Đồ án Luu lượng thời gian thực VBR trong mạng truy cập không dây băng rộng IEEE 802.16

hỉ thị không mật mã hóa. CID sẽ cho biết kết nối cho SS yêu cầu băng thông đường lên. Trường BR (Bandwidth Request) sẽ cho biết số các byte được yêu cầu. Các loại yêu cầu băng thông được cho phép là 000 cho tăng dần và 001 cho toàn bộ. Một SS nhận một tiêu đề yêu cầu băng thông trên đường xuống sẽ hủy bỏ PDU.Mỗi tiêu đề được mã hóa, bắt đầu với các trường HT và EC. Mã hóa các trường này là để byte đầu tiên của tiêu đề MAC sẽ không bao giờ có giá trị 0xFF. Điều này ngăn chặn lỗi phát hiện các byte đệm. Các trường tiêu đề yêu cầu băng thông: BR (19 bit)- Số lượng các byte của băng thông đường lên được yêu cầu bởi SS. Yêu cầu băng thông là để cho CID. Yêu cầu sẽ không bao gồm bất kì mào đầu PHY nào. CID (16 bit) nhận dạng kết nối HT có giá trị là 1 Type ( 3 bit) - Chỉ thị loại tiêu đề yêu cầu băng thông. Các kết nối quản lí MAC Có 4 loại kết nối quản lí.: Kết nối cơ bản: Các bản tin quản lí MAC khẩn cấp về thời gian và ngắn.Các bản tin quản lí MAC như yêu cầu hủy, thiết lập ARQ... Kết nối quản lí sơ cấp :Các bản tin quản lí dung sai trễ lớn hơn và dài hơn.Các bản tin quản lí MAC như quản lí khóa bảo mật, yêu cầu thay đổi dịch vụ... Kết nối quảng bá : Các bản tin quản lí MAC như miêu tả kênh, DL-MAP, UL-MAP... Kết nối quản lí Initial Ranging :Các bản tin quản lí yêu cầu Ranging. Định dạng bản tin quản lí MAC Bản tin quản lí MAC có thể được gửi trên các kết nối cơ bản, các kết nối sơ cấp, kết nối quảng bá và các kết nối Initial Ranging. Lược đồ mã hóa TLV (type/ length/ value) được sử dụng trong bản tin quản lí MAC ví dụ như trong bản tin UCD (miêu tả kênh đường lên) cho trạng thái burst đường lên. • ( type=1, length=1, value=1)-> điều chế QPSK. • ( type=1, length=1, value=2)-> điều chế 16-QAM. • ( type=1, length=1, value=3)-> điều chế 64-QAM. Một số kỹ thuật trong lớp MAC_SAP Kĩ thuật ARQ: Kĩ thuật ARQ dùng để truyền lại các khung bị lỗi không sửa được bởi FEC. Khi được bổ sung, ARQ có thể được cho phép trên mỗi kết nối. Mỗi kết nối ARQ sẽ được định rõ và thương lượng trong khi tạo kết nối. Một kết nối không thể có sự pha trộn giữa lưu lượng ARQ và không ARQ. Với các kết nối ARQ, cho phép phân đoạn là tùy chọn. Khi phân đoạn được cho phép, đầu phát có thể phân chia mỗi SDU thành nhiều phân đoạn để truyền dẫn riêng biệt dựa trên giá trị của tham số ARQ_BLOCK_SIZE. Khi việc phân đoạn không được phép, kết nối sẽ được quản lí giống như khi được phép. Trong trường hợp này, liên quan đến kích cỡ khối đã thỏa thuận, mỗi phân đoạn được định dạng để truyền dẫn sẽ chứa tất cả các khối dữ liệu kết hợp với SDU gốc. Kỹ thuật này cho phép tăng độ tin câyh của dịch vụ nhưng đồng thời giảm dung lượng đường truyền và tăng thời gian trễ Kĩ thuật yêu cầu và cấp phát băng tần Để thực hiện quá trình yêu cầu và cấp phát băng tần sẽ có các quá trình như polling yêu cầu và cấp phát: Phần Polling: Polling là quá trình được sử dụng bởi BS để cấp phát các cơ hội yêu cầu băng tần cho các SS. Khi BS muốn thông báo cho một SS một cơ hội yêu cầu băng tần đang đến, nó sẽ sử dụng một phần tử thông tin IE bản