Tìm hiểu về các giao thức và phương thức truy cập dữ liệu gói trong mạng không dây băng thông rộng

MỤC LỤC Chương 1: Truy cập dữ liệu gói trong mạng không dây băng thông rộng 4 1.1. Giới thiệu 4 1.1.1. Cơ hội cho dữ liệu không dây 5 1.1.2. Hệ thống dữ liệu không dây hiện tại 5 1.1.2.1. Các dịch vụ diện rộng 6 1.1.2.2. Các dịch vụ mạng vi tế bào (Microcellular Services) 6 1.1.2.3. Các sản phẩm mạng cục bộ 7 1.1.3. Những tùy chọn dữ liệu không dây nổi bật và tương lai 7 1.1.3.1. Mạng cục bộ 7 1.1.3.2. Hệ thống thế hệ thứ 3 8 1.1.4. Tổng kết và tóm tắt chương 9 1.2. Truy cập dữ liệu gói sử dụng WCDMA 10 1.2.1. Dữ liệu gói trong một tốc độ khả biến (variable-rate) 11 1.3. Truy cập dữ liệu gói sử dụng EDGE 15 1.3.1. Sự tương thích kết nối và gia tăng lượng dư thừa 17 1.4. Truy cập dữ liệu gói sử dụng OFDM băng rộng 20 1.4.1. Các công nghệ tầng vật lý. 21 1.4.2. Các giải pháp tầng vật lý 21 1.4.2.1. Dịch vụ bất đối xứng 21 1.4.2.2. Điều chế đa sóng mang 22 1.4.2.3. Tính phân tập và sự mã hóa 23 1.4.3. Sử dụng lại tần số và hiệu quả phổ 24 1.4.4. Giao thức gán gói động 26 1.4.5. Thực hiện ghép gói động 27 1.4.6. Tổ chức nguồn liên kết vô tuyến 28 1.4.6.1. Các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao nhất: các nguồn di động lớn 28 1.4.6.2. Các dịch vụ trễ thấp: Các nguồn di động nhỏ 30 1.4.7. Cấu trúc frame đối với gán gói tự động 31 1.4.8. Mô hình mô phỏng 33 1.4.9. Những kết quả thực hiện mô phỏng 35 1.5. Kết luận 37 Chương 2: Các giao thức Internet trên Mạng không dây . 39 2.1. Giới thiệu 39 2.2. Các giao thức Internet và các liên kết không dây 40 2.2.1. Các giao thức tầng giao vận Internet 40 2.2.2. Thực hiện giao thức qua một liên kết không dây đơn 42 2.2.3. Thực hiện giao thức qua đa liên kết 45 2.3. Những nâng cao thực hiện cho các giao thức Internet 47 2.3.1. Tiếp cận tầng giao vận 47 2.3.2. Các cách tiếp cận dưới tầng giao vận 50 2.4. Tương lai: Những thách thức và thời cơ 51 2.4.1. Sự phát triển hệ thống mạng không dây 51 2.4.2. Những mục đích của sự phát triển giao thức 53 2.5. Tổng kết 55 KẾT LUẬN. . 56

doc57 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2378 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu về các giao thức và phương thức truy cập dữ liệu gói trong mạng không dây băng thông rộng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i 8 khe lưu lượng. Việc mã hóa qua 8 khe lưu lượng cho dữ liệu người sử dụng, như thấy trong hình 13.8 khai thác tính đa dạng tần số, mang đến đủ lợi ích mã hóa cho thực hiện nâng cao trong kênh giảm nhiễu. Sự sắp xếp này hỗ trợ 22 nguồn trong tần số mà có thể được gán bởi DPA. Tính đến tổng chi phí đối với thời gian bảo vệ OFDM, đồng bộ hóa, sự phân tách khe, và điều khiển DPA, tốc độ tối đa ở 2.1296 (3.3792x22/24x11/13x104/128) Mbit/s có sẵn đối với các dịch vụ thời điểm gói sử dung tất cả 22 nguồn di động, mỗi loại 96.8 Kbit/s. Đối với trạm cơ sở, nơi mà truyền đường lên cho tất cả các nguồn di động là không đồng bộ, một bộ thu có thể chia thành các cluster 192-kHz với các bộ lọc được đi theo sau bởi đồng bộ giải điều chế độc lập. Đối với thiết bị mới di động, nơi mà truyền đường xuống cho các nguồn di động trạm cơ sở là đồng bộ thường, một bộ thu có thể dùng một bộ giải điều chế đơn với bộ thu phân chia cửa sổ tới kết quả trong sự suy hao mạnh của các cluster không được mong muốn. Tuy nhiên, các cluster gần kề có thể bất đồng bộ, nếu được truyền bởi các trạm cơ sở khác nhau. Các dịch vụ trễ thấp: Các nguồn di động nhỏ Tương tự như đối với phần 13.4.6.1, 528 kênh phụ (4.224 MHz) được sắp xếp vào 22 cluster của 24 kênh phụ (192 kHz) trong tần số 8 time-slot của 13 block trong một frame 128-block (20-ms). Một sự khác biệt là những time-slot này được chia nhỏ vào 4 mini-slot đối với nhảy tần số. Một nhóm của 8 nguồn di động nhỏ có thể đạt được bằng các định vị một nguồn di động lớn. Một nguồn di động nhỏ sử dụng một mini-slot từ nhiều time-slot khác trong frame nguồn di động lớn cho một tổng của 4 mini-slot. Vì vậy, cấu trúc frame giống như đối với trường hợp nguồn lớn (xem trong hình 13.8, trong mục 13.4.6.1), trừ khi đó là 176 (8x22) nguồn nhỏ và kết thúc của một mini-slot. Cùng kênh điều khiển có thể được sử dụng để ghép cả các nguồn lớn và nhỏ sử dụng DPA frame so le. Hình 13.9 mô tả sự phối hợp mã hóa đối với trường hợp nguồn nhỏ. Mỗi tone-cluster sẽ chứa 22 âm biến điệu riêng cộng 2 âm bảo vệ. Ở 13 khối OFDM trong mỗi luồng lưu lượng, 3 block được sử dụng ở phần đầu. Nó bao gồm một tổng của 2 khối phần đầu (khoảng thời gian của block đối với mỗi loại của 4 mini-slot) như thời gian bảo vệ cho các mini-slot riêng liên tiếp. Một nguồn di động đơn được ghép với một mẫu nhảy tần số, bởi các gói được truyền sử dụng 4 tone-cluster khác nhau trong mỗi cái của 4 mini-slot. Mã hóa qua 4 mini-slot cho dữ liệu người sử dụng, xem hình 13.9, khai thác tính đa dang của tần số và kỹ thuật đan xen theo thời gian. Tính đến phần bên trên đối với thời gian bảo vệ khối OFDM, đồng bộ hóa, phân chia khe và điều khiển DPA, tốc độ dữ liệu tối đa ở 1.936 (3.3792x22/24x10/13x104/128) Mbit/s có sẵn để sử dụng tất cả các nguồn di động 176 của 11 Kbit/s. Cấu trúc frame đối với gán gói tự động Cấu trúc frame được miêu tả trong phần này hỗ trợ cả thông tin điều khiển, nó cần để thực hiện thủ tục DPA, giống như lưu lượng truyền tải. Một frame là 20 ms. Phần điều khiển sử dụng một bản kế hoạch được sắp đặt so le, trong một trạm cơ sở duy nhất tại một thời điểm, từ một nhóm của 4 trạm cơ sở gần kề, truyền thông tin cho DPA. Lưu lượng truyền tải, mặt khác, là được truyền trên nguồn di động đã được gán (“các kênh”) không có một bản kế hoạch nào được sắp đặt so le. Để thực thi sự sắp đặt so le 4 frame (80 ms) được nhóm như một “superframe”. Hiệu quả, đạt được một hệ số dùng lại của 4 cho thông tin điều khiển trong khi cho phép một nhân tố dùng lại của 1 đối với dung lượng truyền tải bằng cách sử dụng DPA, đó là, tất cả các kênh lưu lượng có thể được sử dụng mọi nơi. Một hệ số dùng lại của 4 và 3 angten dạng cung từ trong mỗi trạm cơ sở cung cấp phát hiện lỗi mở rộng đối với các kênh điều khiển, nhưng ngược lại sự tránh giao thoa dựa trên DPA với điều khiển được phép cung cấp chất lượng tốt cho kênh truyền. Cấu trúc đường xuống được chỉ rõ trong hình 13.10. Cấu trúc đường lên là tương tự nhưng các chức năng điều khiển là khác ở mức độ không đáng kể. Ở phần đầu của mỗi frame, kênh điều khiển cho cả đường lên và đường xuống thực hiện cùng nhau 4 thủ tục DPA, được miêu tả trong mục 13.4.4, theo thứ tự với một bản liệt kê so le được xác định trước giữa các trạm cơ sở gần kề. Đạt được một sự dùng