Chuyên đề Những vấn đề cơ bản trong VOIP over WLAN

n lợi và ít tốn kém. 2.2.2 Ưu nhược điểm của WLAN Ưu điểm: Khả năng di động và sự tự do cho phép kết nối bất kì đâu. Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối. Dễ lắp đặt và triển khai. Tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp. Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà. Giảm chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống. Với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cáp như tòa nhà cũ, không có khoảng không gian để thi công cáp hoặc thuê chỗ để đặt văn phòng,…vv Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệ thống có dây vì tính linh động và nâng cấp cao. Nhược điểm : Nhiễu: Nhược điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu sóng radio do thời tiết, do các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn (như các nhà cao tầng, địa hình đồi núi…) Bảo mật: Đây là vấn đề rất đáng quan tâm khi sử dụng mạng không dây. Việc vô tình truyền dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông qua lớp vật lý điều khiển khiến người khác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép. Tuy nhiên Wireless LAN có thể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng mã tuỳ thuộc vào mức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu. Ngoài ra người ta có thể sử dụng việc mã hóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật. 2.2.3 Mô hình WLAN Hai mô hình cơ bản sử dụng cho Wireless LAN là Ad-hoc và mạng cơ sở hạ tầng (infrastructure). Hai mô hình này có sự khác biệt nhau rõ ràng về giới hạn không gian sử dụng, các quản lý mạng, kiến trúc mạng. 2.2.3.1 Mô hình Ad-hoc (IBSS-Independent Basic Service Set) Hình 2.7: Mô hình Ad – hoc Ad-hoc là mô hình mạng mà trong đó chỉ bao gồm các máy trạm, không có Access Point. Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng. Mô hình này rất thích hợp cho việc kết nối một nhóm nhỏ các thiết bị và không cần phải giao tiếp với các hệ thống mạng khác. 2.2.3.2 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set) Hình 2.8: Mô hình Infrastructure Infrastructure BSS là một mô hình mở rộng của một mạng Wireless LAN đã có bằng cách sử dụng Access Point. Access Point đóng vai trò vừa là cầu nối của mạng WLAN với các mạng khác vừa là trung tâm điều khiển sự trao đổi thông tin trong mạng. Access Point giúp truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị trong một vùng lớn hơn. Phạm vi và số thiết bị sử dụng trong mạng cơ sở hạ tầng tuỳ thuộc vào chuẩn sử dụng và sản phẩm của các nhà sản xuất. Trong mô hình mạng cơ sở hạ tầng có thể có nhiều Access Point để tạo ra một mạng hoạt động trên phạm vi rộng hay chỉ có duy nhất một Access Point cho một phạm như trong một căn nhà, một toà nhà. Mạng cơ sở hạ tầng có hai lợi thế chính so với mạng độc lập IBSS: Infrastructure được thiết lập phụ thuộc vào tầm hoạt động của AP. Vì vậy, muốn thiết lập Wireless LAN tất cả các thiết bị di động bắt buộc phải nằm trong vùng phủ sóng của AP và mọi công việc giao tiếp mạng đều phải thông qua AP. Ngược lại, kết nối trực tiếp IBSS trong mạng ad-hoc giúp hạn chế thông tin truyền và nhận của mạng nhưng chi phí lại gia tăng ở tầng vật