tin UL-MAP để làm việc đó. UL- MAP IE sẽ chấp nhận băng tần đủ cho SS hay các SS để xem xét các yêu cầu băng tần của chúng trong chu kì yêu cầu theo lí thuyết. Cấp phát cơ hội yêu cầu băng tần sẽ được thực hiện trên cơ sở đơn điểm, đa điểm, hay quảng bá. Polling đơn điểm :Trong trường hợp này, một SS được kiểm soát vòng một cách riêng biệt bởi BS. SS sẽ trả lời với các byte trộn nếu băng tần được cấp là không cần thiết. Polling đa điểm và quảng bá: BS sẽ sử dụng đến kiểm soát vòng đa điểm hay quảng bá đến các SS nếu băng tần đang sẵn có không đủ để kiểm soát nhiều SS một cách riêng biệt. Các CID bất kì được dự trữ cho các nhóm đa điểm và cho các bản tin quảng bá. Kiểm soát vòng đa điểm hay quảng bá cũng được thực hiện qua bản tin UL-MAP trong cùng một kiểu với polling đơn điểm. Sự khác biệt cơ bản ở đây là bản tin polling được định hướng đến một CID đa điểm hay quảng bá thay vì CID cụ thể hoặc SS. Poll-me bit: Poll-me bit được sử dụng bởi các SS sử dụng dịch vụ UGS để thông báo cho BS rằng chúng cần được kiểm soát vòng. Poll-me bit là một phần của tiêu đề con quản lí cấp phát. Khi poll-me bit được phát hiện, BS sẽ sử dụng một polling đơn điểm đến SS yêu cầu nó. Để giảm thiểu nguy cơ BS làm mất Poll-me bit, SS có thể thiết lập bit trong tất cả tiêu đề con quản lí cấp phát MAC UGS ở khoảng thời gian lập lịch đường lên. Phần Yêu cầu: là kĩ thuật mà các SS sử dụng để thông báo cho BS rằng nó cần được cấp phát băng tần đường lên. Một yêu cầu có thể đến như một tiêu đề yêu cầu băng tần đứng một mình hoặc có thể đến như một PiggyBack Request. Bởi vì profile burst đường lên có thể thay đổi linh động, nên tất cả các yêu cầu băng tần sẽ được tạo thành số hạng của số các byte cần để mang tiêu đề và tải trọng MAC, nhưng không tính lớp vật lí. Bản tin yêu cầu băng tần có thể được phát trong bất kì thời điểm nào đường lên ngoại trừ trong khoảng thời gian Initial Ranging. Bandwidth Request Header: SS có thể yêu cầu cấp phát băng tần vào bất kì thời điểm nào bằng cách gửi một MAC PDU yêu cầu băng tần với một tiêu đề yêu cầu băng tần và không có tải trọng. Tiêu đề yêu cầu băng tần được sử dụng để yêu cầu thêm băng tần. Piggyback Request : Phương pháp thông dụng để yêu cầu băng tần sử dụng một tiêu đề con quản lí cấp phát để mang một yêu cầu cho băng tần thêm vào để cho cùng một kết nối trong MAC PDU. Mang một bản tin BW Request trên một gói dữ liệu. Yêu cầu băng tần có thể là tăng dần hoặc toàn bộ. Khi BS nhận một yêu cầu băng tần tăng dần, nó sẽ ghi nhớ số lượng băng tần được yêu cầu hiện thời của kết nối. Trường Type trong tiêu đề yêu cầu băng tần cho biết yêu cầu là tăng dần hay toàn bộ. Do PiggyBack Request không có trường Type, nên nó sẽ luôn là tăng dần. Phần Cấp phát Cấp phát trên mỗi kết nối (GPC): SS chỉ nhận các cấp phát cho các kết nối cụ thể (bao gồm cả các kết nối quản lí) và kết quả phải yêu cầu băng tần cho mỗi kết nối cụ thể khi có nhu cầu. Hơn nữa, SS phải yêu cầu thêm băng tần để đáp ứng các yêu cầu của RLC không được mong đợi. Vì thế, các hệ thống GPC là đơn giản nhưng không hiệu quả. Việc cấp phát được quyết định dựa trên băng tần đã yêu cầu và các yêu cầu