lại phổ này của 4 trong miền thời gian. Một số phần trên kênh điều khiển được bao gồm để cho phép 3 sector để thực hiện DPA tại chu kỳ thời gian khác nhau, do đó đạt được nâng cao thêm SIR cho thông tin điều khiển. Cấu trúc frame này cho phép ước lượng SIR trên tất cả các phân luồng lưu lượng không sử dụng. Tín hiệu được mong muốn được ước lượng bởi độ dài tín hiệu nhận được từ 2 block OFDM được sử dụng cho trang, trong khi giao thoa có thể được ước lượng bởi việc đo 3 block của các tín hiệu hoa tiêu nhận được. Các kênh hoa tiêu được sinh ra bởi sự ánh xạ tất cả các nguồn di động hiện tại trong sử dụng lên trên các kênh phu hoa tiêu tương ứng. Sự sắp xếp OFDM có thể xử lí nhiều kênh nhỏ trong vĩ tuyến, nó cung cấp một kỹ thuật cho ước lượng SIR rất nhanh. Hơn thế nữa, khi một tổng của 528 kênh nhỏ có sẵn để ánh xạ 22 nguồn lớn và 176 nguồn nhỏ trên 3 khối OFDM, hiệu quả đa dạng có ý nghĩa đạt được để giảm lỗi đo Ước lượng SIR là so sánh ngược lại một ngưỡng được ghép và (ví dụ 10 dB trong ví dụ của chúng ta), vì vậy sự sở hữu kênh có thể được điều khiển để đạt được QoS tốt đối với người sử dụng nhận vào. Theo đó, thực thi đường xuống học được bởi các mô phỏng máy tính qui mô lớn. Chỉ những kết quả mô phỏng đường xuống được chỉ ra ở đây, khi quá trình truyền đường xuống yêu cầu một băng thông RF cao hơn và băng thông thông tin của nó yêu cầu trong các ứng dụng phổ biến (như là trình duyệt Web) cũng cao hơn. Mặc dù hiệu quả đường lên có thể bị giảm bởi sự xung đột, hiệu quả phổ đường xuống là nhân tố quyết định trong phát triển hệ thống. Mô hình mô phỏng Để mô tả đặc điểm thực thi DPA, một hệ thống của 36 trạm cơ sở trung bình trong một dạng hình lục giác được giả định, mỗi cái có 3 sector sử dụng độ rộng của góc lý tưởng và một tỉ lệ trước sau 20 dB. Angten di động được giả định là vô hướng. Trong mỗi sector, một radio cung cấp 22 nguồn để phân phối các gói lưu lượng đường xuống. Cùng kênh có thể được sử dụng trong các sector khác nhau của cùng trạm cơ sở miễn là SIR tại sự thu nhận DPA xử lý vượt quá 10 dB. Dựa trên cấu trúc frame đường xuống xem trong hình 13.10, 4 trạm cơ sở trong mỗi vùng dùng lại tạo sự thay đổi việc thực hiện thủ tục DPA và chu kỳ gán được dùng lại trong một mẫu cố định. Trường hợp nhiễu đồng kênh bị giới hạn được xem xét đó là nhiễu được bỏ qua trong mô phỏng. Trong mô hình truyền sóng, ước lượng trung bình nhận được giảm nguồn với khoảng cách d là d-4 và phân phối sự giảm âm dự trữ (shadow-fading) qui mô lớn là logarit chuẩn tắc viws một độ lệch chuẩn là 10 dB. Sự tắt dần Rayleigh (fadin Rayleigh) được bỏ qua trong gán kênh, trong trường hợp gần đúng nơi mà tính đa dang angten được sử dụng và trung bình đủ trong cả miền thời gian và tần số đạt được trong ước lượng nhiễu. Các trạm di động (MSs) được phân phối đều nhận các gói, nó được tạo ra từ mạng và đi đến các trạm cơ sở khác (BSs). Mô hình lưu lượng dịch vụ dữ liệu, được miêu tả trong [55], dựa trên những thống kê lưu lượng mạng diện rộng, nó trình bày một thuộc tính “self-similar (tự nhân bản)” khi tập hợp đa nguồn, được sử dụng để tạo ra các gói. Một nguồn di động (“channel”) là thống kê dồn kênh để phân phối gói cho các MS khác nhau. MSs được định vị công bằng tới nhiều kênh di động không được sử dụng càng tốt, được cung cấp mà SIR vượt quá 10 dB đối với các nguồn. Khi số các gói không kết thúc vượt quá số kênh được ghép, chúng được xếp hàng cho sự phân phối lần sau. Các kênh gán được lưu trữ cho cùng MS cho đến khi tất cả các gói được phân phối hoặc thuật toán DPA gán lại các kên di động trong superframe tiếp. ARQ được sử dụng, sự giả định hồi đáp hoàn hảo, để yêu cầu các trạm cơ sở cho sự truyền lại khi một packet (“word”) được nhận trong lỗi, nó được mô phỏng dựa trên một tốc độ lỗi từ (WER) so với đường cong SIR. Nếu một packet không thể có kết quả được phân phối trong 3s, nó có thể là kết quả của lưu lượng quá tải hoặc nhiễu quá mức, nó được bỏ qua từ hàng. Thông điệp điều khiển được giả định là không lỗi trong các khe điều khiển được chỉ rõ. Chúng ta xem xét 2 công nghệ nâng cao liên kết vô tuyến để học sự thực hiện PDA: (1) tạo chùm và (2) loại bỏ nhiễu. Cả tạo chùm và loại bỏ nhiễu sử dụng 2 angten thu với sai số bình phương trung bình tối thiểu (MMSE) tổ hợp để cải thiện SIR. Tạo chùm đường xuống được thực hiện ở BS sử dụng 4 angten truyền để tạo 4 chùm hẹp. Bằng cách sử dụng các chùm hẹp để phân phối các gói cho MSs, SIR được nâng cấp. Đối với việc tạo chùm, mỗi cung 1200 được chia thành 4 chùm 300 (với một tỉ số đằng trước so với đằng sau 20 dB và mẫu angten lý tưởng) và giả thiết là được làm mà một packet được phân phối sử dụng chùm mà sự che phủ MS mong muốn. Những kết quả thực hiện mô phỏng Hình 13.11 cho thấy toàn bộ xác suất trung bình của sự truyền lại như một chức năng của sự chiếm giữ. Với mục tiêu xác suất truyền lại 3-6%, khoảng 15-50% sự chiếm giữ trên vô tuyến trong mỗi sector là có khả năng với sự sắp xếp DPA. Kết quả này có ý nghĩa to lớn đối với hiệu quả được cung cấp bởi các hệ thống tế bào hiện tại. Khả năng giảm gói trung bình được chỉ rõ trong hình 13.12. Chú ý rằng cả sự loại trừ nhiễu và việc tạo chùm đường xuống có hiệu quả trong việc cải thiện khả năng truyền lại. Tuy nhiên, sự cải thiện trong khả năng giảm gói tin đối với giảm nhiễu là bị giới hạn đến một mức nào đó bởi vì sự giảm nhiễu là không được sử dụng trong gán SIR, nó được sử dụng cho điều khiển sự thu về. Đặc biệt, một vài gói bị trễ nếu SIR được gán trong thời gian gán nguồn không vượt quá 10 dB, mặc dù SIR có thể chấp nhận được với sự giảm nhiễu mà được thực hiện trong xử lý giải điều chế sau khi sự thu nạp được cấp. Dựa trên kết quả của hình 13.12, nó xuất hiện mà miền thực hiện hợp lý của sự chiếm chỗ khoảng 20-25% và 30-35% sự chiếm chỗ trên vô tuyến cho trường hợp có và không có sử dụng chùm, tương ứng. Dưới điều kiện này, sự giảm nhiễu hoặc sử dụng chùm có thể đạt được sự chấp nhận khả năng truyền lại, cung cấp QoS hiện tại tốt. Nếu sự nâng cao không được sử dụng, dung lượng truyền phải thấp hơn để đảm bảo thực hiện tốt. Khi cả các kỹ thuật được sử dụng, 3 sóng vô tuyến trong 3 sector có thể sử dụng 100% của các nguồn vô tuyến trong mỗi trạm cơ sở. Cuối cùng, hình 13.13 cho thấy rằng 2-3 Mbit/s có thể được phân phối đầy đủ bởi mỗi trạm cơ sở với độ trễ trung bình trên mức 60-120 ms. Chứng tỏ rằng OFDM và DPA được phối hợp cho phép hiệu quả phổ bề mặt không khí cho các dịch vụ băng thông rộng, ngay cả đối với môi trường macrocell, việc cung cấp bổ sung các dịch vụ tốc độ bít cao vượt xa hơn những gì mà hệ thống 3G có thể cung cấp. Dựa trên việc thực