lý bởi vì tất các thiết bị đều luôn luôn phải duy trì kết nối với tất cả các thiết bị khác trong vùng dịch vụ. Trong mạng cơ sở hạ tầng, AP còn cho phép các station chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng. Các AP được thông báo khi một station chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng và tạo frame đệm cho chúng. Các thiết bị chú trọng sử dụng năng lượng (Battery-operated) có thể chuyển bộ thu phát tín hiệu của mình sang chế độ nghỉ và khi hoạt động lại sẽ nhận được tín hiệu được khôi phục từ các frame đệm lưu trong AP. 2.2.4 Các thiết bị cơ bản của mạng WLAN 2.2.4.1 Card mạng không dây (Wireless NIC) Card mạng không dây giao tiếp máy tính với mạng không dây bằng cách điều chế tín hiệu dữ liệu với chuỗi trải phổ và thực hiện một giao thức truy nhập cảm ứng sóng mang. Card mạng có dây có thể sử dụng khe cắm ISA (hiện nay hầu như không còn sử dụng), khe cắm PCI (sử dụng phổ biến), hoặc cổng USB trên máy tính để bàn hoặc sử dụng khe cắm PCMCIA trên các laptop. Card mạng không dây thường có một ăng-ten ngoài và có thể gắn vào tường hoặc một vị trí nào đó trong phòng. Hình 2.9: Card mạng không dây sử dụng khe cắm PCI 2.2.4.2 Các điểm truy cập (Access Point) Các điểm truy cập không dây AP (Access Point) tạo ra các vùng phủ sóng, nối các nút di động tới các cơ sở hạ tầng LAN có dây . Hình 2.10: Access Point 2.2.4.3 Bridge không dây (WBridge) Các WBridge (Bridge không dây) tương tự như các điểm truy cập không dây trừ trường hợp chúng được sử dụng cho các kênh bên ngoài. Phụ thuộc vào khoảng cách và vùng mà cần dùng tới ăng-ten ngoài. WBridge được thiết kế để nối các mạng với nhau, đặc biệt trong các toà nhà có khoảng cách xa tới 32 km. 2.2.4.4 Các router điểm truy cập (Access Point Router) Một “AP router” là một thiết bị mà nó kết hợp các chức năng của một Access Point và một router. Khi là Access Point, nó truyền dữ liệu giữa các trạm không dây và một mạng hữu tuyến cũng như là giữa các trạm không dây. Khi là router, nó hoạt động như là điểm liên kết giữa hai hay nhiều mạng độc lập, hoặc giữa một mạng bên trong và một mạng bên ngoài. 2.2.5 Các chuẩn WLAN Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng không dây, các chuẩn (và đồng thời là các thiết bị) mạng không dây lần lượt ra đời và ngày càng được nâng cấp, cải tiến. Những chuẩn đã ra đời sớm nhất như IEEE 802.11 đã trở nên phổ biến. Sau đó là HiperLAN, HomeRF, OpenAir và gần đây là Bluetooth. Mỗi chuẩn đều mang một số đặc tính, ưu điểm riêng của nó. 2.2.5.1 IEEE 802.11 Hình 2.11: IEEE 802.11 và OSI Hiện nay tiêu chuẩn chính cho Wireless là một họ giao thức truyền tin qua mạng không dây IEEE 802.11. Do việc nghiên cứu và đưa ra ứng dụng rất gần nhau nên có một số giao thức đã thành chuẩn của thế giới, một số khác vẫn còn đang tranh cãi và một số còn đang dự thảo. Một số chuẩn thông dụng như: 11802.11b (cải tiến từ 802.11), 802.11a, 802.11h, 802.11g. 1. IEEE 802.11b(Wifi) :Là chuẩn quốc tế cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz (2.4 GHz tới 2.4835 GHz) và cung cấp một lưu lượng lên trên 11 Mbps. Đây là một tần số rất thường sử dụng. Các lò vi ba, các điện thoại không dây, thiết bị khoa học và y học, cũng như