Đồ án Mạng không dây và khuynh hướng công nghệ WiMax

ncy division duplexing) cho việc phân chia truyền dẫn của hướng lên (uplink) và hướng xuống (downlink). -Về cấu trúc phân lớp, hệ thống WiMax được phân chia thành 4 lớp : Lớp con tiếp ứng (Convergence) làm nhiệp vụ giao diện giữa lớp đa truy nhập và các lớp trên, lớp đa truy nhập (MAC layer), lớp truyền dẫn (Transmission) và lớp vật lý (Physical). Các lớp này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI và được tiêu chuẩn hoá để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên như mô tả ở hình dưới đây. Hình 2: Mô hình phân lớp trong hệ thống WiMax so sánh với OSI 2.3.Kiến trúc Giới thiệu kiến trúc của mạng WiMAX: Xem 2 hình minh họa dưới đây. Hình 3 Hinh 4 Ta thấy để thiết lập một mạng WiMAX ta cần có các trạm phát BS (giống BTS của mạng thông tin di động). Nhiều BS sẽ được kết nối, quản lý bởi một ASN (Access Service Network) gateway. ASN Gateway này là thực thể miêu tả trong WiMAX Forum, tuy nhiên trong các mạng triển khai thực tế thì người ta hay gọi là WAC (WiMAX (hay Wireless) Access Controller). Nhiều WAC tập hợp lại tạo thành một ASN. Nhiều ASN có thể kết nối với nhau thông qua giao diện R4. Nhiều ASN của cùng một operator tạo thành một NAP (Network Access Provider). Nhiều nhà cung cấp khác nhau sẽ có thể triển khai nhiều mạng truy nhập khác nhau, rồi chúng sẽ cùng kết nối với một hoặc nhiều CSN (Core Service Network). ASN định nghĩa một đường biên logic và biểu diễn theo một cách thuận lợi để mô tả tập hợp các thực thể chức năng và các luồng bản tin tương ứng kết hợp với các dịch vụ truy cập. ASN biểu diễn đường biên cho chức năng liên kết nối với các mạng WiMAX khách, các chức năng dịch vụ kết nối WiMAX và tập các chức năng của nhiều nhà cung cấp khác nhau. Hình 5 CSN được định nghĩa là một tập các chức năng mạng cung cấp các dịch vụ kết nối IP cho các thuê bao WiMAX. Một CSN có thể gồm các phần tử mạng như router (bộ định tuyến), máy chủ/proxy nhận thực AAA, cơ sở dữ liệu người dùng và thiết bị cổng liên mạng. Một CSN có thể được triển khai như một phần của nhà cung cấp dịch vụ mạng WiMAX. 2.4.Xu hướng phát triển Mục tiêu của chuẩn WiMAX Kiến trúc mềm dẻo: WiMAX hỗ trợ một vài kiến trúc hệ thống bao gồm Point-to-Point, Point-to-MultiPoint và ubiquitous coverage (bao phủ toàn bộ). WIMAX MAC (Media Access Control) hỗ trợ Point-to-Multipoint và ubiquitous bằng cách định một khoảng thời gian cho mỗi Subscriber Station (SS - trạm đang kí). Nếu chỉ có một SS trong mạng thì WiMAX Base Station (BS – trạm cơ sở) sẽ giao tiếp với SS bằng Point-to-Point. Bảo mật cao: WiMAX hỗ trợ AES (Advanced Encryption Standard) và 3DES (Triple Data Encryption Standard). Đường truyền giữa SS và BS được mã hóa hoàn toàn, đảm bảo độ tin cậy của dịch vụ. Ngoài ra WiMAX hỗ trợ VLAN, bảo đảm tính riêng tư dữ liệu của mỗi người dùng trong cùng BS. WiMAX QoS: WiMAX có thể tối ưu truyền các loại dữ liệu khác nhau, dựa trên 4 loại dịch vụ là: Unsolicited Grant Service (UGS), Real-Time Polling Service (rtPS), Non-Real-Time Polling Service (nrtPS), và Best Effort (BE). Triển khai nhanh: Triển khai không cần kéo cáp, chỉ cần một dải