hiện cho ta thấy ở đây và sự lựa chọn thay thế mã hóa/ điều chế được thảo luận trong phần 13.3, nó là sự hợp lý để hi vọng rằng một sự điều chế cơ sở 8-PSK có thể phân phối 5 Mbit/s trong truy cập dữ liệu gói tốc độ tối đa. Kỹ thuật OFDM băng rộng được thảo luận ở đây có thể cung cấp tốc độ tối đa cao với sự thực hiện mạnh mà không đạt được trong các công nghệ thế hệ thứ 2 hoặc thế hệ thứ 3.Tuy nhiên, nó là công nghệ hoàn thiện ít nhất mà những yêu cầu nghiên cứu nhiều hơn và lực phát triển. Một tóm tắt của những thuộc tính đối với OFDM băng rộng và 2 công nghệ đầu được liệt kê trong hình 13.14. Sự tổ hợp một OFDM đường xuống tốc độ cao với hệ thống không dây 3G như EDGE hoặc WCDMA có lẽ hấp dẫn, việc cung cấp một sự sắp xếp truy cập không đối xứng và sự yêu cầu một phổ mới chỉ cho các đường xuống. Kết luận Sự phát triển nhanh của các thuê bao thoại không dây, sự phát triển của Internet, và sử dụng tăng của đề xuất các thiết bị máy tính di động mà truy cập Internet không dây sẽ phát triển trở thành một phần chính của truyền thông đường dài. Ngày nay, số lượng của các thêu bao dữ liệu không dây còn nhỏ, với hầu hết sự trở ngại ghê gớm tới sự chấp thuận người sử dụng là những giới hạn thực hiện của các dịch vụ và sản phẩm hiện tại, bao gồm thực hiện kết nối (tốc độ, biên độ, chất lượng dữ liệu); thực thi mạng (truy cập, phủ, hiệu quả phổ và chất lượng của dịch vụ); và giá. Các công nghệ truy cập dữ liệu gói không dây ban đầu cung cấp tốc độ truyền khoảng 10 Kbit/s trên những vùng rộng được kỳ vọng để mở ra hoặc thay thế với các công nghệ cung cấp tốc độ dữ liệu tối đa 40-144 Kbit/s với IS-136+, IS-95+ và công nghệ GPRS. Trong khoảng thời gian từ 2001 đến 2003, chỉ dẫn của dữ liệu tăng cường đối với hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động (GSM) sự phát triển (EDGE) và công nghệ đa truy cập phân chia gọi băng rộng (WCDMA) sẽ cung cấp tốc độ truy cập lên đến 384 Kbit/s. OFDM băng rộng được mong đợi để hỗ trợ tốc độ bít tối đa 2-5 Mbit/s trong môi trường tế bào lớn và nâng lên 10 Mbit/s trong môi trường vi tế bào. Chương 2: Các giao thức Internet trên Mạng không dây Tóm tắt Chúng ta sẽ thảo luận những vấn đề nảy sinh khi chuẩn các giao thức Internet được sử dụng trên các liên kết không dây, như là làm giảm thực thi giao thức điều khiển truyền (TCP) khi những lỗi mạng không dây được thể hiện như là những tổn hao sự tắc nghẽn. Chúng ta sử dụng biểu đồ nghiên cứu từ mạng cục bộ không dây thương mại và hệ thống điện thoại tế bào để minh họa những vấn đề đó. Sau đó, chúng ta nghiên cứu một số đường dẫn vào đã đề xuất để làm giảm nhiều vấn đề và kiểm tra tính ứng dụng của chúng. Cuối cùng, chúng ta nhìn vào tương lai của các hệ thống không dây và những yêu cầu mới mà chúng sẽ tạo nên cho các giao thức Internet và một số mục đích trạng thái đối với việc nâng cao giao thức và sự phát triển hơn nữa. Giới thiệu Internet được mở rộng sự đạt được của nó vượt các hệ thống viễn thông mới không lâu sau khi nó trở nên có sẵn, vì vậy nó không làm ngạc nhiên mà các hệ thống không dây đang tồn tại và phát triển là không ngoại lệ. Sự có mặt ở khắp nơi này là phần được thừa hưởng từ sự thiết kế của giao thức Internet (IP), nó dường như các liên kết không giống các mạng, cung cấp một giao diện chung cho các tầng giao thức cao hơn. Mặc dù thực tế mà các liên kết vệ tinh đã được sử dụng từ lâu trên Internet, trọng tâm của sự phát triển giao thức Internet là trên môi trường có dây, với tốc độ lỗi giảm và băng thông tăng của chúng. Việc hỗ trợ các dịch vụ đơn giản của IP qua môi trường với nhiều đặc tính tốt là truyền thẳng. Các nhân tố vật lý và kinh tế tạo ra các liên kết không dây để chúng tụt lại đằng sau các bộ phận lắp đặt có dây, nói chung sự trình bày tốc độ dữ liệu cao hơn và tốc độ dữ liệu thấp hơn. Từ khi các đặc tính vi phạm các giả thuyết phổ biến cho môi trường có dây, các giao thức tầng liên kết tinh vi và phức tạp hơn được sử dụng qua các liên kết không dây trong một thực nghiệm để cải thiện sự thực thi ở mạng và các tầng cao hơn. Một sự tiếp cận thông thường là giảm tỷ lệ lỗi ở sự sử dụng của tốc độ dữ liệu. Như IP có thể cung cấp bất cứ loại nào của giao thức tầng liên kết, các công nghệ này dấu các tính chất riêng của môi trường ở dưới mà không có sự thỏa hiệp tương ứng với các tầng cao hơn. Các ứng cử nổi bật cho sự bao gồm trong hướng chính của Internet là các hệ thống truyền thông không dây như Mạng tế bào và hệ thống điện thoại không dây (CT) và Mạng cục bộ không dây (WLANs). Thảo luận của chúng ta cũng nhắc đến hệ thống vệ tinh, nhưng đặc biệt trong trường hợp của liên kết vệ tinh địa tĩnh, sự truyền gặp trễ lớn là một sự cân nhắc mà chúng ta không nói đến ở đây. Các hệ thống không dây biểu diễn các yêu cầu mới, cũng như một sự kế thừa vận chuyển lỗi thay đổi nhanh chóng để tính di động và mặt đất sự tắc nghẽn và sự phản xạ. Hệ thống mạng vi tế bào trong sự cho phép bổ sung từ việc dừng truyền thông trong khi chuyển vị, khi các thiết bị di động di chuyển giữa các ô. Những khuyết điểm việc thực hiện của chúng khi sử dụng trên các Internet có thể đánh địa chỉ bằng một sự tổng hợp của các kỹ thuật cho sự nâng cao việc thực hiện của cả liên kết có dây và không dây, được thay đổi để đưa vào tài khoản các đặc tính duy nhất của chúng. Bài này thỏa luận chỉ rõ những vấn đề liên kết không dây và biểu diễn tính di động tới sự thực hiện giao thức Internet (phần 14.2), sự nghiên cứu các hướng tiếp cận để nâng cao sự thực hiện của chúng trên các liên kết (phần 14.3) và xem xét những yêu cầu hệ thống không dây tương lai và các ứng dụng sẽ có thể giới thiệu và làm thế nào để đánh địa chỉ chúng (phần 14.4) Các giao thức Internet và các liên kết không dây Các giao thức tầng giao vận Internet Các giao thức tầng giao vận nằm giữa các ứng dụng người dùng và mạng. Mặc dù chúng cung cấp các dịch vụ hướng người dùng, thiết kế chúng là dựa trên giả thuyết về các đặc tính mạng. Một sự lựa chọn được cung cấp bởi Internet là giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP), về bản chất một lớp mỏng qua giao thức IP. UDP cung cấp một dịch vụ phân phối thông điệp nỗ lực tối đa, không có bất cứ luồng nào, tắc nghẽn, hoặc điều khiển lỗi. Nhiều chức năng có thể được xây dựng trên đỉnh của nó, nếu cần thiết, bằng các giao thức hoặc các ứng dụng tầng cao hơn. Ngoài ra cung cấp truy cập trực tiếp đến IP, UDP cũng có lợi trong các ứng dụng mà truyền thông qua mạng cục bộ (LAN). Bởi vì LAN có dây thường cực kỳ đáng tin cậy và có nhiều băng thông có sẵn, chúng thiếu điều khiển lỗi và tắc nghẽn là không quan trọng. Ngay cả khi những liên kết không dây