QoS và tài nguyên sẵn có. Cấp phát trên mỗi trạm thuê bao (GPSS): SS nhận một cấp phát băng tần được sử dụng để đáp ứng các nhu cầu của tất cả các kết nối của nó. Tự SS phải quản lí bao nhiêu băng tần được cấp phát cho mỗi kết nối. Nếu một kết nối yêu cầu nhiều hơn băng tần có thể phục vụ, SS có thể “lấy cắp” băng tần từ một kết nối khác để lấp đầy lượng băng tần còn thiếu. BS cũng đảm nhận hàng đợi ưu tiên trên cơ sở các loại lưu lượng. SS sau đó có thể gửi một yêu cầu đến BS để yêu cầu tăng thêm băng tần nhằm đáp ứng các nhu cầu mới của nó. Các cấp phát băng tần được cung cấp trên cơ sở giao thức tự hiệu chỉnh trái ngược với giao thức đã biết ở trên. Trong giao thức này, nếu SS không nhận một cấp phát băng tần trả lời yêu cầu băng tần của nó, SS sẽ thừa nhận rằng yêu cầu đã bị mất hay trả lời không được thỏa mãn, và đơn giản sẽ gửi một yêu cầu khác đến BS mà không đợi một số xác nhận của yêu cầu ban đầu. Giao thức này bỏ qua tiêu đề kết hợp với các bản tin xác nhận. Kỹ thuật dịch vụ lập lịch đường lên Chất lượng dịch vụ nói đến khả năng cung cấp độ ưu tiên cho các dịch vụ khác nhau của mạng. Các tham số chính của QoS trong mạng bao gồm độ rộng băng tần chuyên dụng, góc trễ, jitter và tỉ lệ mất. Có nhiều dịch vụ với QoS khác nhau, điều này có nghĩa là các dịch vụ khác nhau được cấp phát các tài nguyên khác nhau và chất lượng dịch vụ đảm bảo. Phân loại dịch vụ đường lên dựa trên các yêu cầu khác nhau về băng tần, góc trễ và jitter. Dịch vụ cấp phát không yêu cầu (UGS) :Tài nguyên vô tuyến đường lên được cấp phát ở một khoảng thời gian định kì. Bộ lập lịch BS đưa ra băng tần đường lên kích cỡ cố định chấp nhận cơ sở thời gian thực theo chu kì.Dịch vụ UGS được thiết kế cho các luồng lưu lượng thời gian thực mà phát các gói dữ liệu kích cỡ cố định trên nền tảng định kì như T1/E1 và VoIP. Dịch vụ kiểm soát vòng thời gian thực (rtPS) Dịch vụ này cung cấp các cơ hội yêu cầu truyền dẫn đường lên ở các khoảng thời gian cố định. Theo cách này, tài nguyên trước hết phải được yêu cầu và sau đó được cấp phát bởi điểm truy nhập. Thông tin về các nguồn tài nguyên được cấp phát trong đường lên là quảng bá thông qua đường xuống đến tất cả các đầu cuối người dùng. Dịch vụ rtPS được dành cho các luồng lưu lượng thời gian thực mà phát các gói dữ liệu kích cỡ thay đổi trên nền tảng định kì như là video MPEG. Bộ lập lịch BS đưa ra các cơ hội yêu cầu băng tần đường lên theo định kì, thời gian thực. SS sử dụng cơ hội yêu cầu UL-BW đã đưa ra để chỉ định việc chấp nhận UL-BW được mong muốn. SS không thể sử dụng yêu cầu BW trên cơ sở tranh chấp. Dịch vụ kiểm soát vòng phi thời gian thực (nrtPS):Dịch vụ này cung cấp kĩ thuật lập lịch đường lên giống như rtPS mà không thăm dò góc trễ thấp. Phù hợp nhất với các luồng lưu lượng phi thời gian thực yêu cầu dữ liệu kích cỡ thay đổi chấp nhận trên nền tảng cách đều nhau như là FTP độ rộng dải tần cao. Cho các dịch vụ nrt-VBR như truyền tệp, cần nhiều độ rộng dải tần. Bộ lập lịch BS sẽ cung cấp các cơ hội yêu cầu UL-BW theo thời gian (khoảng 1s hay ít hơn). SS có thể sử dụng các cơ hội yêu cầu BW trên cơ sở tranh chấp để gửi yêu cầu BW. Dịch vụ Best Effort (BE):Với dịch vụ này, các khoảng thời gian yêu cầu tranh chấp, các cơ hội yêu cầu đơn điểm hay các loại burst chấp nhận dữ liệu có thể được cấp phát. Trong cách này, các yêu cầu tài nguyên có thể tranh chấp chỉ trong khi kết nối đang xảy ra. Các gói dữ liệu được phát qua các tài nguyên được dành riêng theo các yêu cầu tài nguyên bởi bộ lập lịch đường lên trong điểm truy nhập. Cho lưu lượng best-effort ví dụ như HTTP, SMTP. SS sử dụng các cơ hội yêu cầu BW trên cơ sở tranh chấp. Lớp con an ninh Hai chức năng chính: Bảo mật qua các không gian truyền dẫn. Bảo vệ khỏi các đánh cắp dịch vụ. Lớp con bảo mật thực hiện mã hóa dữ liệu trước khi truyền đi và giải mã dữ liệu nhận được từ lớp vật lý. Nó cũng thực hiện nhận thực và trao đổi khóa bảo mật. Chuẩn IEEE 802.16 ban đầu sử dụng phương pháp DES 56 bit cho mã hóa lưu lượng dữ liệu và phương pháp mã hóa 3-DES cho quá trình trao đổi khóa. Trong mạng IEEE 802.16, trạm gốc chứa 48 bit ID nhận dạng trạm gốc (chú ý rằng đây không phải là một địa chỉ MAC), còn SS có 48 bit địa chỉ MAC 802.3. Có 2 giao thức chính hoạt động trong lớp con bảo mật: giao thức mã hóa dữ liệu thông qua mạng băng rộng không dây, và giao thức quản lý khóa bảo và bảo mật (PKM- Privacy and Key Management Protocol) đảm bảo an toàn cho quá trình phân phối khóa từ BS tới SS. Nó cũng cho phép BS đặt điều kiện truy nhập cho các dịch vụ mạng. Giao thức PKM sử dụng thuật toán khóa công khai RSA, chứng thực số X.509 và thuật toán mã hóa mạnh để thực hiện trao đổi khóa giữa SS và BS. Giao thức bảo mật này dựa trên giao thức PKM của DOCSIS BPI+ đã được cải tiến để cung cấp một lược đồ mã hóa mạnh hơn như chuẩn mã hóa cải tiến AES. MAC trong IEEE 802.16 là phân lớp hướng kết nối, được thiết kế cho các ứng dụng truy nhập không dây băng rộng theo cấu hình điểm đa điểm (PMP), hay dạng mesh. Có hai loại kết nối MAC được xác định bởi 16 bit nhận dạng kết nối CID là: Các kết nối quản lý và Các kết nối vận chuyển dữ liệu. Các kết nối quản lý lại gồm 3 loại: cơ sở, sơ cấp thứ cấp Trong đó cơ sở sử dụng cho truyền tải, điều khiển liên kết vô tuyến...,còn sơ cấp liên quan đến thiết lập nhận thực và kết nối, và kết nối quản lý thứ cấp là các bản tin quản lý dựa trên chuẩn truyền tải như DHCP, TFTP, SNMP. Kết nối quản lý sơ cấp và kết nối cơ sở được tạo ra khi một MS/SS ra nhập vào một BS phục vụ của mạng. Kết nối vận chuyển dữ liệu có thể được thiết lập dựa trên nhu cầu. Chúng được sử dụng cho các luồng lưu lượng người sử dụng, các dịch vụ đơn hướng (Unicast) và đa hướng (Multicast). Các kênh bổ sung cũng được MAC dự trữ để gửi ra ngoài các thông tin lập lịch đường xuống và đường lên. Các thành phần cơ bản của mạng là trạm gốc BS và trạm thuê bao SS (Subscriber Station), trạm gốc BS giống như các điểm truy nhập (AP) trong mạng WiFi. BS được nối với phần hữu tuyến, nó phát quảng bá các thông tin tới SS. Khác với phương pháp CSMA/CA trong 802.11, 802.16 sử dụng các ánh xạ đường xuống và đường lên để khắc phục xung đột trong môi trường truy nhập. SS sử dụng phương thức truy nhập TDMA để chia sẻ đường lên trong khi BS sử dụng phương thức TDM. Tất cả các chức năng