băng thông, một cột thu phát sóng (antenna) và một thiết bị được cài đặt cùng với nguồn điện, WiMAX có thể sẵn sàng hoạt động. Trong đa số trường hợp, WiMAX có thể triển khai trong vòng một vài giờ, so sánh với hàng tháng của những giải pháp khác. Multi-level Service: Quản lý băng thông có thể thực hiện xa hơn dựa trên nền tảng Service Level Agreement (SLA – mức độ phục vụ chấp nhận được) giữa nhà cung cấp và người dùng cuối. Và nhà cung cấp có thể đáp ứng SLA khác nhau cho mỗi người dùng thậm chí trên cùng SS. Interoperability - tương tác: WiMAX dựa trên nền tảng quốc tế, trung lập với nhà sản xuất. Điều này thuận tiện cho người dùng di chuyển và sử dụng đăng kí của họ ở nhiều vùng khác nhau và hơn nữa là khác nhà cung cấp. Tính tương tác bảo vệ cho nhà điều hành khi sử dụng nhiều thiết bị của các hãng khác nhau trong cùng mạng, chống tính độc quyền và kết quả là giá cả thiết bị giảm đi đáng kể. Portability – di chuyển được: Như hệ thống cellular hiện nay, một khi WiMAX SS bật lên, nó sẽ tự động kết nối với BS, xác định các đặc tính đường truyền với BS dựa trên cơ sở dữ liệu SS đã đăng kí và thực hiện truyền dữ liệu. Mobility – di động: Chuẩn IEEE 802.16e bổ sung thêm đặc tính hỗ trợ di động, cho phép tốc độ di chuyển lên đến 160km/h. Hiệu quả chi phí: WiMAX là chuẩn mở mang tính quốc tế, sử dụng các công nghệ chipset chi phí thấp, nên giá thành giảm xuống đáng kể. Và kêt quả là người dùng cùng với nhà cung cấp dịch vụ đều tiết kiệm được chi phí. Bao phủ rộng: WiMAX có khả năng bao phủ một vùng địa lí rộng lớn khi mà con đường giữa BS và SS không có vật cản. Non-Line-of-Sight (NLOS): Khả năng giúp sản phẩm WiMAX có thể phân phối băng thông rộng ở môi trường NLOS, đặc tính mà các thiết bị không dây khác không có được . Công suất lớn: Sử dụng những bộ phận phát sóng và kênh băng thông lớn, WiMAX có thể cung cấp băng thông đáng kể cho người dùng. 2.5.Ưu- nhược điểm: ƯU ĐIỂM: WiMax là mạng không dây phủ sóng một vùng rộng lớn, thuận tiện cho việc triển khai mạng nhanh, thuận lợi và có lợi ích kinh tế cao so với việc kéo cáp, đặc biệt là vùng có địa hình phức tạp. Vì vậy, mạng truy nhập không dây băng rộng WiMAX sẽ đáp ứng được các chương trình phổ cập Internet ở các vùng sâu, vùng xa, nơi có mật độ dân cư thưa. Đối với các vùng mật độ dân cư vừa phải (ngoại vi các thành phố lớn nơi đòi hỏi cung cấp đa dịch vụ với chất lượng được đảm bảo) thì việc triển khai WiMAX để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện sẽ nhanh và có hiệu quả kinh tế cao hơn và với việc cung cấp băng thông rộng sẽ đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng. WiMAX có những ưu thế vượt trội so với các công nghệ cung cấp dịch vụ băng thông rộng hiện nay về tốc độ truyền dữ liệu và giá cả thấp do cung cấp các dịch vụ trên nền IP. Với khả năng truy nhập từ xa, tốc độ dữ liệu cao đáp ứng đa dạng các dịch vụ như Internet tốc độ cao, thoại qua IP, video luồng/chơi game trực tuyến cùng với các ứng dụng cộng thêm cho doanh nghiệp như hội nghị video và giám sát video, mạng riêng ảo bảo mật... WiMAX phù hợp với các ứng dụng truy cập xách tay, với sự hợp nhất trong các máy tính xách tay và