DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
1G
The First Generation
Hệ thống di ñộng thế hệ một
2G
The Second Generation
Hệ thống di ñộng thế hệ hai
3G
The Third Generation
Hệ thống di ñộng thế hệ ba
3GPP
Third Generation Partnership
Project
ðề án ñối tác thế hệ thứ 3
A
ACL
Access Control List
Danh sách ñiều khiển truy nhập
ADS
Application Domain Security
An ninh miền ứng dụng
AES
Advantage Encryption Standard
Tiêu chuẩn mật mã hóa tiên tiến
AH
Authentication Header
Tiêu ñề nhận thực
AKA
Authentication and Key Agreement Nhận thực và thỏa thuận khóa
AMF
Authentication Management Field Trường quản lý nhận thực
AMPS
Advanced Mobile Phone System
ATM
Asynchronous Transfer Mode
AuC
Authentication Center
Trung tâm nhận thực
AUTN
Authentication Token
Thẻ nhận thực mạng
AV
Authentication Vector
Vec-tơ nhận thực
Hệ thống ñiện thoại tiên tiến
Phương thức truyền bất ñối xứng
B
BG
Border Gateway
Cổng biên giới
BICC
Bearer Independent Call Control
ðiều khiển cuộc gọi ñộc lập
kênh mang
BTS
Base Transceiver Station
Trạm thu phát gốc
1
C
CA
Certificate Authority
Thẩm quyền chứng nhận
CK
Cirphering Key
Khóa mật mã
CN
Core Network
Mạng lõi
CRL
Certificate Revocation List
Danh sách hủy chứng nhận
CRNC
Control RNC
RNC ñiều khiển
CS
Circuit Switching
Chuyển mạch kênh
CSCF
Connection State Control Function Chức năng ñiều khiển trạng thái
kết nối
D
DES
Data Encryption Standard
Tiêu chuẩn mật mã háo số liệu
DNS
Domain Name System
Hệ thống tên miền
DRNC
Drifting RNC
RNC trôi
E
ECC
Elliptic Curve Cryptography
Một loại giải thuật mật mã hóa
EIR
Equipment Identify Register
Thanh ghi nhận thực thiết bị
ESP
Encapsulation Security Payload
Tải tin an ninh ñóng bao
F
FDD
Frequency Division Duplexing
Song công phân chia theo tần số
FDM
Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số
G
GGSN
Gate GPRS Support Node
Nút hỗ trợ GPRS cổng
GMSC
Gate-MSC
MSC cổng
GPS
Global Positioning System
Hệ thống ñịnh vị toàn cầu
2
GSM
Global System for Mobile
Hệ thống thông tin di ñộng toàn cầu
Communication
GTP
GPRS Tunnel Protocol
Giao thức ñường hầm GPRS
H
HE
Home Environment
Môi trường nhà
HLR
Home Location Register
Thanh ghi ñịnh vị thường trú
HSS
Home Subscriber Server
Server thuê bao tại nhà
I
I-CSCF
Interrogating CSCF
CSCF hỏi
IETF
Internet Engineering Task Force
Nhóm ñặc trách Internet
IK
Integrity Key
Khóa toàn vẹn
IKE
Internet Key Exchange
Trao ñổi khóa Internet
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IPsec
IP Security
An ninh IP
ISDN
Integrated Sevices Digital Network
ISIM
IMS Subscriber Identify Module
Mô dun nhận dạng thuê bao IMS
ISIM
Internet Services Multimedia
Mô dun nhận dạng dịch vụ ña
Identity Module
ITU
Mạng số tích hợp ña dịch vụ
phương tiện Internet
International Telecommunication Liên minh viễn thông quốc
Union
K
K
Master Key
Khóa chủ
KS
Key Stream
Luồng khóa
3
L
LA
Local Area
Vùng ñịnh vị
M
MAC
Message Authentication Code
Mã nhận thực bản tin
MAC-A
MAC- Authentication
Mã nhận thực bản tin dành cho
MAC-I
MAC-Integrity
MAC dành cho toàn vẹn
MACsec
MAC Security
An ninh MAP
MD
Message Degest
Tóm tắt bản tin
ME
Mobile Equipment
Thiết bị di ñộng
nhận thực
MEGACO Media Gateway Controller
MGCF
Bộ ñiều khiển cổng phương tiện
Media Gateway Control Function Chức năng ñiều khiển cổng các
phương tiện
MGW
Media Gateway
Cổng phương tiện
MIP
Mobile Internet Procol
Giao thức Internet di ñộng
MRF
Multimedia Resource Function
Chức năng tài nguyên ña phương
MS
Mobile Station
Trạm di ñộng
MSC
Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch
tiện
vụ di ñộng
N
NAI
Network Access Identify
Nhận dạng truy nhập mạng
NAS
Network Access Security
An ninh truy nhập mạng
4
NDS
Network Domain Security
An ninh miền mạng
NMT
Nordic Mobile Telephone System Hệ thống ñiện thoại di ñộng Bắc
Âu
P
PCM
Pulse Code Modulation
ðiều chế xung mã
P-CSCF
Proxy CSCF
CSCF ủy thác
PDP
Packet Data Protocol
Giao thức Dứ liệu gói
PIN
Personal Identification Number
Số nhận dạng cá nhân
PKI
Public Key Infrastructure
Hạ tầng khóa công khai
PLMN
Public Land Mobile Network
Mạng di ñộng công cộng mặt ñất
PS
Packet Switching
Chuyển mạch gói
PSTN
Public Switched Telephone
Mạng ñiện thoại chuyền mạch
công cộng
Network
Q