các thiết bị Bluetooth, tất cả làm việc bên trong dải tần số 2.4 GHz. 2. IEEE 802.11a: Là một chỉ tiêu kỹ thuật IEEE cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 5 GHz (5.725 GHz tới 5.85 GHz) với tốc độ truyền dữ liệu cực đại 54 Mbps. Dải tần số 5 GHz không nhiều như tần số 2.4 GHz, vì chỉ tiêu kỹ thuật chuẩn IEEE 802.11 đề nghị nhiều kênh vô tuyến hơn so với chuẩn IEEE 802.11b. Sự bổ sung các kênh này giúp tránh giao thoa vô tuyến và vi ba. 3. IEEE 802.11g: Tương tự tới chuẩn IEEE 802.11b, chuẩn lớp vật lý này cung cấp một lưu lượng lên tới 54 Mbps. Nó cũng hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz nhưng sử dụng một công nghệ vô tuyến khác để tăng dải thông toàn bộ. Chuẩn này được phê chuẩn cuối năm 2003. 4. IEEE 802.11h: Chuẩn này được dùng ở châu Âu ,dải tần 5 Ghz. Nó cung cấp tính năng sự lựa chọn kênh động và điều khiển công suất truyền dẫn TPC, nhằm tránh can nhiễu. Ở châu Âu người ta chủ yếu sử dụng thông tin vệ tinh, nên phần lớn các quốc gia ở đây sử dụng chỉ sử dụng Wireless LAN ở trong nhà (Indoor). Chuẩn này đang ở giai đoạn chuẩn hóa Sau đây là bảng tóm tắt thông số các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng: Chuẩn WiFi Tần số (GHz) Tốc độ (Mbps) Khoảng cách (m) 802.11a 5 54 12m với 54Mb/s 90m với 6Mb/s 802.11b 24 11 30m với 11Mb/s 90m với 1Mb/s 802.11g 2,4 54 15m với 54Mb/s 45m với 11Mb/s 2.2.5.2 HiperLAN Sự phát triển của thông tin vô tuyến băng rộng đã đặt ra những yêu cầu mới về mạng LAN vô tuyến. Đó là nhu cầu cần hỗ trợ về QoS, bảo mật, quyền sử dụng, … ETSI (European Telecommunications Standards Institute-Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu) đã nghiên cứu xây dựng bộ tiêu chuẩn cho các loại LAN hiệu suất cao (High Performance LAN), tiêu chuẩn này xoay quanh mô tả các giao tiếp ở mức thấp và mở ra khả năng phát triển ở mức cao hơn. Các tiêu chuẩn của ETSI HiperLAN: HiperLAN 1 HiperLAN 2 HiperLAN 3 HiperLAN 4 Ứng dụng Wireless LAN Wireless ATM Indoor Acces WATM Wireless ATM Remote Acces Wireless ATM Interconnect WATM Băng tần 2,4 GHz 5 GHz 5 GHz 17 GHz Tốc độ đạt được 23,5 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 155 Mbps 2.2.5.3 Các chuẩn khác HomeRF: là chuẩn hoạt động tại phạm vi băng tần 2.4 GHz, cung cấp băng thông 1.6 MHz với thông lượng sử dụng là 659 Kb/s. Khoảng cách phục vụ tối đa của HomeRF là 45m. OpenAir: là sản phẩm độc quyền của Proxim. OpenAir là một giao thức trước 802.11, sử dụng kỹ thuật nhảy tần (2FSK và 4FSK), có tốc độ 1,6Mbps. OpenAir MAC dựa trên CSMA/CA và RTS/CTS như 802.11. Tuy nhiên OpenAir không thực hiện việc mã hóa tại lớp MAC, nhưng lại có ID mạng dựa trên mật khẩu. OpenAir cũng không cung cấp chức năng tiết kiệm công suất. Bluetooth: là công nghệ radio phạm vi hẹp để kết nối giữa các thiết bị không dây. Hoạt động trong dải băng tần ISM (2.4 GHz). Chuẩn này xác định một đường truyền vô tuyến phạm vi hẹp song công tốc độ 1Mbps kết nối được tới 8 thiết bị vô tuyến cầm tay. Phạm vi của Bluetooth phụ thuộc vào năng lượng của lớp radio. CHƯƠNG III: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG VOIP OVER WLAN --------------o0o------------- 3.1 Dung lượng hệ thống và QoS 3.1.1 Phân loại