PDA, cho phép truy nhập không dây băng rộng ngoài trời ở các khu vực đô thị, đồng thời cũng thích ứng với các ứng dụng truy nhập băng rộng cố định ở những vùng xa xôi, hẻo lánh. NHƯỢC ĐIỂM: Tuy WiMAX có nhiều điểm ưu việt như vậy nhưng việc triển khai công nghệ này cũng có những khó khăn nhất định. Đó là: giá cả thiết bị đầu cuối hiện còn đắt; có số lượng hạn chế các nhà sản xuất các thiết bị đầu cuối; việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất do khả năng mềm dẻo; linh hoạt (flexibility) của WiMAX. Bên cạnh đó, do WiMAX dựa trên nền IP nên việc kết nối, đánh số, chất lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần nghiên cứu cụ thể. WiMAX là một công nghệ không dây đang nhận được nhiều sự quan tâm hiện nay. Tuy nhiên, cũng giống như các mạng không dây khác, nhược điểm lớn nhất của WiMAX là tính bảo mật do sự chia sẻ môi trường truyền dẫn và những lỗ hổng tại cơ sở hạ tầng vật lý. Mặc dù vấn đề bảo mật được coi là một trong những vấn đề chính trong quá trình xây dựng giao thức mạng của IEEE nhưng kỹ thuật bảo mật mà IEEE qui định trong IEEE 802.16 (WiMAX) vẫn tồn tại nhiều nhược điểm. 2.6.So sánh với WiFi Đặc điểm khác biệt cơ bản của dịch vụ Wimax so với dịch vụ WiFi ? [2] - Bán kính phủ sóng của 1 hotspot của WiFi chỉ là 150m, và công nghệ này cũng cần nhiều trạm hotspot cho một khu vực nhất định. Vì vậy, dịch vụ này khó triển khai rộng. Để dễ hiểu, chúng ta có thể ví Wifi giống như dịch vụ CityPhone - dịch vụ điện thoại nội vùng. Một trạm của CityPhone cũng có bán kính như vậy, không phủ hết được các “lỗ trống”. - Mặt khác, nếu càng có đông người sử dụng WiFi thì tốc độ càng giảm xuống. Đồng thời, chất lượng của WiFi không được tốt bằng ADSL, không đảm bảo được chế độ ưu tiên như Wimax Thuộc tính WiFi (802.11) WiMax (802.16) Khả năng -Kênh cố định (20 MHz) -MAC hỗ trợ hàng chục người sử dụng -Kênh có băng tần thay đổi Khả năng mở rộng băng tần từ 1.5-20 MHz -MAC hỗ trợ hàng trăm người sử dụng Chất lượng QoS -Không đảm bảo về chất lượng -Hiện tại không hỗ trợ âm thanh ,video -Không cho phép các mức dịch vụ khác nhau -Chỉ có TDD (bất đối xứng) -Chỉ 802.11e ưu tiên cho QoS -Có đảm bảo về chất lượng trên MAC -Hỗ trợ âm thanh, hình ảnh -Hỗ trợ nhiều mức dịch vụ cho người buôn bán, đặc biệt hiệu quả ở nhà riêng -Có TDD/FDD/HDD (cả đối xứng và bất đối xứng) -Yêu cầu bắt buộc cho QoS Phạm vi -Tối ưu khoảng 100m -Không có khả năng bù khoảng cách -Thiết kế đa đường trong nhà (trễ 0.8ms) -Tối ưu hóa tập trung tại hai lớp PHY và MAC trong phạm vi 100m -Mở rộng phạm vi nhờ thay đổi công suất nhưng lớp MAC có thể không chuẩn tắc -Tối ưu hóa khoảng 50km -Thiết kế cho nhiều người sử dụng hàng km -Chịu được trễ đa đường lớn cỡ 10ms -Lớp PHY và MAC với khả năng mở rộng trong phạm vi cho phép -MAC chuẩn tắc Phủ sóng -Tối ưu hóa trong nhà -Không hỗ trợ mạng cấu hình pha trộn -Tối ưu hóa bên ngoài trong tầm nhìn hạn chế -Hỗ trợ cấu hình mạng pha trộn -Hỗ trợ kỹ thuật anten thông minh Bảo mật -Chuẩn đang tồn tại là WPA và WEP -Có chế độ bảo mật địa chỉ -Có khóa bộ ba DES (128 bit) và RSA (1024 bit) PHẦN 3: CƠ CHẾ LẬP LỊCH ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) TRONG