khoảng cách dài biểu diễn sự giảm tỷ lệ lỗi (tại mở rộng sử dụng của sợi quang), ghép kênh theo thống kê của sự tăng lưu lượng tải qua các liên kết diện rộng được thay thế các lỗi với tắc nghẽn như nhân tố suy giảm ưu thế trên Internet. Khi nhiều sự suy hao xảy ra, chứng tỏ rằng những cấp cao hơn của sự tắc nghẽn trong sự tăng trễ và cuối cùng mất packet, phương pháp sửa chữa tốt nhất là giảm sự cung cấp tải để làm rỗng các hàng đợi và lưu trữ lưu lượng để nó kéo dài tốc độ trung bình [8]. Giao thức điều khiển truyền (TCP) là giao thức tầng giao vận phổ biến khác được chọn để cung cấp trên Internet, và là giao thức phổ biến nhất, từ khi nó hỗ trợ nhiều chức năng bổ sung để so sánh với UDP. Nó cung cấp một dịch vụ luồng byte hướng kết nối mà sự xuất hiện của các ứng dụng tương tự để viết (đọc) từ (đến) một file theo tuần tự. TCP hỗ trợ sự thực thi tin cậy, điều khiển luồng và tắc nghẽn, và sự phân đoạn và ghép lại của dữ liệu người dùng. Các đoạn dữ liệu TCP được báo nhận bởi sự nhận hợp lệ. Khi những đoạn tới có một lỗ hổng trong chuỗi của chúng, sự báo nhận kép được tạo ra cho đoạn cuối cùng được nhận trong chuỗi. Sự suy giảm được phát hiện bởi bộ gửi hoặc bởi thời gian chờ đợi trong khi chờ một sự báo nhận, hoặc bởi một loạt bao hàm các sự báo nhận kép mà đoạn tiếp trong chuỗi đã mất trong sự vượt qua. Từ khi IP cung cấp một dịch vụ phân phối gói dữ liệu cuối đến cuối, TCP giống như một giao thức tầng liên kết Go-Back-N thay thế gói dữ liệu truyền của frame. Mặt khác, IP có thể cung cấp lại các gói dữ liệu, vì vậy TCP không thể giả định rằng toàn bộ các lỗ hổng trong chuỗi các số mất trung bình. Đó là tại sao TCP đợi cho đa báo nhận kép trước khi có tác dụng quyết định giả thiết rằng gói dữ liệu đã bị mất thực sự. Trong các chu kỳ của lưu lượng thấp hoặc khi các báo nhận bị mất, TCP phát hiện những sự tổn thất bởi sự hết hạn của bộ đếm thời gian. Từ khi Internet định tuyến là động, một giá trị thời gian chờ đối với sự truyền lại được ước lượng liên tục dựa trên thời gian khứ hồi lấy trung bình của cặp dữ liệu/nhận báo trước đó. Một ước lượng tốt là rất quan trọng: giá trị thời gian hết hạn lớn phục hồi trễ sau khi mất, trong khi những giá trị nhỏ có thể tạo thời gian hết hạn sớm và vì vậy sự truyền lại để xảy ra khi nhận báo bị trễ, thậm chí trong sự vắng mặt của tổn hao. Các phiên bản gần đây của TCP tạo giả thuyết rằng phần lớn của tổn thất nhận được là vì sự tắc nghẽn [8], do đó tổ hợp phát hiện tổn hao với phát hiện tắc nghẽn. Kết quả là, nguyên nhân tổn hao, một phần từ sự truyền lại, tốc độ truyền của TCP bị giảm tới một mức tối thiểu và sau đó giảm dần dần như để chứng minh mạng đối với tải cao nhất mà có thể được duy trì không có nguyên nhân tắc nghẽn. Từ khi tầng liên kết và tầng mạng không cung cấp bất kì sự chứng minh nào như là nguyên nhân của một suy hao đặc biệt, giả thuyết này không luôn đúng, nhưng nó đủ chính xác đối với những liên kết có dây tỷ lệ lỗi thấp. Để bảo vệ một phản ứng tới sự tắc nghẽn là miền tới hạn trong việc tránh che lấp sự tắc nghẽn trên Internet với những tải lưu lượng đã tăng [8]. Thực hiện giao thức qua một liên kết không dây đơn Giả thuyết tỷ lệ lỗi thấp, trong khi hợp lý đối với những liên kết có dây, có những kết quả tai hại cho liên kết không dây. Một miêu tả WLAN, WaveLAN, khi truyền các gói UDP với 1400 byte của tải trọng người dùng của một tốc độ dữ liệu 1.5 Mbit/s qua một khoảng cách 85-foot có một tỷ lệ lỗi frame (FER) trung bình 1.55%. Những lỗi thường được tạo thành nhóm trong sự tổn hao tắc nghẽn. Nhân tố chính ảnh hưởng FER là khoảng cách giữa các máy chủ và kích cỡ frame. Khoảng cách là áp đặt chung bởi môi trường thực hiện, nhưng kích cỡ frame có thể được giảm tối thiểu tỷ lệ lỗi. Giảm kích cỡ frame bằng 300 byte cho khoảng cách này (85 ft) cắt trong nữa FER đo được [11], nhìn thấy trong 2 cột đầu của bảng 14.1 (xem [11] cho kiểu trạng thái thứ 2 lỗi phản hồi chính xác hành vi của hệ thống). Bằng cách đóng gói mỗi đoạn UDP trong một gói dữ liệu IP và sau đó trong một khung WLAN, chúng ta có 48 byte của phần đầu và phần đuôi phí tổn điều khiển một đoạn, vì phí tổn điều khiển là phần trăm của tổng băng thông sử dụng tăng với các frame ngắn hơn, xem trong côt 3 của bảng 14.1. Để tìm kích thước frame mà năng suất dữ liệu lớn nhất, chúng ta có tổ hợp FER và phí tổn điều khiển frame đối với mỗi kích cỡ frame để được phần trăm của tổng băng thông đã sử dụng mà gồm có dữ liệu người dùng, xem cột thứ 4 của bảng 14.1. Trong trường hợp này, khi giảm kích thước frame giảm trong phần đầu hơn là cân bằng tỷ lệ trong nhóm của tốc độ dữ liệu thực. Lưu lượng dữ liệu ở tầng liên kết là lớn nhất với đoạn 1400 byte, xấp xỉ 95% của dung lượng liên kết sau khi chiết khấu tổn hao và tổng chi phí. Ví dụ, nếu chúng ta truyền 1400 byte đoạn dữ liệu hoặc 1448 khung dữ liệu Ethernet, tại một băng thông tối đa là 1.6 Mbit/s, FER là 0.0155 và nhân tố chi phí là 48/1448=0.03315. Lưu lượng dữ liệu sau đó là (1-0.0155)x(1-0.03315)x1.6=1.523 Mbit/s, khoảng 95% của 1.6 Mbit/s của băng thông đã sử dụng. TCP được kỳ vọng để đạt được dung lượng dữ liệu thấp hơn UDP, không chỉ vì nó bổ sung thêm 12 bytes của tổng phí trên đoạn dữ liệu (sự khác nhau giữa kích thước phần đầu UDP và TCP), nhưng cũng bởi vì lưu lượng nghịch đảo (các tin nhận báo) phải chia sẻ quảng bá WLAN trung bình với lưu lượng (dữ liệu) hồi đáp. Một mục đích thứ hai của chia sẻ liên kết là truyền có thể bị trễ do tắc nghẽn. Các phép đo của chúng ta cho biết rằng với WaveLAN những tắc nghẽn này có thể thỉnh thoảng không được phát hiện, vì thế việc tăng tỷ lệ lỗi hiện rõ ở các tầng cao hơn với lưu lượng (TCP) 2 chiều (Hình 14.1). Cũng chú ý rằng tính di động máy chủ làm tăng tốc độ lỗi cho WLAN này khoảng 30%, trong sự vắng mặt của sự chuyển vị. Các phép đo của một bộ truyền file TCP qua một liên kết WaveLAN đơn sử dụng 1400 đoạn dữ liệu được phát hiện mà lưu lượng đạt được chỉ là 1.25 Mbit/s trong 1.6 Mbit/s có sẵn trên liên kết, vì vậy, một sự giảm lưu lượng 22% là nguyên nhân bởi chỉ một tỷ lệ lỗi frame 1.55%. Đó là vì các thiết bị máy tránh tắc nghẽn TCP ban đầu mà giảm tốc độ truyền của nó, thậm chí mất không do tắc nghẽn. Chú ý rằng nếu lỗi đều được phân phối nhiều hơn là thành cụm, dung lượng sẽ là 1.51 Mbit/s, chỉ giảm 5.5% từ tỷ lệ danh nghĩa, từ khi TCP thực hiện sai với tổn hao thành cụm trong một cửa sổ truyền. Các liên kết tế bào tạo nhỏ hơn của băng thông danh nghĩa có sẵn của chúng đến người dùng, vì vậy 1-2% FER của chúng, khá lớn vì frame ngắn được sử dụng. Một liên kết IS-95 (tế bào CDMA) truyền ở tỷ lệ đầy đủ sử dụng kích thước cố định 