lưu lượng 802.11e chia lưu lượng thành nhiều loại tùy thuộc theo yêu cầu của lưu lượng. Như chúng ta biết, lưu lượng thoại có nhiều yêu cầu hơn so với lưu lượng dữ liệu. Lưu lượng thoại yêu cầu trễ nhỏ nhất và nó chỉ có thể chịu được mức tổn thất nhất định tùy thuộc vào tài nguyên khả dụng của mạng. Mặt khác, lưu lượng dữ liệu chịu rất ít ảnh hưởng bởi trễ và nó cũng chịu được một mức tổn thất nhất định, nhưng mức tổn thất này luôn lớn hơn so với thoại. Do đó, việc phân loại lưu lượng là một bước khởi đầu tốt cho việc thực hiện QoS. Phân loại lưu lượng bằng cách sử dụng nhiều hàng đợi trong các thiết bị WLAN như trong hình 3.1. Kế thừa chuẩn 802.11, tất cả các lưu lượng (không quan tâm tới nó là thoại hay dữ liệu, video) từ một trạm được truyền từ một hàng đợi đơn. Điều này có nghĩa là các gói thoại (có kích thước nhỏ) có thể bị trễ trong khi truyền dẫn dữ liệu bùng nổ. Nhận thấy rằng vì các gói dữ liệu lớn hơn các gói thoại và lưu lượng dữ liệu thường bùng nổ một cách tự nhiên, điều này sẽ gây trễ cho các gói thoại và do đó việc truyền các gói thoại này sẽ trở lên khó khăn. Một giải pháp được đặt ra là sử dụng nhiều hàng đợi, các hàng đợi riêng chứa thoại và dữ liệu. Hình 3.1: Phân loại lưu lượng Với việc sử dụng hàng đợi này, sẽ tạo ra một sự ưu tiên cho các gói thoại để đảm bảo rằng chúng có độ ưu tiên cao nhất trong hàng đợi và được truyền dẫn trước các gói có độ ưu tiên thấp hơn. Tuy nhiên, sự ưu tiên khắt khe như thế này có thể làm mất các gói dữ liệu. Do đó, 802.11e đưa ra một hướng giải quyết mới là giải quyết sự tranh chấp trong các hàng đợi khác nhau bên trong một trạm giống như giải quyết sự tranh chấp giữa các trạm với nhau bởi việc sử dụng chức năng phân bố phối hợp mới đã đề ra trong WME, đó là sử dụng EDCF. Nói tóm lại, ý tưởng cơ bản của việc phân loại lưu lượng là mỗi trạm duy trì nhiều hàng đợi (lên tới 8 hàng đợi) cho các loại lưu lượng khác nhau. Mỗi hàng đợi sau đó sẽ đóng vai trò như là một trạm ảo và những trạm ảo này sẽ tranh chấp với nhau để chọn ra gói nào sẽ được truyền dẫn từ trạm thật đó. Quy tắc cạnh tranh giữa các hàng đợi tương tự như quy tắc MAC cho các trạm tranh chấp kênh truyền. Chú ý rằng 802.11e cho phép một trạm phân loại lưu lượng của nó thành 8 loại khác nhau, mỗi loại lưu lượng có thể được ánh xạ tới một hàng đợi riêng. Tuy nhiên, WME hạn chế số hàng đợi trong một trạm là 4. 3.1.2 Giao Thức GEDCF Giao thức EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function) là một phiên bản nâng cao của giao thức DCF của 802.11. Giao thức EDCF đã được thông qua bởi WME (Wireless Multimedia Enhancement) bởi Wi-Fi Alliance như là một chuẩn trước của 802.11e. Mục tiêu của giao thức EDCF là để đảm bảo ưu tiên truy nhập đến kênh (vô tuyến), do đó lưu lượng thoại có thể dễ dàng truy nhập đến kênh truyền với một độ ưu tiên cao hơn các lưu lượng khác. Chú ý rằng giao thức này chỉ xét cho các hàng đợi trong cùng một trạm. Với mục tiêu là để bảo đảm rằng các gói có độ ưu tiên cao hơn được ưu tiên truy nhập tới kênh truyền. EDCF thực hiện mục tiêu này bởi việc duy trì các tham số tranh chấp trên mỗi loại lưu lượng. Các tham số mà EDCF sử dụng là: CWmax, CWmin, AIFS, PF. Để hiểu làm thế nào những tham số này trên mỗi lưu lượng thực hiện truy nhập ưu tiên cho các loại lưu lượng khác nhau, chúng ta cần xem lại vài đặc điểm quan trọng của DCF. Ở một BSS tải vừa phải, khi một trạm muốn truyền dẫn trên kênh vô tuyến, nó phải đợi cho đến khi kênh ở trạng thái tự do. Sau khi biết kênh ở trạng thái tự do, trạm đợi một khoảng thời gian DIFS. Sau khi hết thời gian DIFS, mỗi trạm đợi thêm một khoảng thời gian ngẫu nhiên xác định bởi bộ đếm back-off (BC). Giá trị BC là ngẫu nhiên chọn trọng khoảng từ [0, CW], CW là cửa sổ tranh chấp. Hình 3.2: Hoặt động của EDCF Đầu tiên, thời gian tối thiểu đợi sau khi kiểm tra kênh phụ thuộc vào từng loại kênh. Thay vì tất cả các lưu lượng phải đợi DIFS trước khi truy nhập môi trường, lưu lượng có mức ưu tiên cao hơn (thoại) phải đời thời gian nhỏ hơn AIFS lưu lượng có độ ưu tiên thấp hơn (dữ liệu) như trong hình 3.2. Tiếp theo EDCF cho phép mỗi hàng duy trì một tập hợp giới hạn các cửa sổ tranh chấp khác nhau. Lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn (thoại) có phạm vi giá trị CW giới hạn hơn lưu lượng có độ ưu tiên thấp hơn (dữ liệu). Điều này có nghĩa rằng nếu xảy ra sự tranh chấp giữa gói dữ liệu và gói thoại thì gói thoại có nhiều khả năng hơn được truyền đi. Cuối cùng, sự truyền dẫn không thành công của một MSDU dẫn tới tăng gấp đôi CW, do vậy làm tăng số lần back-off và khả năng truyền dẫn lại gói. Số lần back-off này ảnh hưởng bất lợi tới lưu lượng thoại hơn là dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này, 802.11e đưa ra nhân tố độ bền (PF-Persistence factor). PF được xác định dựa trên mỗi lưu lượng, nó xác định khoảng thời gian bao lâu để mỗi hàng đợi trở lại trước khi thực hiện truyền dẫn lại. Với DCF, PF luôn là 2, vì CW gấp đôi sau khi truyền dẫn không thành công. Trong 802.11e, PF được sử dụng để tính toán giá trị CW mới trong các trường hợp truyền dẫn lỗi như sau: newCW = ((oldCW+1) * PF) – 1. Bằng việc sử dụng một PF thấp hơn cho các hàng đợi thoại có độ ưu tiên cao, các gói thoại có thể được chấp nhận truyền dẫn lại nhanh hơn, vì thế đảm bảo trễ thấp hơn cho các gói thoại. Trong một trạm, như đã nói ở phần trên các hàng đợi được coi như là một trạm ảo với các tham số khác nhau. Nếu bộ đếm back-off của hai hay nhiều trạm ảo này đạt tới giá trị 0 tại cùng một thời điểm thì có thể coi đó là một xung đột ảo. Cơ hội truyền dẫn (TXOP) được dành cho lưu lượng có độ ưu tiên cao nhất trong các lưu lượng đang xung đột. Giới hạn CW, AIFS và PF hoạt động cùng nhau để tạo độ ưu tiên truy nhập cho thoại trong 802.11e/WME. Bên cạnh việc cải thiện trễ cho thoại, EDCF cũng cải thiện hiệu suất hệ thống trong môi trường phức tạp có thoại, video, dữ liệu cùng tồn tại. Chú ý rằng giá trị QoS cho mỗi loại lưu lượng được đưa ra bởi AP, được chứa trong Association Response, Probe Response và báo hiệu. Điều này bảo đảm rằng tất cả các trạm trong BSS, ngoại trừ AP được đối xử công bằng. Một trong những vấn đề làm giới hạn dung lượng của hệ thống và giảm QoS trong chuẩn 802.11 . 