WIMAX 3.1.Chất lượng dịch vụ Kiến trúc mạng hiện nay thực hiện phân phối gói theo dịch vụ tốt nhất, các router thiết kế theo kiểu cũ tức là ngoại trừ luu trữ bảng định tuyến, router không luu các thông tin về trạng thái của luồng dữ liệu dể hỗ trợ QoS. Trong khi dó xu huớng mạng Internet ngày nay dần dần trở thành mạng đa dịch vụ và phải đảm bảo dịch vụ cho rất nhiều ứng dụng khác nhau nhu các ứng dụng thời gian thực, Video, FTP, Web, Mỗi ứng dụng ứng với những nguời dùng khác nhau sẽ đòi hỏi chất lượng dịch vụ QoS khác nhau. Chất lượng dịch vụ QoS dùng để chỉ đến khả năng của mạng trong việc cung cấp dịch vụ tốt nhất cho mạng được chọn với những kỹ thuât khác nhau, bao gồm FrameRelay, ATM, MPLS hoặc sử dụng tất cả các kỹ thuật trên. Mục dích chính của viêc đưa ra QoS là cung cấp độ uu tiên khác nhau về băng thông, jitter, độ trễ hoặc tỉ lệ mất gói.Chất lượng dịch vụ QoS sẽ được áp dụng cho một luồng từ nguồn tới đích và sẽ đặt độ ưu tiên khác nhau cho các luồng dó. Trong trường hợp mạng bị tắc nghẽn hoăc lỗi thì tùy độ uu tiên luồng nào sẽ được xử lý trước. Với việc sử dụng hàng đợi, khi bị tắc nghẽn, chúng ta sẽ hủy luồng có độ uu tiên thấp trước khi hủy luồng có độ uu tiên cao. Với việc sử dụng chính sách hay định khuôn chúng ta sẽ đảm bảo độ uu tiên bằng cách giảm thông lượng của luồng khácÐể hiện thực QoS, các thành phần cơ bản để đảm bảo QoS gồm: Thành phần QoS định dạng và đánh dấu sử dụng cho việc đánh dấu các gói tin đầu đến cuối khi di qua giữa các thành phần mạng, Thành phần QoS giữa các thiết bị mạng như là hàng đợi, bộ lập lịch, định khuôn lưu lượng, thành phần quản lý, chính sách QoS dùng để điều khiển và quản trị lưu lượng từ đầu cuối đến đầu cuối xuyên suốt mạng.. Rất nhiều cơ chế cho QoS được đưa ra để đáp ứng cho yêu cầu của người dùng và cũng để đạt đượcc hiệu quả sử dụng tài nguyên lớn nhất với chi phí tối thiểu. Cài đặt chất lượng dịch vụ trên mạng có thể chia thành ba hoạt động: - Phân loại gói tin (classification), - Hàng đợi gói tin (queuing), - Lập lịch trình gói tin (queuing và scheduling). Gói tin được phân loại khi tới bộ định tuyến, bộ định tuyến phân các gói tin vào các lớp khác nhau dựa trên một tập các quy tắc (ví dụ như dùng trường DS trong phần đầu của gói tin IP, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích hay số hiệu cổng ...). Các gói tin thuộc cùng một lớp sau đó được coi như nhau tại giai đoạn lập lịch trình gói tin. Hàng đợi (queue) là bộ đệm chứa các gói tin, một bộ định tuyến có thể có nhiều hàng đợi. Bộ lập lịch gói tin (scheduler) quyết định thứ tự gửi gói tin ra khỏi mạng. Quản lý gói tin trong hàng đợi (queuing) bao gồm bốn hoạt động cơ bản: thêm một gói tin vào hàng đợi tương ứng với nó, bỏ gói tin khi hàng đợi đầy, chuyển gói tin theo yêu cầu của bộ lập lịch trình cho gói tin và xác định trạng thái của hàng đợi thực hiện các hoạt động thích hợp để tránh tràn hàng đợi. Lập lịch gói tin (scheduling) là cơ chế xác định thứ tự gửi gói tin ra khỏi mạng. Hai khái niệm quản lý gói tin trong hàng đợi và lập lịch trình gói tin phụ thuộc lẫn nhau; loại hàng đợi sẽ quyết định cách gói tin được gửi ra khỏi