172 bit frame dữ liệu, ngoài ra không bao gồm tổng phí tầng liên kết. Từ khi kích thước frame này là không đủ cho phần đầu TCP và IP, các đoạn tầng liên kết đóng gói dữ liệu IP vào trong nhiều frame. So sánh với WLAN trường hợp ở trên, coi một gói UDP với 1400 byte của tải trọng người dùng và 28 byte của phần đầu UDP/IP. Gói dữ liệu này sẽ được phân đoạn vào 68 frame, vì ở 1% FER khả năng có thể mà gói dữ liệ sẽ làm nó qua liên kết là 50.49%, trong khi ở 2% FER khả năng có thể này giảm xuống 25.31%, giả sử độc lập các lỗi frame. Ngay cả khi các lỗi được tương quan nhiều (sự truyền loạt), các kết quả FER trung bình cao trong tỷ lệ lỗi gói dữ liệu cao. Các lỗi frame truyền ít hơn các lỗi bít trong hệ thống CT bởi vì các bít dữ liệu từ nhiều frame được xen kẽ trước khi truyền. Sau khi khử xen kẽ ở thiết bị thu, sự truyền lỗi trải đều qua nhiều frame vì vậy thường được lồng mã hiệu chỉnh lỗi của mỗi frame có thể phục hồi nội dung của nó. Kỹ thuật này giảm FER và các lỗi frame ngẫu nhiên vì vậy để tránh giảm khả năng nói có thể nghe thấy được, nhưng nó có thể thêm trễ, như nhiều frame cần được nhận trước khi khử xen kẽ vf giải mã có thể thay thế. Ví dụ, frame phân phối trễ trong IS-95 là khoảng chừng 100 ms [9]. Giảm kích thước gói dữ liệu làm giảm FER tại việc sử dụng của việc tăng tổng chi phí phần đầu. Tuy nhiên, tổng chi phí TCP có thể giảm tới 3-5 byte trên một gói dữ liệu bởi sử dụng nén phần đầu, một kỹ thuật được tùy biến cho các liên kết chuỗi băng thông thấp. Sự tối ưu hóa chỉ khả thi đối với sự kết hợp TCP/IP. Từ khi hệ thống CT sử dụng tách các kênh đường lên và đường xuống, hồi đáp (dữ liệu) và nghịch đảo (tổng chi phí) lưu lượng không làm nhiễu như trong trường hợp WLAN. Đáng ngạc nhiên hơn sau đó, TCP cung cấp tiềm năng nhiều băng thông cho người sử dụng hơn UDP trong các liên kết CT là do sự nén phần đầu TCP. Giả sử sử dụng đầy đủ frame, 5 byte được nén các phần đầu TCP/IP, và 2% tỷ lệ lỗi frame, bảng 14.2 cho thấy phần trăm của băng thông thuộc tầng liên kết mà có sẵn cho dữ liệu người dùng. Thay đổi kích thước gói dữ liệu từ 4 đến 64 khung dữ liệu tầng liên kết (ví dụ 81-1371 byte dữ liệu), như đã thấy trong cột đầu tiên, và các lỗi độc lập là được giả thuyết cho tính đơn giản, với tỷ lệ lỗi gói dữ liệu thấy trong cột thứ 2. Các lỗi tự do là một giả thuyết bi quan, từ khi các lỗi được bó thành cụm sẽ làm ảnh hưởng một vài gói dữ liệu, nhưng nó là hợp lý trong khung cảnh của sự xen kẽ tầng vật lý. Trong tỷ lệ lỗi tăng với gói dữ liệu dài hơn, tổng chi phí TCP/IP không đổi trở thành một nhân tố nhỏ hơn của tổng băng thông, như thấy trong cột thứ 3. Lưu lượng ở đây là lớn nhất với 81 byte gói dữ liệu, khoảng 87% của khả năng liên kết, như tỷ lệ lỗi chiếm ưu thế tổng chi phí trong tính toán dung lượng. Ví dụ, khi truyền 81 byte đoạn dữ liệu đó là 86 byte gói dữ liệu, tỷ lệ lỗi là (1-0.984)=0.07763, khi 4 frame tầng liên kết được sử dụng, và nhân tố tổng chi phí của hệ thống là 8.6 Kbit/s (mỗi frame 171 bit mát 20 ms để truyền), lưu lượng dữ liệu là (1-0.07763)x(1-0.05814)x8.6=7.47 Kbit/s, nó khoảng 87% của băng thông được sử dụng. Chú ý , tuy nhiên giả thuyết lưu lương này phục hồi lỗi hoàn hảo (ví dụ TCP không bao giờ chờ cho một thời gian chờ và không bao giờ truyền lại đúng dữ liệu đã nhận), nó không phải trong trường hợp thực hành. Thực hiện giao thức qua đa liên kết Thảo luận có trước tập trung trên các đường được hợp thành của một liên kết không dây đơn. Khi nhiều liên kết không dây giao nhau, theo sự tích lũy các lỗi. Đây là trường hợp khi người dùng của tế bào riêng biệt hoặc các hệ thống WLAN truyền thông qua cơ sở hạ tầng có dây. Làm một giả thuyết rằng hành vi của 2 liên kết không dây là không tương quan với nhau, sự tích lũy tỷ lệ lỗi gói đối với 2 liên kết WaveLAN là 3.08%, trong khi đó đối với 2 liên kết tế bào là 14.92%, đối với trường hợp tốt nhất trong các bảng có trước (tải trọng 1400 byte UDP và 85 byte TCP, tương ứng). Tổn hao trung bình tăng hơn là thường đưa ra của các thuật toán tránh tắc nghẽn TCP. Việc giảm tốc độ truyền vì các lỗi rối đối với sự tắc nghẽn có hiệu quả của sử dụng không đúng liên kết không dây. Khi các liên kết tế bào thực hiện ở băng thông khoảng 10 Kbit/s giống như là ngưỡng của điểm cuối đến điểm cuối đường dẫn, sử dụng không đúng chúng có nghĩa là giảm thực hiện điểm cuối đến điểm cuối. Hơn nữa, các liên kết tế bào thường phục vụ một người dùng với vài kết nối giao vận, vì băng thông của chúng sẽ có vẻ như bị lãng phí, thậm chí người dùng thường để vào chương trình dựa trên (vật lý) thời gian kết nối. WLANs, mặc dù băng thông của chúng cao hơn, cũng giống như là ngưỡng của điểm cuối đến điểm cuối đường dẫn, nhưng xác định đủ người sử dụng trên sự chia sẻ trung bình, băng thông được giải phóng bởi một kết nối TCP có lẽ được hấp thu bởi loại khác. Vấn đề khác với đường dẫn đa chặng mà sự truyền lại TCP giao nhau đường dẫn từ bộ gửi tới liên kết không dây, ngay cả nếu chúng đã thực sự đạt tới sự thành công trước đó. Nếu một liên kết không dây đơn được xác định trên đường dẫn cuối của thiết bị thu, những sự truyền lại này lãng phí băng thông liên kết có dây và khôi phục trễ. Nếu nhiều hơn một liên kết là không dây, gói dữ liệu đươc truyền lại qua những liên kết không dây đó là đã cắt ngang thành công, sự giảm dung lượng quí (goodput). Kết quả được kết hợp của sự tổn hao không dây sai đối với tắc nghẽn và khôi phục điểm cuối đến điểm cuối là dễ thấy hơn trên những đường dẫn dài hơn mà sử dụng của sổ TCP lớn để giữ dữ liệu theo luồng qua mạng đến khi những sự báo nhận quay lại. Đó là bởi vì của sổ truyền TCP bị giảm sau khi sự hao tổn được phát hiện, việc dời điểm cuối đến điểm cuối đường dẫn không đúng mức cho đên khi cửa sổ phát triên lại đến kích thước thích hợp của nó, nó mất nhiều thời gian hơn đối với đường dẫn dài. Bất cứ khi nào sự cố suy hao nhiều trong một cửa sổ đơn (phù hợp hơn với của sổ lớn hơn), thực hiện TCP bị giảm nhiều hơn. Hình 14.2 và bảng 14.3 cho thấy sự thực hiện của TCP qua một chặng đơn (LAN) so với một đường dẫn mạng diện rộng (WAN) nhiều chặng (những kết quả được lấy từ [2], trong những nhóm tuyệt đối và như một phần trăm của băng thông danh nghĩa). Một kết thúc của đường dẫn trên một LAN không dây truyền 1400 byte frame với một FER khoảng 2.3%, một trạng thái nhỏ tồi hơn một trạng thái được miêu tả trong thảo luận trước. Những băng thông danh nghĩa được giữ trong sự vắng mặt của bất kỳ sự tắc nghẽn nào hoặc sự tổn hao liên kết không dây, trong khi số lương dung lượng TCP được dựa trên việc mô phỏng các lỗi sử dụng một kiểu lỗi độc lập đơn giản. Sự khác