối cơ sở (basic connection) được dùng để truyền các thông điệp ngắn, “timecritical MAC” và RLC (radio link control). Kết nối quản lý sơ cấp (primary

management connection) được sử dụng để truyền các thông điệp dài hơn, chịu trễ

nhiều hơn như những gì được sử dụng để chứng thực và cài đặt kết nối. Kết nối

quản lý thứ cấp được sử dụng để truyền các thông điệp quản lý dựa trên cơ sở các

chuẩn như DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), TFTP (Trivial File

Transfer Protocol) và SNMP (Simple Network Management Protocol). Ngoài

những kết nối quản lý này, các SS được cấp phát các kết nối vận chuyển (transport

connection) cho các dịch vụ đã ký hợp đồng. Những kết nối vận chuyển theo một

hướng duy nhất đơn giản hoá các tham số QoS đường lên và đường xuống khác

nhau và các tham số lưu lượng. Ngoài ra MAC còn dự trữ các kết nối bổ sung cho

những mục đích khác như sự truy nhập lúc khởi đầu trên cơ sở cạnh tranh, sự truyền

quảng bá (broadcast) cho đường xuống hoặc sự kiểm tra tuần tự (polling).



Định dạng MAC PDU

MAC PDU là đơn vị dữ liệu được dùng để trao đổi thông tin giữa các lớp

MAC của BS và SS. MAC PDU có hai dạng, dạng thông thường và dạng yêu cầu

băng thông. MAC PDU thông thường bắt đầu bởi một tiêu đề có chiều dài cố định.

Tiếp theo là tải (payload), tải có độ dài thay đổi, chính vì vậy mà MAC PDU cũng



có chiều dài thay đổi. Và cuối cùng là mã CRC. MAC PDU yêu cầu băng thông thì

chỉ có phần tiêu đề mà thôi.

Hình 2.3 dưới đây mô tả dạng của MAC PDU



Hình 2.3 Cấu trúc của MAC PDU

Mỗi MAC PDU bao gồm phần tiêu đề có chiều dài cố định. Tiếp theo là tải, tải

thông thường bao gồm các tiêu đề con (subheader) và MAC SDU. Tải cũng có thể

có độ dài bằng 0 trong trường hợp đó là MAC PDU dùng để yêu cầu băng thông.

CRC (Cyclical Redundancy Checking) là mã vòng kiểm soát lỗi cho cả phần header

và payload trong MAC PDU tương ứng với nó. CRC chỉ được gắn vào MAC PDU

khi đó là MAC PDU thông thường (chứa thông tin quản lý hoặc dữ liệu). Như vậy,

MAC PDU yêu cầu băng thông không được bảo vệ bằng CRC.



Quá trình xây dựng MAC PDU

Trước khi được truyền đi, lớp MAC sẽ phải xây dựng MAC PDU một cách

hợp lí và hiệu quả nhất. Quá trình này bao gồm các bước sau:

-



Quá trình móc nối: Nhiều MAC PDU có thể được kết hợp với nhau vào một

phiên truyền ( PDU dữ liệu, PDU yêu cầu băng thông,…). Quá trình này có

thể thực hiện ở cả đường lên và đường xuống.



-



Quá trình phân mảnh: Quá trình này chia một MAC SDU có kích thước lớn

thành nhiều MAC PDU có kích thước hợp lí hơn. Quá trình này đước sử

dụng đối với các dịch vụ mà gói tin có kích thước lớn, như voice, video,..

Được dùng để khai thác một cách hiệu quả băng thông liên quan đến chất

lượng dịch vụ. Nó có thể được thực hiện ở cả đường lên và đường xuống.



-



Quá trình đóng gói (packing): Quá trình kết hợp nhiều MAC SDU thành một

MAC PDU. Các kết nối phải cho phép mang các gói tin có kích thước thay

đổi để khai thác được hiệu quả tính năng này.