mạng. Trên cơ sở ba hoạt động trên, chất lượng dịch vụ có thể được cài đặt theo các mô hình tùy chọn nhưng thông thường người ta sử dụng các mô hình chuẩn do IETF đưa ra. Đó là mô hình Dịch vụ tích hợp IntServe (Integrated Service) và mô hình Dịch vụ phân biệt DiffServ (Differentiated Service). Dành trước tài nguyên (Resource Reservation) với mô hình “Tích hợp dịch vụ” IntServ (Intergrated Service). Tùy theo yêu cầu của dịch vụ và chính sách quản lý băng thông mà mạng sẽ cung cấp tài nguyên phục vụ cho từng ứng dụng. Sự ưu tiên (Prioritization) với mô hình các “dịch vụ phân biệt” ( DiffServ-Differentiated Service). Lưu lượng vào mạng được phân loại và được cung cấp theo chỉ tiêu của chính sách quản lý băng thông. Tiền đề cơ bản của kiến trúc MAC (Media Access Control) trong IEEE 802.16 là QoS. Nó định nghĩa luồng dịch vụ (Service Flows) mà có thể ánh xạ đến các điểm mã DiffServ hoặc các nhãn luồng MPLS để cho phép kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) theo giao thức IP trên cơ sở QoS. Ngoài ra, các nguyên lý báo hiệu trên cơ sở kênh chi nhỏ kênh (sub-channelization) và MAP cung cấp một cơ chế linh động cho việc lập lịch tối uu tài nguyên không gian, tần số và thời gian trên giao diện vô tuyến theo khung (frame by frame). QoS phụ thuộc vào 3 yếu tố sau: - Giao thức MAC hoạt động hướng kết nối (connection – oriented). Mỗi một gói tin đều được đưa vào một kết nối cụ thể, kết nối này là kết nối ảo, được xác định bởi tham số CID. Việc tạo nên các kết nối ảo này khiến các gói tin được gửi đi một cách hiệu quả và nhanh chóng. - Cơ chế cấp phát băng thông Request/Grant: Cơ chế này làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông của hệ thống, đặc biệt là các hệ thống mà có nhiều thuê bao. Trong cơ chế này, MS yêu cầu thông lượng băng thông cấp phát từ BS thông qua một số các phương thức khác nhau. BS sẽ cấp phát băng thông bằng cách cấp phát các timeslot tới các MS có yêu cầu. - Phân loại dịch vụ: Giống như mọi hệ thống hỗ trợ QoS khác, việc phân loại dịch vụ cũng là điểm cốt lõi trong việc đảm bảo QoS. 3.2.Cơ chế lập lịch trong WiMax [18][19] Bài toán lập lịch hay lập kế hoạch là một bài toán ta rất hay gặp trong thực tế. Có thể kể ra như lập thời khóa biểu, lập kế hoạch quản lý dự án... đều là các bài toán lập lịch tiêu biểu và rất kinh điển. Nội dung của bài toán là tìm ra một bản kế hoạch thực hiện các công việc một cách tối ưu nhất dựa vào tất cả các thông tin đầu vào có được từ tình trạng hiện tại của hệ thống, tuy nhiên tùy theo bài toán cụ thể mà yêu cầu và phương pháp giải quyết của các bài toán này rất khác nhau. Trong ngành khoa học máy tính thuật ngữ lập lịch xuất hiện từ thời kỳ đầu. Ở thế hệ máy tính thời kỳ đầu việc lập lịch cho máy tính hoạt động do con người đảm nhiệm, thường là do người quản trị trung tâm máy tính. Máy tính thời kỳ này cực kỳ đắt, khả năng tính toán rất hạn chế, không có hệ điều hành, điều khiển rất phức tạp, việc chuẩn bị chương trình cho nó cũng rất công phu. Các chương trình cho máy tính thời kỳ này chủ yếu là các chương trình tính toán không cần tương tác với người dùng. Quản trị viên trung tâm máy tính sẽ gom các yêu cầu