này được thực hiện thông qua bản tin DL_MAP và UL_MAP. Cấu trúc của MAC frame TDD Chuẩn IEEE 802.16 bao gồm 2 kỹ thuật song công chính: Time Division Duplexing (TDD) và Frequency Division Duplexing (FDD). Việc lựa chọn một kỹ thuật song công này hoặc kỹ thuật song công khác có thể ảnh hưởng đến tham số PHY nhất định cũng như tác động đến những tính năng vốn có thể được hỗ trợ. Chế độ FDD: các kênh uplink và downlink được định vị trên các tần số riêng biệt. Một khung thời gian cố định được sử dụng cho các cuộc truyền uplink và downlink. Điều này làm dễ dàng sử dụng các loại điều biến khác nhau Chế độ TDD: các cuộc truyền uplink và downlink chia sẻ cùng một tần số nhưng chúng xảy ra vào các thời điểm khác nhau. Một frame TDD Frame con Downlink OFDM PHY TDD DL-subframe bao gồm : Một downlink PHY PDU bắt đầu với một preamble dài vốn cho phép đồng bộ hóa PHY để lắng nghe các SS. Một SS lắng nghe đồng bộ hóa với downlink sử dụng preamble. Theo sau preamble là một chớp tín hiệu Frame Control Header (FCH). FCH chứa Downlink Frame Prefix ( DLFP) vốn xác định burst profile và chiều dài của tối thiểu một chớp tín hiệu downlink theo sau ngay FCH. Một số burst profile và chiều dài downlink lên đến bốn sau FCH, có thể được xác định trong DLFP. Một trường HCS chiếm byte cuối cùng của DLFP Đối với OFDM PHY, chuẩn xác định rằng DLFP là một ký hiệu OFDM có sự điều biến và phương pháp mã hóa mạnh nhất. Sự điều biến và phương pháp mã hóa có thể được xem là BPSK với tốc độ mã hóa là 1/2. Mỗi chớp tín hiệu downlink có thể được gởi đến một (unicast) hoặc nhiều SS( multicast hoặc broadcast). Một thông báo DL-MAP (bộ chỉ báo việc sử dụng frame downlink, xem bên dưới), nếu được truyền trong frame hiện hành (một trường hợp nơi không cần đến DL-MAP. DLFP xác định tất cả burst profile của frame con downlink), phải là MAC PDU đầu tiên trong chớp tín hiệu theo sau FCH. Một thông báo UL-MAP ( bộ chỉ báo việc sử dụng frame uplink, xem bên dưới) theo ngay sau thông báo DL-MAP ( nếu có một) hoặc FCH. Nếu các thông báo UCD và DCD được truyền trong frame, chúng theo ngay sau các thông báo DL-MAP và UL-MAP. Theo sau FCH là một hoặc nhiều chớp tín hiệu downlink. Cùng một hoặc nhiều burst profile có thể được sử dụng nhiều lần. Những chớp tín hiệu downlink này được truyền theo thứ tự tính mạnh mẽ giảm dần của các burst profile của chúng. Hình 2.11: Cấu trúc khung TDD của WiMAX [6] Frame con Uplink OFDM PHY Một frame con uplink OFDM PHY gồm 3 phần chung theo thứ tự sau: Các slot tranh chấp cho phép initial ranging ( xác định phạm vi ban đầu). Thông qua Initial Ranging IE, BS xác định một khoảng thời gian trong đó các trạm (station) mới có thể gia nhập mạng. Các gói được truyền trong thời gian này sử dụng thông báo quản lý RNG-REQ ( Ranging Request) MAC và được truyền bằng cách sử dụng một thủ tục tranh chấp vì các xung đột có thể xảy ra với các SS đến khác Slot tranh chấp cho phép các yêu cầu băng thông. Thông qua Request IE, BS xác định một khoảng thời gian uplink trong đó các yêu cầu có thể thực hiện cho một băng thông để truyền dữ liệu uplink Một hoặc nhiều PHY PDU uplink, mỗi cái được truyền trên