802.11e/WME cho phép AP sử dụng các tham số tranh chấp khác nhau hơn các tham số được sử dụng bởi các trạm. Điều này có nghĩa là AP có thể truy cập tới phương tiện với độ ưu tiên cao hơn các trạm trong BSS, điều này giải quyết vấn đề tắc nghẽn cổ chai của AP trong hệ thống VOIP over WLAN. 3.1.3 Giao Thức HCF Tương tự như EDCF được thông qua trong chuẩn WME bởi Wi-Fi Alliance, HCF được thông qua trong WMM-SA (Wi-Fi MultiMedia-Scheduled Access) xác nhận bởi Wi-Fi Alliance như là sự mở rộng của PCF. Các lưu lượng thời gian thực (thoại và video) có độ ưu tiên cao hơn khi nó tranh chấp truyền dẫn. Mặt khác, các tham số truy nhập xác định trễ giới hạn cho lưu lượng thời gian thực. HCF thực hiện điều này bằng việc sử dụng phương pháp thăm dò (polling) giống như PCF. Tuy nhiên, phương pháp thăm dò làm phát sinh các chi phí phụ như là khung thăm dò. Do đó, kĩ thuật EDCF (không sử dụng băng thông trong khung thăm dò) sẽ thực hiện tốt dưới các điều kiện tốt cho các tải nhẹ trong khi kĩ thuật HCF thực hiện tốt dưới các điều kiện các tải nặng. Các nhà quản trị mạng của hệ thống VoWLAN phải nắm rõ điều này khi quyết định chọn lựa EDCF hay HCF. Như chúng ta đã nói, HCF là một phiên bản nâng cao của PCF. Một trong những vấn đề chủ yếu của PCF là khi một trạm được truy nhập tới kênh truyền, truy nhập của nó không phụ thuộc vào thời gian (nó có thể chiếm kênh truyền). TXOP giải quyết vấn đề này bởi việc giới hạn cơ hội truyền dẫn theo thời gian, do vậy khi một trạm truy nhập tới kênh truyền sử dụng quy tác MAC, trạm đó có thời gian giới hạn để nó có thể truy nhập vào kênh truyền. Việc sử dụng TXOP để tránh trễ không dự báo trước là khả thi trong PCF. Do đó, cơ hội truyền dẫn là thời gian tối đa liền kề nhau một trạm có thể sử dụng kênh truyền khi nó được truy nhập vào. Chú ý rằng trong một TXOP, một trạm được cho phép truyền nhiều MSDU với một khoảng SIFS giữa một ACK và khung tiếp theo khi trạm đạt giới hạn TXOP. HCF sử dụng giao thức EDCF như là một khối tiêu chuẩn và mở rộng khái niệm CFP, CP và thăm dò từ PCF. Tương tự như PCF, thời gian được chia thành các siêu khung. Mỗi siêu khung bao gồm một CP và một CFP. Chỉ HC (được đặt tại AP) có thể truy nhập tới kênh truyền trong thời gian CFP và nó thăm dò các trạm đề đồng ý cho phép truy nhập tới chúng trong thời gian này. Trong thời gian CP, EDCF được sử dụng đề quyết định truy nhập tới kênh truyền. Không giống với PCF, HCF cho phép HC thăm dò các trạm thậm chí trong thời gian CP. Do đó, trong thời gian một CP, một TXOP bắt đầu khi kênh được xác định khả dụng theo quy luật EDCF hoặc khi trạm nhận được khung thăm dò CF đặc biệt. Hình 3.3: Hoạt động của HCF Chú ý rằng sử dụng TXOP để giải quyết vấn đề trễ không báo trước. Trong HCF, TXOP có thể được xác định trong CF thăm dò, nó được gửi tới trạm để chấp nhận trạm truy nhập tới kênh. Trạm sẽ được truy nhập tới kênh truyền trong TXOP này. Một vấn đề với HCF là nó yêu cầu quản lí tốt trải phổ tần. Với HCF, lịch gói trong AP sẽ là thành phần chủ yếu. Tuy nhiên, thực tết việc lập lịch sẽ không tính đến nhiễu từ các kênh khác hoặc từ các mạng khác sử dụng cùng một phổ tần, nếu phổ tần không hoàn toàn được quản lí. Điều này sẽ làm phức tạp quá trình lập lịch. Do đó, HCF được mong đợi sẽ trở thành các giải pháp cho các doanh nghiệp hay ít ra được sử dụng trong mạng gia đình. 3.1.4 Thực hiện QoS cho VOIP