chạy chương trình của nhiều người sử dụng lại lập thành một lô (batch) cho máy tính thực hiện tuần tự và trả về kết quả cho người dụng. Thứ tự thực hiện các công việc này do quản trị viên quyết định. Anh ta có thể thực hiện một vài thuật toán đơn giản để xem thứ tự thực hiện nào là tốt nhất ứng với một tiêu chí nào đó, ví dụ thời gian chờ trung bình nhỏ nhất. Khi công nghệ mạng đã phát triển mạnh mẽ thì nhu cầu kết nối máy tính lại với nhau nhằm tạo ra sức mạnh tính toán lớn hơn xuất hiện, cùng với đó là nhu cầu xây dựng các hệ quản lý tài nguyên phân tán để quản lý hiệu quả hơn các nguồn tài nguyên này. Bộ lập lịch là một thành phần của hệ quản lý tài nguyên có trách nhiệm phân phối các nguồn tài nguyên đến các yêu cầu của người dùng. Bộ lập lịch này hoạt động ở mức cao hơn các bộ lập lịch trong các tài nguyên địa phương và thường là hướng hệ thống. Tư tưởng thiết kế chung Việc đưa các tham số kinh tế vào hệ thống lập lịch có ảnh hưởng rất lớn đến việc lựa chọn các tài nguyên thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng. Người sử dụng sẽ đưa ra ứng dụng cùng các yêu cầu của họ. Bộ lập lịch dựa trên sự ủy nhiệm của người dùng sẽ cố gắng hoàn thành công việc đã được giao với khoản thời gian và kinh phí đã được định trước. Để đi đến một quyết định lập lịch hệ thống lập lịch phải cân nhắc dựa trên rất nhiều yếu tố như: - Kiến trúc tài nguyên và cấu hình của chúng. - Khả năng của tài nguyên (ví dụ tốc độ xung, kích thước bộ nhớ...) - Trạng thái tài nguyên (ví dụ tải CPU, dung lượng bộ nhớ còn trống, dung lượng đĩa còn trống...). - Yêu cầu tài nguyên của ứng dụng. - Tốc độ truy nhập. - Số nút tính toán còn rỗi (ví dụ trong các tài nguyên tính toán dạng cluster). - Độ ưu tiên của người dùng. - Kiểu hàng đợi và độ lớn của hàng đợi - Thông lượng mạng và độ trễ (nếu các công việc có yêu cầu truyền thông). - Độ tin cậy của tài nguyên và các liên kết. - Sự lựa chọn của người sử dụng. - Thời hạn phải hoàn thành ứng dụng. - Khả năng thanh toán của người dùng cho việc sử dụng tài nguyên. - Giá sử dụng tài nguyên, mức giá này có thể thay đổi với những thời điểm sử dụng khác nhau. Ví dụ vào những giờ cao điểm mức giá có thể cao hơn và vì vậy khuyến khích người dùng sử dụng tài nguyên vào những thời điểm khác khi tài nguyên rỗi. - Những thông tin về lịch sử sử dụng tài nguyên và tốc độ hoàn thành công việc. Những tham số kinh tế chính tác động đến quyết định của bộ lập lịch là: - Giá tài nguyên (được người sở hữu đặt ra). - Ngân sách của người dùng. - Thời hạn phải hoàn thành ứng dụng. Cơ chế lập lịch (scheduling) trong WiMAX không được qui định cụ thể trong chuẩn. Có nhiều hình thức lập lịch khác nhau, mục đích là làm thế nào để sử dụng tài nguyên UL va DL một cách có hiệu quả nhất trong khi luôn đảm bảo được QoS yêu cầu. Hình 6: Kiến trúc lập lịch trong WiMax Hình 6: Kiến trúc lập lịch trong WiMax Những điều cần thiết cho 1 kiến trúc lập lịch đảm bảo chất lượng dịch vụ trong WiMax -IEEE 802.16 phải được thiết kế để hỗ trợ QoS trong cả điều khiển đường lên (uplink) và đường xuống (downlink). -IEEE 802.16 đưa ra dịch vụ lập lịch đường lên và cơ chế request-grant để cung cấp