một chớp tín hiệu. Từng PDU này là một frame con uplink được truyền từ một SS khác. Một PDU có thể truyền trong một thông báo SS MAC 2.2 Luồng dịch vụ và các lớp dịch vụ 2.2.1 Service Flow Service Flow (SF) là một dịch vụ vận chuyển MAC, cung cấp sự vận chuyển các gói theo một chiều uplink hoặc downlink. Nó được nhận dạng bởi một SFID (Service Flow Identifier) 32 bit. Một Service Flow được mô tả bởi một tập hợp tham số QoS. Các tham số QoS bao gồm những chi tiết về cách SS có thể yêu cầu các sự cấp phát băng thông uplink và hành vi mong đợi của bộ lập thời biểu (scheduling) uplink BS. Các thuộc tính service flow : Service Flow ID. Một SFID được gán vào mỗi service flow hiện có. SFID được sử dụng làm định danh (identifier) cho service flow trong mạng. CID. Việc ánh xạ một CID sang một SFID chỉ hiện hữu khi nối kết có một service flow được thừ nhận hoặc được kích hoạt. Provisioned QoS ParamSet. Thuộc tính này định nghĩa một tham số QoS dự trữ qua những phương tiện mà chuẩn giả định là nằm bên ngoài phạm vi của nó. Chuẩn nêu rõ rằng đây có thể là một phần của hệ thống quản lý mạng. Ví dụ, tên lớp đồng bộ (hoặc QoS) là một thuộc tính của ProvisionedQoSParamSet AdmittedQoSParamSet. Thuộc tính này định nghĩa một tập hợp tham số QoS mà BS, và có lẽ là SS là những tài nguyên dành riêng. Nguồn tài nguyên chính cần được dành riêng là băng thông, nhưng điều này cũng bao gồm bất kỳ tài nguyên dựa vào bộ nhớ hoặc thời gian khác được yêu cầu để kích hoạt dòng sau đó. ActiveQoSParamSet. Thuộc tính này định nghĩa một tập hợp tham số QoS xác định dịch vụ thật sự được cung cấp cho service flow. Chỉ một service flow active (được kích hoạt) có thể chuyển tiếp các gói. Trạng thái kích hoạt của service flow được quyết định bởi ActiveQoSParamSet. Nếu ActiveQoSParamSet rỗng thì service flow không được kích hoạt. Authorisation module. Đây là một chức năng logic trong BS vốn chấp nhận hoặc từ chối moij thay đổi đối với các tham số QoS và các classifier (bộ phân loại) được kết hợp với một service flow. Do đó, nó định nghĩa một “đường bao” vốn giới hạn những giá trị có thể có của AdmittedQoSParamSet và ActiveQoSParamSet Chuẩn định nghĩa 3 loại service flow: Provisioned service flows. Loại service flow này được định biết thông qua việc dự trữ, ví dụ hệ thống quản lý mạng. AdmittedQoSParamSet và ActiveQoSParamSet của nó đều rỗng. Admitted service flow. Chuẩn hỗ trợ một mô hình kích hoạt hai giai đoạn thường được sử dụng trong các ứng dụng điện thoai. Trong mô hình kích hoạt 2 giai đoạn, các tài nguyên cho một cuộc gọi thường được “chấp nhận” (admitted) và sau đó, một khi sự thương lượng từ đầu này đến đầu kia được hoàn tất, các tài nguyên được “kích hoạt”. Active service flow. Loại service flow này có các tài nguyên được cam kết bởi BS cho ActiveQoSParamSet của nó. ActiveQoSParamSet của nó không rỗng. Service flows có thể được quản lý (tạo ra, thay đổi, xóa bỏ) bởi một chuỗi những tin nhắn quản lý MAC: Dynamic Service Change (DSC), Dyanamic Service Delete (DSD), and Dynamic Service Activate (DSA). 