biệt giữa 2 TCP khác nhau là giao thức được cải tiến có thể lấy lại từ nhiều hơn một lỗi trong một chu kỳ khôi phục lỗi đơn. Kết quả là, trong môi trường lỗi cao của liên kết không dây, sự thay đổi được cải thệ đạt được dung lượng cao hơn và miêu tả sự khác nhau nhỏ hơn giữa trường hợp LAN và WAN. Trong tất cả các trường hợp, sự suy giảm dung lượng là tối thiểu 10 lần FER. Những nâng cao thực hiện cho các giao thức Internet Tiếp cận tầng giao vận Hầu hết công việc trên giao thức Internet thực hiện qua các liên kết không dây có trọng tâm trên TCP, từ khi nó là giao thức giao vận Internet phổ biến. Nguồn gốc nguyên nhân của các vấn đề được báo cáo là giả thuyết TCP mà tất cả sự tổn hao là vì sự tắc nghẽn, vì vậy sự phát hiện tổn hao kích hoạt các thủ tục tránh tắc nghẽn. Vì vậy, sự tổn hao thường xuyên thấy trên các hệ thống không dây, có hay không do các lỗi truyền thông hoặc dừng khi chuyển vị, nguyên nhân TCP sử dụng không đúng mức làm các liên kết không dây bị thiếu băng thông, giảm thực hiện điểm cuối đến điểm cuối đột ngột. Các đường dẫn dài hơn khôi phục trễ điểm cuối đến điểm cuối xa hơn việc tập hợp thực hiện các vấn đề đó. Một cách tiếp cận trực tiếp để tránh TCP thực hiện các vấn đề là để TCP điều chỉnh chính nó, từ khi nó là các giả thuyết TCP mà các vấn đề gây ra. Hơn nữa, là một giao thức điểm cuối đến điểm cuối, các yêu cầu chỉ 2 truyền thông ngang hàng để nâng cấp phần mềm của chúng để đưa đến sự thuận lợi của sự cải tiến. Sự giải quyết tùy thuộc vào nguyên nhân của sự hao tổn: sự chuyển vị hoặc các lỗi. Trong khi sự chuyển vị kết nối bị mất tạm thời, và nhiều lần một bộ đếm thời gian hết hiệu lực trước khi khôi phục có thể bắt đầu. Để tránh việc dừng truyền thông dài sau khi chuyển vị, một cách tiếp cận là đưa ra đúng sự truyền lại nhanh chóng sau khi một chuyển vị hoàn thành, thay vào đó sau một thời gian chờ. Những yêu cầu này phát tín hiệu để thông báo co tầng giao vận về sự hoàn thành chuyển vị [6]. Việc gọi ra đầy đủ các thủ tục phục hồi tắc nghẽn sau một chuyển vị đến khi giảm lưu lượng, vì một sự cố gắng thay đổi sự sắp xếp để phát hiện để phát hiện có tổn hao hay không là vì tính di động hoặc sự tắc nghẽn bằng cách khai thác những gợi ý tính di động từ các tầng thấp hơn [10]. Nếu tổn hao đã được phân loại như do tính di động, chỉ sự bắt đầu chậm được gọi ra, việc giảm thời gian khôi phục. Không giống như chuyển vị, nơi một số thủ tục tránh tắc nghẽn cần để chứng minh trạng thái của liên kết mới, với sự tổn hao do các lỗi chúng ta nên bỏ qua sự tắc nghẽn tránh hoàn thành. Một cách tiếp cận để cải thiện phục hồi lỗi là tác các kết nối TCP tại các điểm chốt xoay, là là các định tuyến này trên đường dẫn đó được kết nối tới cả kết nối không dây và có dây (gián tiếp TCP; xem hình 14.3). Một phiên bản ICP thực thi qua mỗi phần có dây, trong khi phiên bản TCP khác hoặc một giao thức tầng giao vận mục đích đặc biệt thực thi qua mỗi phần không dây [1,14]. Những đoạn này khắc phục bởi một phần mềm agent ở mỗi điểm chốt xoay mà cũng thông dịch giữa các giao thức khác nhau, nếu được yêu cầu. Kết quả là, sự tổn hao ở các đoạn không dây không truy vấn khôi phục điểm cuối đến điểm cuối. Khi TCP được sử dụng qua các đoạn không dây, nó có thể phục hồi nhanh vì bao gồm các đường dẫn ngắn. Sự lựa chọn, một giao thức giao vận với các kỹ thuật móc phù hợp hơn (như là lựa chọn lặp) có thể cải tiến thực hiện [14]. Viễn cảnh lý tưởng cho cách tiếp cận này là một đường dẫn với các điểm kết thúc không dây, nơi các điểm chốt xoay là các bộ định tuyến kết nối mạng không dây với Internet. Chỉ các điểm chốt xoay và các máy chủ không dây cần nâng cấp phần mềm. Sự chuyển vị trong sự sắp xếp thay đổi điểm kết thúc nhưng không điểm chốt xoay, vì vậy các agent tại chốt xoay có thể thiết lập những kết nối mới như cần và tăng tốc độ khôi phục sau một chuyển vị. Đối với UDP, các gói dữ liệu bị mất trong quá trình truyền dừng lại có thể được truyền lại khi kết nối được thiết lập lại, như trong M-UDP [4]. Đối với TCP, agent chốt xoay có thể làm tắc bộ gửi từ xa bằng cách giảm cửa sổ quảng cáo về zero, như M-TCP [5]. Lý do bộ nhận bắt đầu phương thức tiếp tục, trong khi nó chứng minh một cách định kỳ của sổ của bộ nhận trong khi tất cả các bộ đếm thời gian chưa đến khi bị đóng băng. Tuy nhiên, độ co cửa sổ quảng cáo vi phạm đường dẫn hướng TCP. Sự điều chỉnh TCP không phải là giải pháp tốt. Sự sắp xếp mà giao dịch với các vấn đề chuyển vị thay đổi tầng giao vận chỉ ở những điểm kết thúc, nhưng chúng vẫn phải đối mặt với chất lượng đường truyền thấp do lỗi mạng không dây. Để phát hiện sự chuyển vị, sự ghép tương tác được đưa ra giữa các tầng để giải quyết một vấn đề tách ra và khoanh vùng, với sự cải tiến mà chỉ thích hợp với TCP. Tách (hoặc gián tiếp) TCP có thể xử lý được với cả tính linh động và các lỗi liên kết, nhưng chúng yêu cầu sự thay đổi cả ở các điểm kết thúc và ở các điểm chốt xoay, cuối cùng nói chung là ngoài khả năng kiểm soát người dùng. Các giao thức giao vận mới tương thích với TCP cần để thực hiện tối đa qua các đoạn không dây, mặc dù ý tưởng tách kết nối là có thể ứng dụng được với bất kỳ giao thức này. Các agent tại các điểm chốt xoay là phức tạp: chúng phải thông dịch ngữ nghĩa và đồng bộ hóa các kết nối mặc dù các lỗi và ngừng sự truyền thông. Sự thực hiện là đáng ngờ đối với các đoạn không dây không ở điểm cuối đường dẫn hoặc đối với các đoạn không dây đa liên kết. Cuối cùng, các ngữ nghĩa điểm cuối đến điểm cuối của tầng giao vận có thể bị lỗi, vì các ứng dụng đó cần điểm cuối đến điểm cuối có độ tin cậy cao phải sử dụng thêm các giao thức trên TCP. Ngay cả khi xấu nhất, các ứng dụng không biết rằng các ngữ nghĩa điểm cuối đến điểm cuối bị lỗi. Các cách tiếp cận dưới tầng giao vận Sự lựa chọn chính để biến đổi TCP hoặc các giao thức điểm cuối đến điểm cuối là để biến đổi giao thức tầng liên kết mà sử dụng qua liên kết không dây vì vậy để dấu những tổn thất sử dụng các kỹ thuật khôi phục cục bộ. Các hệ thống CT cung cấp các giao thức liên kết vô tuyến (RLPs) không trong suốt mà nâng cao khả năng liên kết, là thêm một số chức năng tầng liên kết để IP quan tâm khôi phục cục bộ [3]. Gói dữ liệu IP mang dữ liệu TCP được đệm ở các máy chủ mà truyền chúng qua các liên kết không dây, và được truyền lại nếu chúng không nhận được trong một chu kỳ thời gian ngắn hoặc nhiều tin báo nhận đối với dữ liệu trước nhận được. Mô-đun khôi phục lỗi cục bộ dò tìm trên tất cả các gói dữ liệu IP để tập hợp dữ liệu TCP và thông tin báo nhận. Bộ đệm dữ liệu TCP đó cần để truyền lại được chèn vào dòng dữ liệu trong suốt tới các thiết bị nhận. Bằng tác dụng