những mức dịch vụ khác nhau cho những lớp khác nhau của lưu lượng đường lên. -Thành phần chính để hoàn thành tác vụ này là cơ chế gói lập lịch (packet scheduling ) không được nói rõ. Hình dưới mô tả về cơ chế lập lịch gói -Hình a là một router với 5 gói hàng đợi cho dòng O -Hình B là thời gian hoàn thành cho 5 gói Trong hình a ta thấy độ dài những gói là từ 2-6 bytes. Tại giây thứ nhất, byte đầu tiên của gói trên dòng A được gửi. Sau đó là byte dầu tiên của gói trên dòng B và cứ tiếp tục như vậy. Gói đầu tiên hoàn thành là gói C, sau 8 giây.Những gói được gửi lưu trữ vào danh sách như hình B, từ C tới A. Trong Wi-Fi tầng MAC_media access controller(kiểm soát truy cập môi trường truyền thông) sử dụng sự tranh chấp truy cập — tất cả các trạm thuê bao mà muốn giành quyền truy cập dữ liệu qua một điểm truy cập không dây _wireless access point (AP) đều phải đấu tranh để thu hút sự chú ý cuả AP trên nền tảng ngắt ngẫu nhiên.. Điều này có thể làm cho các trạm ở xa sẽ thường xuyên bị chặn bởi các trạm ở gần AP hơn, nên sẽ giảm băng thông đáng kể cho trạm ở xa Ngược lại, MAC trong WiMax (802.16) là MAC đã đưa vào lịch trình (scheduling = hẹn giờ) cụ thể trong đó, các trạm thuê bao (Subcriber Station) chỉ phải cạnh tranh một lần (lúc khởi đầu đăng nhập vào mạng). Sau đó, nó được trạm cơ sở (Base Station) cấp một Time Slot. Time Slot có thể được mở rộng (tăng) hay thu hẹp (giảm) nhưng chúng vẫn được lưu lại tại trạm thuê bao có nghĩa là các thuê bao khác không được phép sử dụng Time Slot đó nhưng đã đến lượt các thuê bao khác có thể truyền dữ liệu. Thuật toán hẹn giờ này chạy rất ổn định trong trường hợp quá tải hay số lượng thuê bao rất lớn (không giống như trong 802.11). Nó cũng sử dụng băng thông hiệu quả hơn. Thuật toán hẹn giờ này cũng cho phép các trạm cơ sở điều khiển chất lượng dịch vụ (QoS = Quality of Service) bằng cách cân bằng việc chọn lựa giữa các trạm thuê bao có nhu cầu. Mô tả lớp MAC (Media Access Control) Chuẩn 802.16 lúc đầu được phát triển cho các dịch vụ băng rộng như thoại, dữ liệu và video. Lớp MAC dựa theo chuẩn DOCSIS và có thể hỗ trợ lưu lượng dữ liệu cụm với tốc độ định cao ngay cả khi đang hỗ trợ lưu lượng thoại và luồng video trên cùng một kênh. Tài nguyên cấp phát cho một thiết bị đầu cuối bởi bộ lập lịch MAC có thể thay đổi từ một khe thời gian đơn đến toàn bộ khung, do vậy có thể cung cấp một dải rất rộng thông lượng cho một người dùng đầu ở một thời điểm cho trước bất kỳ. Hơn nữa, thông tin cấp phát tài nguyên được chuyển thành các bản tin MAP ở đầu mỗi khung nên bộ lập lịch có thể thay đổi sự cấp phát tài nguyên theo từng khung để thích ứng với trạng thái lưu lượng cụm. Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) Với tốc độ đường truyền vô tuyến cao, khả năng truyền bất đối xứng đường lên/ đường xuống và một cơ chế cấp phát tài nguyên linh hoạt, WiMAX di động hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu QoS cho nhiều loại hình dịch vụ và ứng dụng dữ liệu. Trong lớp MAC của WiMAX di động, QoS được đảm bảo qua các luồng dịch vụ như Hình 7. Ðó là các luồng tin được cung cấp với một tập các tham số QoS. Trước khi cung cấp một loại hình