2.2.2. Classes of service Chuẩn IEEE 802.16 chỉ rõ 5 lớp dịch vụ: Unsolicited Grant Service (UGS): Dịch vụ UGS được thiết kế để hỗ trợ luồng dữ liệu thời gian thực với những gói dữ liệu có kích thước cố định ( ví dụ VoIP). Nó cung cấp hầu hết việc lập thời biểu ngiêm ngặt, bảo vệ duy trì thông lượng, góc trễ, và jitter tới những cấp độ cần thiết cho những dịch vụ hợp kênh phân chia theo thời gian. Phép đo QoS là tốc độ lỗi gói tin ( PER) và tốc độ dịch vụ. Extended Real-Time Polling Service (ertPS): Lớp ertPS đã được bổ sung bởi điểm sửa đổi 802.16e. Chuẩn ấn định ertPS là cơ cấu lập thời biểu dựa vào hiệu suất củca cả UGS và rtPS. BS cung cấp các phần cấp phát unicast theo một kiểu không yêu cầu như UGS, do đó tiết kiệm thời gian trễ của một yêu cầu băng thông. Tuy nhiên, trong khi các phần cấp phát UGS có kích cỡ cố định, các phần cấp phát ertPS có tính động. ertPS thích hợp cho các ứng dụng thời gian thực có tốc độ biến đổi với những yêu cầu tốc độ dữ liệu và sự trễ. Một ví dụ là Voice over IP không có chức năng khử khoảng lặng. Real-Time Polling Service (rtPS): Dịch vụ rtPS hỗ trợ lưu lượng thời gian thực với kích thước gói tin thay đổi ( ví dụ hội nghị và luồng video MPEG). Nó cũng cung cấp sự bảo đảm thông lượng và góc trễ nhưng với góc trễ có dung sai lớn hơn, làm cho nó thích ứng với những ứng dụng hội nghị video. Những gói tin bị trễ không được sử dụng và sẽ bị loại bỏ. Phép đo QoS là PER và độ trễ tối đa. Non-Real-Time Polling Service (nrtPS): Dịch vụ nrtPS được thiết kế để hỗ trợ những chuỗi dữ liệu trễ khả dụng với những gói dữ liệu có kích thước thay đổi ( ví dụ FTP). Nó chỉ cung câp sự bảo đảm về thông lượng và do đó được phù hợp với những ứng dụng dữ liệu tới hạn cái mà không phụ thuộc vào độ trễ ( ví dụ e-mail, FTP). Phép đo QoS là PER và tốc độ dự trữ nhỏ nhất. Best Effort (BE): những dịch vụ BE được sử dụng cho những luồng dữ liệu không yêu cầu cấp độ dịch vụ nhỏ nhất và có thể được xử lí trên nền tảng không gian hợp lý. Nó không cung cấp tất cả sự bảo đảm cho độ trễ hoặc thông lượng ( ví dụ HTTP). BE thu băng thông dư sau khi băng thông được cấp phát tới kết nối của 3 lớp dịch vụ trước 2.3. Kiểu kiến trúc QoS và QoS Scheduling 2.3.1. Kiến trúc QoS IEEE 802.16 có thể hỗ trợ nhiều dịch vụ thông tin liên lạc (dữ liệu, âm thanh, video) với những nhu cầu QoS khác nhau. Lớp MAC định nghĩa chức năng và kỹ thuật báo hiệu QoS có thể điều khiển việc truyền dữ liệu BS và SS. Trên đường xuống (từ BS tới SS), việc truyền tương đối là đơn giản bởi vì BS chỉ có duy nhất một, BS truyền trong suốt khung con downlink, do đó việc lập thời biểu DL đơn giản hơn nhiều so với việc lập thời biểu UL. IEEE 802.16 định nghĩa kỹ thuật báo hiệu QoS được yêu cầu như BW-Request và UL-MAP, nhưng nó không định nghĩa bộ lập thời biểu đường lên, ví dụ kỹ thuật quyết định IEs trên UL-MAP. Mỗi kết nối trên chiều lên được ánh xạ tới dịch vụ lập thời biểu. Mỗi dịch vụ lập thời biểu được kết hợp với 1 bộ quy tắc trình bày trong BS scheduler chịu trách nhiệm đối với việc cấp phát dung lượng đường lên và giao thức request-grant giữa SS và BS. Kỹ thuật chi tiết của những quy tắc và dịch vụ lập thời biểu được sử dụng cho một kết nối đường lên đặc biệt được thương lượng tại