over WLAN 802.11e/WME cung cấp một kĩ thuật cho các thiết bị 802.11giúp ưu tiên các gói thoại hơn các gói dữ liệu trong WLAN. Tuy nhiên, những kĩ thuật này không đủ khả năng thực hiện QoS cho các cuộc gọi VOIP over WLAN vì một cuộc gọi VOIP over WLAN có thể vượt ra ngoài mạng WLAN. Để hiểu được điều này, xét một chiếc điện thoại IP không dây (WIPP) trong một cuộc gọi thoại với chiếc điện thoại hữu tuyến đặt cách xa mạng IP. Hình 3.4 chia QoS đầu cuối tới đầu cuối thành 3 phần: WLAN, LAN hữu tuyến và mạng IP. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét cái gì cần để thực hiện QoS của mỗi phần này. Hình 3.4: Điện thoại Wi-Fi a. WLAN Trong đường lên, 802.11e/WME thực hiện QoS vì các trạm tranh chấp với nhau để truyền các gói tới AP và các gói thoại có mức ưu tiên cao hơn dữ liệu. Đầu tiên, thực hiện QoS ở luồng xuống không quan trọng vì AP cũng sử dụng 802.11e/WME để ưu tiên lưu lượng của nó qua môi trường truyền dẫn. Tuy nhiên, có một vấn đề quan trọng là AP cần phân biệt rõ giữa các gói thoại (cả báo hiệu và đa phương tiện) và các gói dữ liệu để ưu tiên một cái hơn cái còn lại. Trong đường lên, các ứng dụng chạy trên trạm chịu trách nhiệm phân loại các gói theo đúng loại. Trong thí dụ của chúng ta, các ứng dụng thoại trên WIPP có thể thông báo cho bộ phận điều khiển WLAN biết những gói nào thuộc loại nào. Tuy nhiên trong đường xuống, AP điều khiển các gói từ một điểm cuối phía xa. Do vậy, nó cần phân loại các gói dữ liệu đường xuống bởi việc kiểm tra gói. AP như là một cây cầu để bảo đảm sự làm việc giữa 802.3 và 802.11. Do đó, theo mô hình phân lớp OSI, nó sẽ chỉ truy nhập tới tiêu đề lớp 2. Hay nói cách khác, cái chúng ta cần là một trường tiêu đề trong 802.3 ở lớp 2 cho các gói đến ở luồng xuống hữu tuyến tại AP có thể kiểm tra để phân loại đúng các gói này. b. LAN hữu tuyến Chắc chắn rằng hầu hết các kĩ thuật được triển khai để thực hiện QoS trong mạng LAN hữu tuyến là sử dụng 802.11D/Q. 802.11D cho phép các lớp MAC khác nhau trong họ 802.11 có thể làm việc với nhau. 802.11Q VLAN mở rộng định dạng khung 802.3, và nó xác định mức ưu tiên người sử dụng khung. 802.3 MAC không hỗ trợ bất kì các kênh khác nhau truy nhập tới các lưu lượng ưu tiên khác nhau, nhưng qua 802.3 VLAN, các khung 802.3 MAC có thể chứa các giá trị ưu tiên tương ứng, các giá trị này được quay vòng và có thể được sử dụng bởi MAC 802.1D. Nếu AP hỗ trợ cả hai 802.11e và 802.11D/Q, nó có thể được sử dụng để thực hiện QoS trong môi trường LAN. Tiếp tục thí dụ của chúng ta, khi một AP nhận một gói Ethernet với một tiêu đề 802.11D/Q, có có thể kiểm tra bits ưu tiên trong tiêu đề để quyết định truyền dẫn gói từ hàng đợi thoại của AP được hay không hoặc hàng đợi BE trong mạng vô tuyến. Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề là việc chèn bits ưu tiên như thế nào. Ở luồng lên, AP có thể nhận ra gói thoại và gói dữ liệu bởi việc kiểm tra trường ưu tiên trong trường điều khiển QoS của tiêu đề 802.11e/WME MAC và có thể sử dụng những thông tin này để thiết lập các bits ưu tiên trong tiêu đề 802.1D. Tương tự trong luồng xuống, các gói nhận được tại AP hữu tuyến đã có các bits ưu tiên 802.11Q trong 802.1D là phần tiêu đề của 802.3 và AP có thể ánh xạ chúng tới tiêu đề 802.11e. c. Mạng IP Khi các gói truyền dẫn từ IPP đã được định trước từ WIPP nằm trong phạm vi AP, không có một con đường hoàn hảo cho AP để biết rằng chúng là các gói thoại. IPP thiết lập các bits ưu tiên 802.1Q/D trong tiêu đề MAC không là một tùy chọn, vì tiêu đề lớp 2 (MAC) bị thay đổi trên mỗi hop và IPP và WIPP có thể được ngăn cách bởi nhiều hop. Vì AP không thể phân biệt giữa các gói thoại va dữ liệu trong luồng xuống hữu tuyến bởi việc xem xét tiêu chuẩn 802.3, nó không thể quyết định gói nào cần được truyền từ hàng đợi thoại của AP và gói nào cần được truyền từ hàng đợi thoại dữ liệu (BE). Việc thực hiện QoS trong luồng xuống vô tuyến cần sử dụng kĩ thuật khác. Đây là nơi mà QoS lớp 3 tham gia vì các tiêu đề lớp 3 được duy trì đầu cuối tới đầu cuối. DiffServ thường triển khai ở QoS lớp 3. Trong phương pháp này, mỗi gói dữ liệu IP mang một mã dịch vụ khác nhau (DSCP) trong các trường dịch vụ khác nhau (DS), nó nằm trong octet TOS (Type Of Service) của IPv4 và octet phân loại lưu lượng IPv6. Vì IP là giao thức lớp 3 (đầu cuối tới đầu cuối), tiêu đề IP luôn sẵn có và có thể được sử dụng bởi các router trong mạng IP để cung cấp các dịch vụ khác nhau như QoS. Bây giờ, xét thí dụ của chúng ta về điện thoại IP không dây (WIPP) trong một cuộc thoại với một chiếc điện thoại IP hữu tuyến (IPP). Không cần quan tâm IPP ở trong một mạng IP hay ở trong cùng một mạng LAN với WIPP, nếu chúng quyết định sử dụng DiffServ, giá trị DSXP có thể được sử dụng để phân biệt các gói thoại với các gói dữ liệu tỏng mạng, nó được thực hiện bởi Router hỗ trợ DiffServ trong mạng IP. Khi một gói DiffServ tới AP, AP có thể xem trong tiêu đề gói IP để lấy DSCP sau đó chuyển gói vào hàng đợi thích hợp. Thực tế, AP sử dụng DSCP để phân biệt các gói thoại và dữ liệu. Nói đúng ra phương pháp này vi phạm kiến trúc phân lớp vì DSCP được chứa trong tiêu đề IP lớp 3, trong khi AP là thiết bị ở lớp 2. Theo quy tắc, trong kiến trúc phân lớp, một thiết bị lớp 2 (AP) không thể biết được tiêu đề lớp 3 (DSCP). Tuy nhiên, để 802.11e hoạt động với DiffServ thì nó cần như vậy. Việc sử dụng phương pháp này và giả thuyết rằng QoS trong mạng LAN hữu tuyến là không cần thiết, trong thí dụ của chúng ta, cả hai WIPP và IPP sẽ thiết lập trường DSCP trong tiêu đề IP. Với các gói thoại đi từ WIPP tới IPP (qua AP), không có yêu cầu gì đặc biệt vì 802.11e cung cấp QoS từ WIPP tới AP và DSCP được chèn vào bởi WIPP có thể được sử dụng để cung cấp QoS trong mạng WAN. Với các gói thoại đi từ IPP tới WIPP (thông qua AP), DSCP được sử dụng để cung cấp QoS trong WAN và AP sử dụng giá trị này để xét ưu tiên, do vậy nó tạo ra QoS trong luồng xuống vô tuyến. 3.1.5 Dung lượng hệ thống Chúng ta sẽ xem xét làm thế nào 802.11e/WME nâng cao độ ưu tiên của lưu lượng thoại bởi việc sử dụng phân loại lưu lượng và thuật toán MAC nâng cao. Những đặc tính này giúp giảm trễ cho lưu lượng thoại và do đó nâng cao chất lượng truyền thông. Một ưu điểm nữa là nó tăng dung lượng hệ thống cho thoại qua WLAN. Như ta đã biết dung lượng của WLAN dành cho các cuộc gọi thoại bị giới hạn vì những nhân tố sau: Kích thước gói thoại nhỏ Chi phí lớp vật lí