dữ liệu, trạm gốc và đầu cuối của người dùng phải thiết lập một đường kết nối logic theo một hướng nhất định giữa các MAC ngang hàng. MAC đầu ra kết hợp với các gói tin chuyển đến giao diện MAC tạo thành một luồng dịch vụ để truyền trên kênh kết nối đã thiết lập. Các tham số QoS tương ứng với luồng dịch vụ xác định thứ tự truyền và lập lịch trên đường vô tuyến. Do vậy QoS hướng kết nối này có thể cung cấp thông tin điều khiển chính xác trên đường vô tuyến. Do đường truyền vô tuyến thường bị nút cổ chai, nên QoS hướng kết nối đảm bảo được điều khiển QoS đầu cuối tới đầu cuối. Các tham số luồng dịch vụ có thể được quản lý một cách linh hoạt thông qua các bản tin MAC để thoả mãn yêu cầu dịch vụ. Luồng dữ liệu dựa trên cơ chế QoS như vậy áp dụng cho cả đường lên và đường xuống đã cải thiện được QoS cho cả hai hướng. WiMAX di động hỗ trợ nhiều loại ứng dụng và dịch vụ dữ liệu với các yêu cầu QoS khác nhau. Hình 7: Hỗ trợ QoS WiMax di động Hình 8: Kiến trúc QoS cho 802.16 -Lập lịch đường xuống BS -Những luồng lưu lượng dành riêng được phân phát sử dụng thuật toán lập lịch WFQ (Weighted Fair Queuing). -Băng rộng còn lại được xác định cho luồng lưu lượng không cấp trước. -Lập lịch đường lên SS Hình 9: Mô tả lập lịch ở BS và SS Dịch vụ lập lịch trình MAC (Media Access Control) Dịch vụ lập lịch MAC có những thuộc tính sau cho dịch vụ dữ liệu băng thông rộng. - Bộ lập lịch dữ liệu nhanh - Lập lịch trình cho cả đường xuống và đường lên: Uplink Scheduling Services (các dịch vụ lập lịch đường lên) — Mỗi kết nối theo hướng đường lên được ánh xạ đến một scheduling-service. Mỗi scheduling-service liên quan đến một tập các quy tắc dựa trên trình lập lịch BS (BS-scheduler) chịu trách nhiệm cấp phát dung lượng cho đường lên và giao thức cấp phát theo yêu cầu giữa SS và BS. Đặc tả chi tiết các quy tắc và scheduling-service được dùng cho một kết nối đường lên đặc thù được thỏa thuận tại thời gian cài đặt kết nối. Dịch vụ cấp phát tự nguyện UGS (unsolicited grant service) được biến đổi để mang lại các dịch vụ tạo ra những đơn vị cố định dữ liệu theo chu kỳ. Khi được sử dụng với UGS, đầu mục con quản lý cấp phát gồm poll-me bit cũng như slip indicator flag (cờ báo lỗi) cho phép SS báo cáo rằng hàng đợi truyền bị ùn do các yếu tố như mất sự cấp phát hay lệch giờ giữa hệ thống IEEE 802.16 và mạng bên ngoài. BS, nhờ vào sự phát hiện slip indicator flag, có thể cấp phát dung lượng bổ sung nào đó cho SS, cho phép nó hồi phục trạng thái hàng đợi trung bình. Những kết nối được cấu hình với UGS thì không được phép sử dụng những cơ hội truy nhập ngẫu nhiên cho các yêu cầu. Những yêu cầu dải thông và cấp phát — MAC IEEE 802.16 điều tiết hai lớp của SS, được phân biệt thông qua khả năng chấp nhận cấp phát dải thông của chúng cho một kết nối hoặc cho SS toàn vẹn. Cả hai lớp dải thông SS yêu cầu dải thông cho mỗi kết nối để cho phép giải thuật “BS uplink scheduling” (lập lịch đường lên BS) để cân nhắc một cách đúng đắn QoS khi định vị dải thông. Với sự cấp phát cho mỗi lớp kết nối (grant per connection, GPC) của SS, dải thông được cấp phát cho một kết nối và SS chỉ sử dụng cấp phát này cho kết nối đó. RLC và c