thời gian thiết lập kết nối Hình 2.12: Kiến trúc QoS của IEEE 802.16 [5] 2.3.2. QoS Scheduling Khi một yêu cầu kết nối được ban, một dòng dịch vụ với những tham số QoS được tạo ra cho kết nối. Những dịch vụ lập thời biểu là kỹ thuật xử lý dữ liệu để hỗ trợ bộ lập thời biểu MAC cho việc chuyên chở dữ liệu trên kết nối. BS điều khiển cả việc lập thời biểu UL và DL như được minh họa trong hình 2.14. Bộ lập thời biểu tính toán những yêu cầu thông lượng và thời gian chờ cho lưu lượng UL và DL và cung cấp sự hỏi vòng và cấp phát tại khoảng thời gian thích hợp. DL là quảng bá và bộ lập thời biểu được điền vào trong mỗi burst dựa trên các thông số của các khung trong hàng đợi. Việc lập thời biểu đường lên sử dụng biểu đồ hỏi vòng/cấp phát phức tạp hơn so với yêu cầu phối hợp giữa BS và những SS riêng biệt. Hình 2.13: Việc lập thời biểu DL và UL của BS [5] 2.3.2.1 UGS scheduling Loại dịch vụ lập thời biểu UGS được thiết kế để hỗ trợ các luồng dữ liệu thời gian thực, gồm các gói dữ liệu có kích cỡ cố định được phát ra tại các khoảng thời gian định kỳ. Đây là trường hợp ví dụ cho truyền tín hiệu điện thoại PCM (Pulse Coded Modulation) đặc trưng T1/E1 và Voice over IP không có chức năng khử khoảng lặng. Trong một dịch vụ UGS, PS cung cấp các khoảng cấp phát dữ liệu có kích cỡ cố định tại các khoảng thời gian định kỳ. Điều này loại bỏ hao phí và thời gian trễ của các yêu cầu SS rtPS scheduling Loại dịch vụ lập thời biểu rtPS được thiết kế hỗ trợ các luồng dữ liệu thời gian thực, gồm các gói dữ liệu có kích cỡ khả biến được phát ra tại các khoảng thời gian định kỳ. Đây là trường hợp ví dụ cho việc truyền video MPEG (Moving Pictures Experts Group). Trong dịch vụ này, BS có cơ hội yêu cầu (uplink) unicast theo định kỳ vốn đáp ứng những nhu cầu thời gian thực của dòng và cho phép SS xác định kích cỡ của phần cấp phát mong muốn. Dịch vụ này đòi hỏi nhiều hao phí yêu cầu hơn UGS, nhưng hỗ trợ các kích cỡ cấp phát khả biến để đạt được hiệu suất vận chuyển dữ liệu thời gian thực tối ưu. nrtPS scheduling nrtPS được thiết kế để hỗ trợ các luồng dữ liệu có thể chịu đựng sự trễ, gồm các gói dữ liệu có kích cỡ khả biến mà tốc độ dữ liệu tối thiểu được yêu cầu. Chuẩn xét rằng đây là trường hợp ví dụ cho một cuộc truyền FTP. Trong dịch vụ lập thời biểu nrtPS, BS cung cấp các cuộc kiểm tra vòng uplink unicast trên cơ sở đều đặn nhằm bảo đảm service flow nhận các cơ hội yêu cầu thậm chí trong khi mạng bị tắc nghẽn. Chuẩn nêu rõ BS thường kiểm tra vòng các CID nrtPS trên một khoảng thời gian là một giây trở xuống. Ngoài ra, SS được cho phép để sử dụng các cơ hội yêu cầu tranh chấp, nghĩa là SS có thể sử dụng các cơ hội yêu cầu tranh chấp cũng như các cơ hội yêu cầu unicast. BE scheduling Dịch vụ BE được thiết kế để hỗ trợ các luồng dữ liệu mà không đòi hỏi sự bảo đảm dịch vụ tối thiểu và do đó có thể được xử lý trên cở sở tốt nhất có sẵn. SS có thể sử dụng các cơ hội yêu cầu tranh chấp cũng như các cơ hội yêu cầu unicast khi BS gởi bất kỳ. BS không có bất kỳ trách nhiệm kiểm tra vòng yêu cầu uplink unicast cho các SS BE. Do đó, một khoảng thời gian dài có thể chạy mà không truyền bất kỳ gói