đòn bẩy đang tồn tại các thông điệp TCP, dò tìm TCP (xem hình 14.4) tránh thêm điều khiển sự tích hợp sự thay đổi và sự đơn giản với TCP. Theo quan niệm, đó là một kỹ thuật tầng liên kết, như nó bao gồm phục hồi lỗi liên kết đơn. Thật là hấp dẫn, sử dụng các tin báo nhận TCP để hồi đáp, bên cạnh việc vi phạm tác dụng đòn bẩy giao thức, vì hướng tiếp cận để làm chỉ trong máy chủ không dây theo hướng trực tiếp. Trong sự trực tiếp này, các tin báo nhận TCP nhận được tại các điểm kết thúc có dây chỉ sau một chặng trễ, và sự truyền lại có thể làm trước khi bộ đếm thời gian hết hạn ở điểm kết thúc khác của điểm cuối đến điểm cuối đường dẫn. Trong hướng lưu trữ, các tin báo nhận TCP được quay lại sau độ trễ khứ hồi đối với toàn bộ đường dẫn được trải qua gần nhất, vì máy chủ không dây không thể truyền lại những đoạn bị mất đủ sớm. Để tạo hiệu quả truyền lại trong hướng đó, thay đổi điều khiển cục bộ là cần (như được yêu cầu bởi lớp giao thức). Đó cũng là trường hợp đối với các liên kết không dây mà không ở biên của điểm cuối đến điểm cuối các đường dẫn, ở đó cả các phía cần thay đổi điều khiển tầng liên kết để sự truyền lại ban đầu trên thời gian. Nói chung, sự sắp xếp phục hồi cục bộ thực hiện tốt hơn sự sắp xếp tầng giao vận tách biệt dưới các lỗi liên kết không dây [2]. Việc tránh sự xâm hại của ngữ nghĩa tầng giao vận đến ở giá của sự sắp lớp giao thức lỗi, tuy nhiên. Những sự thuận lợi của TCP và sự kết nối tầng liên kết là giảm tổng chi phí tầng liên kết và tránh xung đột giữa cục bộ và sự truyền lại TCP [7], nhưng sự sắp xếp có thể yêu cầu sự thay đổi, mỗi khi TCP thay đổi, và không làm việc đối với các giao thức khác. RLPs hệ thống CT trên hướng khác, tránh những lỗi phân lớp, nhưng chạy sự mạo hiểm của việc truyền lại dữ liệu mà tầng giao vận sẽ truyền lại bằng mọi cách, do đó cách tiếp cận của IS-95 RLP của khôi phục bị giới hạn [9]. Sự sắp xếp tầng liên kết nói chung có thuận lợi trên sự sắp xếp điểm cuối đến điểm cuối của công việc ở mức cục bộ, với hiểu biết ban đầu của môi trường cơ sở và độ trễ khứ hồi mà cho phép khôi phục nhanh, mặc dù chúng không thể giải quyết với sự chuyển vị ở nhiều liên kết liên quan. Vấn đề là làm thế nào để nâng cao liên kết nằm dưới không khai thác trong cách của các tầng cao hơn. Mục đích là cung cấp sự khôi phục thích hợp để tác vụ dễ dàng của chuyển giao tin cậy và để cho phép sự thực thi hiện thực của sử chuyển giao không tin cậy, mà chỉ giả thuyết tổn hao ít. Thậm chí các nhà cung cấp cung cấp các giao thức tầng liên kết được tinh chỉnh với các thiết bị của chúng, nó rất khó để thiết kế một giao thức đơn mà có thể cung cấp cho sự cần thiết của nhiều ứng dụng và các tầng liên kết hiện tại và tương lai. Tương lai: Những thách thức và thời cơ Sự phát triển hệ thống mạng không dây Một trong những đặc tích hấp dẫn nhất của các hệ thống không dây là chúng có thể di động. Hệ thống mạng tế bào cho phép chia sẻ hiệu quả của phổ tần số qua việc dùng lại và cung cấp tính di động của mạng diện rộng với những yêu cầu nguồn hợp lý. Vì mỗi ô được kết nối với các mạng khác qua trạm cơ sở của chính nó, tính di động giữa các ô bao hàm một sự cần thiết đối với các chuyển vị của các thiết bị di động giữa các trạm cơ sở. Nguyên nhân những sự chuyển vị đó dừng lại trong sự truyền thông trong khi các thiết bị di động hoàn chỉnh các thay đổi trạm cơ sở. Khi tỷ lệ dữ liệu bị mất trong khi chuyển vị, các giao thức Internet tin cậy như TCP có thể thâm nhập vào những sai lầm của chúng đối với tắc nghẽn [6]; đó là trường hợp thậm chí chúng không bị mất thật nhưng chỉ bị trễ. Một số hệ thống mạng tế bào tương lai được mong đợi để sử dụng các ô nhỏ hơn (picocells) để cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn và hỗ trợ nhiều người dùng hơn tại cùng một thời gian. Picocells, để cho vùng nhỏ hơn của chúng, sẽ yêu cầu một mạng lưới dày đặc của các trạm cơ sở. Vì vậy, các hệ thống mạng tế bào hiện tại với các ô kích thước chuẩn sẽ vẫn cung cấp phủ trong các vùng với vài người dùng, trong khi các vùng phân bố thưa thớt mà không chứng thực giá của một cơ sở hạ tầng mạng tế bào mặt đất sẽ bị phủ bởi các hệ thống vệ tinh. Vùng lớn dưới một chùm vệ tinh sẽ sau dạng một macrocell. Trong chuyển vị các hệ thống vệ tinh quỹ đạo thấp sẽ vẫn sảy ra sự cố, nhưng hầu như do vệ tinh xa hơn sự chuyển động người sử dụng. Điều này sẽ gây ra một cấu trúc tế bào phân cấp, như được mô tả trong hình 14.5. Các ô cấp độ cao hơn bị phủ trong các vùng với (có lẽ) nhiều người sử dụng hơn bởi nhiều ô cấp độ thấp hơn. Người dùng có thể sử dụng hệ thống băng thông cao nhất có sẵn trong mỗi vị trí và chuyển từ ô tới ô trong cùng hệ thống (việc thực hiện chuyển vị theo chiều ngang, như trong các hệ thống mạng tế bào đang tồn tại) hoặc từ một hệ thống tới hệ thống khác (thực hiện chuyển vị theo chiều dọc kiểu mới), tùy thuộc vào vùng phủ. Các hệ thống phân cấp sẽ yêu cầu chúng ta với việc thêm các vấn đề phát sinh mềm. Trong các picocell, tần số mềm sẽ tần số chuyển vùng sẽ tăng, và từ đó băng thông trên mỗi người dùng sẽ cao hơn, nhiều dữ liệu tiềm ẩn sẽ bị mất trong sự chuyển vùng, thúc đẩy mạnh mẽ cho sự chuyển vùng nhanh và nhanh hơn nữa, khôi phục được định vị. Song song, khi các chuyển vùng là có thế giữa các công nghệ khác nhau, các sự kết nối sẽ hướng về 2 mức của độ biến đổi thực hiện liên kết. Đầu tiên, sự biến đổi thực hiện ngắn hạn sẽ do thay đổi môi trường giống như sự giảm âm (fading), trong cùng phương pháp như ngày nay, với những chi tiết tùy thuộc vào công nghệ được sử dụng tại mỗi kết nối. Sự tương thích tới sự biến đổi các liên kết đặc biệt đó là dễ dàng hơn tại chỗ, tại tầng liên kết, nơi mà những tính chất đặc trưng của mỗi môi trường đã biết. Thứ 2, sự biến đổi thực hiện trung hạn sẽ do sự chuyển đổi giữa các công nghệ khác nhau (picocellular, cellura, và macrocellular). Những chuyển đổi này sẽ thay đổi đột ngột các thông số thực hiện của phần không dây của điểm đầu tới điểm kết thúc đường dẫn, nhưng mỗi loại của liên kết sẽ có các đặc trưng của chính nó. Sự thích ứng để những sự thay đổi là chắc chắn chỉ có thể thực hiện được ở một điểm cuối đến điểm cuối của tầng. Khi đó sự chuyển đổi diễn ra giữa 2 liên kết riêng biệt, được giải quyết với sự ngừng chuyển đổi không là nhiện vụ cục bộ, mặc dù tầng liên kết có thể giúp bởi việc cung cấp thông tin tới các tầng cao hơn, ví dụ, những sự thông báo của sự chuyển đổi và không kết nối hoặc những tính chất liên kết hiện tại sau một sự chuyển dịch theo phương thẳng. Những hệ thống minh họa những vấn đền giống nhau như thế nào (chuyển dịch theo phương nằm ngang và phương thẳng) với các tham số khác nhau có thể được xử lý tốt nhất ở các tầng riêng biệt. Những mục đích của sự phát triển giao thức Nếu chúng ta kiểm tra những vấn đề thực hiện của các giao thức hiện tại và những khuyết điểm của những sự cải tiến được dự kiến đối với các liên kết không dây, một vài mục đích đối với nghiên cứu xuất hiện trước đó. Việc che dấu những lỗi không dây với RLPs không trong suốt là không tương xứng đối với tất cả các loại của các giao thức và ứng dụng vận chuyển. Ví dụ, các ứng dụng UDP dựa trên thời gian thực thường thích gửi những gói mới hơn là truyền lại một gói cũ. Tương tự, sự thay đổi tầng giao vận, mặc dù sử dụng kỹ thuật thích hợp nhất đối với bất kỳ giao thức giao vận nào, là giao thức đặc biệt và không dễ mở rộng để phân cấp các hệ thống mạng tế bào. Do đó chúng ta cần một hướng đa giao thức để nâng cao liên kết không dây. Trong khi các vấn đề tính di động không thể giải quyết ở tầng liên kết (phạm vi của nó là những liên kết riêng biệt), sự tổn hao liên kết không dây có thể được khôi phục lại có hiệu quả từ việc sử dụng các kỹ thuật cục bộ [2]. Bên cạnh việc xử lý sự chuyển dịch dừng lại, các tầng cao hơn sẽ phải làm tương thích những biến đổi liên kết trung hạn do sự chuyển dịch (theo phương ngang) đến các mạng khác trong các hệ thống mạng tế bào. Vì vậy chúng ta cần giải quyết với mỗi vấn đề liên kết không dây ở tâng tương ứng. Khi các ứng dụng có những yêu cầu thay đổi, nhiều tầng giao vận cần được hỗ trợ trên Internet mà không có lo lắng về những chi tiết của mỗi liên kết đặc biệt. Việc tách các giao thức tầng giao vận từ những tính chất riêng của liên kết có thể đạt được bởi các giao thức tầng liên kết mà hỗ trợ linh hoạt và các dịch vụ nói chung thích hơn các giao thức giao vận đặc biệt. Vì vậy giao thức phân lớp và tách nên được tuân thủ trong suốt quá trình thiết kế. Sự phát triển của các liên kết không dây sẽ thúc đẩy nhiều giao thức hiện tại để xem lại những giả thuyết thiết kế của họ và thay đổi các kỹ thuật của họ. Các giao thức mới có thể cũng xuất hiện mà có thể linh hoạt hơn trong việc giải quyết với các liên kết không dây và tính di động, bằng các kỹ thuật khai thác khả năng tương thức. Nhiều giao thức sẽ có khả năng khai thác nâng cao các dịch vụ tầng liên kết để cung cấp tính năng nâng cao cho những người dùng sở hữu chúng. Do đó, các giao thức tầng thấp hơn cần cân nhắc trước sự cần thiết của tầng cao hơn. Trong tầm nhìn của chúng ta, không có cách tiếp cận tầng liên kết mà cũng không có cách tiếp cận tầng giao vận là đầy đủ bởi chính chúng để giải quyết những vấn đề có mặt ở đây. Trong khi các giao thức giao vận là được biết nhiều hơn những yêu cầu ứng dụng điểm cuối đến điểm cuối, các giao thức liên kết là được định vị tốt hơn để điều khiển giải quyết cục bộ trong một phương pháp nhanh và trong suốt. Một tầng liên kết điều khiển các vấn đề liên kết đặc biệt, như các lỗi không dây, tách các tầng cao hơn từ những tính chất riêng biệt và sự phát triển tầng vật lý, sự tương thích các kỹ thuật của nó để các điều kiện phổ biến. Hiểu biết riêng về các thuộc tính liên kết đặc biệt, bao gồm các trạng thái phần cứng thực tại, cũng cho phép tầng liên kết để thông tin với các tầng cao hơn của những sự kiện đáng chú ý (ví dụ: chuyển dịch) và metric thực hiện của một liên kết, vì vậy chúng có thể làm cho tương thích theo các kỹ thuật của họ. Ví dụ, trong hiệ điều hành Linux chúng ta có thể dùng các file giả thiết bị để xuất cảng các metric thực hiện và các tín hiệu phần mềm cho các thông báo sự kiện. Sự lan truyền hướng lên của thông tin thông qua ngăn xếp giao thức có thể vì dễ giới thiệu của các giao thức có nhiều khả năng tương thích và linh hoạt hơn ở mỗi tầng. Mặt khác, mỗi giao thức tầng cao hơn sẽ giống như sự nâng cao khác để liên kết thô được cung cấp bởi tầng liên kết. Thay vì cung cấp một giao thức khác cho mỗi loại của dịch vụ, một tầng liên kết đơn có thể hỗ trợ nhiều dịch vụ mà sự cung cấp tới các yêu cầu và sự cần thiết khác nhau, tất cả sự chia sẻ liên kết đồng thời [12]. Sự lựa chọn giữa nhiều dịch vụ yêu cầu sự lan truyền của thông tin thêm vào giảm qua ngăn xếp giao thức. Chúng ta vì tán thành một cách tiếp cận hợp lực hơn giữa các tầng, ở đó đặc điểm chung điểm cuối đến điểm cuối của những yêu cầu là được hỗ trợ bởi các kỹ thuật khách hàng cục bộ. Chúng ta tin rằng việc tạo những giao diện giữa các tầng giao thức phong phú hơn trong nội dung thông tin có thể được mở đường cho những giao thức Internet tương lai thực hiện thông minh hơn và tốt hơn. Tổng kết Chúng ta đã trình bày các vấn đề thực hiện được phủ bởi các giao thức Internet khi được triển khai qua các mạng không dây. Chúng ta cũng đã thảo luận sự thực hiện hiện tại nâng cao để đánh địa chỉ những khuyết điểm của những cách tiếp cận hiện tại và những yêu cầu mới bị áp đặt bởi các hệ thống đang phát triển. Nói chung, chúng ta tin rằng sự hợp tác và sự truyền thông tốt nhất giữa các tầng giao thức là những yêu cầu chính cho việc cải tiến giao thức Internet thực hiện trong tương lai. Kết luận Với mục tiêu là nghiên cứu, tìm hiểu về các giao thức và các phương thức truy cập dữ liệu gói trong mạng không dây băng thông rộng, qua nghiên cứu, phân tích và đánh giá nội dung tìm hiểu có thể rút ra những kết luận như sau: Các công nghệ truy cập dữ liệu gói không dây ban đầu cung cấp tốc độ truyền khoảng 10 Kbit/s trên những vùng rộng được kỳ vọng để mở ra hoặc thay thế với các công nghệ cung cấp tốc độ dữ liệu tối đa 40-144 Kbit/s với IS-136+, IS-95+ và công nghệ GPRS. Trong khoảng thời gian từ 2001 đến 2003, chỉ dẫn của dữ liệu tăng cường đối với hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động (GSM) sự phát triển (EDGE) và công nghệ đa truy cập phân chia mã băng rộng (WCDMA) sẽ cung cấp tốc độ truy cập lên đến 384 Kbit/s. OFDM băng rộng được mong đợi để hỗ trợ tốc độ bít tối đa 2-5 Mbit/s trong môi trường tế bào lớn và nâng lên 10 Mbit/s trong môi trường vi tế bào. Với kiến thức đã học được ở trường và sự cố gắng tìm hiểu thêm, em đã hoàn thành đề tài “Tìm hiểu các giao thức và phương thức truy cập dữ liệu gói trong mạng không dây băng rộng”. Em mong muốn được mang những kiến thức đã thu được để tham gia vào triển khai các hệ thống truy nhập trong mạng không dây băng rộng ở Việt Nam. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, Ths. Lê Anh Tú đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đề tài thực tập. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hảo

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTìm hiểu về các giao thức và phương thức truy cập dữ liệu gói trong mạng không dây băng thông rộng.doc