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ của nhà cung
cấp
R
RSGW
Roaming Signalling Gateway
Cổng báo hiệu chuyển mạng
RTP
Real Time Transport Protocol
Giao thức truyền tải thời gian
thực
S
S-CSCF
Serving CSCF
CSCF phục vụ
SDP
Session Description Protocol
Giao thức miêu tả phiên
SGSN
Serving GPRS Support Node
5
Nút bỗ trợ GPRS phục vụ
SHA
Security Hash Algorithm
Thuật toán làm rối an ninh
SIP
Session Initiation Protocol
Giao thức khởi tạo phiên
SMR
Special Mobile Radio
Vô tuyến di ñộng ñặc biệt
SQN
Sequence Number
Số trình tự
SRES
Signed RESponse
Trả lời ñược ký
SRNC
Serving RNC
RNC phục vụ
SS7GW
Signaling System No.7 Gateway
Cổng hệ thống báo hiệu số 7
SSL
Secure Sockets Layer
Lớp các ổ cắm an ninh
T
TACS
Total Access Communications
toàn bộ
Systems
TDD
Hệ thống truyền thông truy nhập
Time Division Duplexing
Song công phân chia theo thời
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TDM
gian
TE
Terminal Equipment
Thiết bị ñầu cuối
TLS
Transport Layer Security
An ninh lớp truyền tải
TMSI
Temporary Mobile Subscriber
Nhận dạng di ñộng tạm thời
Identity
TSGW
Transport Signalling Gateway
Cổng báo hiệu truyền tải
U
UA
User Agent
Tác nhân người sử dụng
UAC
UA Client
UA khách
UAS
UA Server
UA chủ
6
UDS
User Domain Security
An ninh miền người sử dụng
UE
User Equipment
Thiết bị người sử dụng
UEA
UMTS Encryption Algorithm
Giải thuật mật mã
UMTS UIA
UMTS Integrity Algorithm
Giải
thuật toàn vẹn UMTS
UICC
UMTS IC Card
Thẻ vi mạch UMTS
UMTS
Univesal Mobile
Hệ thống viến thông di ñộng toàn
Telecommunication System
URI
Unified Resource Identifier
USIM
UMTS Subscriber Identify Module
UTRAN
UMTS Terrestrial Radio Access
cầu
Nhận dạng tài nguyên ñồng dạng
Môdun nhận dạng thuê bao
Mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất
Network
V
VC
Virtual Channel
ðường truyền ảo
VLR
Visitor Location Register
Thanh ghi ñịnh vị tạm thời
VoIP
Voice over Internet Protocol
Thoại trên nền IP
VP
Virtual Packet
Gói ảo
WAP
W
Wireless Application Protocol
Giao thức ứng dụng vô tuyến
WAPsec
WAP Security
An ninh WAP
WCDMA Wideband Code Division
ða truy nhập phân chia theo
Multiple Access
WTLS
mã băng rộng
Wireless Transfer Security Layer An ninh lớp truyền tải vô tuyến
X
XMAC-A Expected-MACA
MAC-A kỳ vọng
7
XMAC-I
Expected-MACI
MAC-I kỳ vọng
XRES
Expected User Respone
Trả lời kỳ vọng của người sử
dụng
8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 2.1: Mô hình phát triển mạng di ñộng từ thế hệ 1G ñến 3G.........................29
Bảng 2.1 Phân loại các dịch vụ ở 3G UMTS. ..................................................34
Hình 2.2 Kiến trúc 3G UMTS R3.........................................................................36
Hình 2.3 Kiến trúc 3G UMTS R4. .......................................................................45
Hình 2.4 Kiến trúc mạng ña phương tiện 3G UMTS R5. ...................................47
Hình 3.1 Minh họa cơ chế cơ sở của mật mã bằng khóa duy nhất. ....................55
Hình 3.2 Quá trình sử dụng tóm tắt bản tin ñể cung cấp các chữ ký ñiện tử.....59
Hình 3.3 Nhận thực bằng chữ ký ñiện tử..............................................................63
Hình 3.4 Phương pháp nhận thực sử dụng MAC. ...............................................65
Hình 3.5 Kiến trúc an ninh tổng quát của một hệ thống thông tin di ñộng. ......69
Hình 3.6 Mô hình an ninh cho giao diện vô tuyến ở GSM.................................70
Bảng 4.1 Các hàm mật mã. .................................................................................79
Hình 4.1 Quá trình mật mã hóa và giải mật mã hóa bằng hàm f8......................80
Hình 4.2 Nhận dạng toàn vẹn bản tin với sử dụng hàm toàn vẹn f9. .................82
Hình 3.3 Quá trình tạo các AV trong AuC...........................................................84
Hình 4.4 Quá trình tạo các thông số an ninh trong USIM..................................85
Hình 4.5 Tạo AUTS trong USIM. ........................................................................86
Hình 4.6 Thủ tục ñồng bộ lại trong AuC..............................................................87
Bảng 4.2 Kích cỡ các thông số nhận thực. .......................................................89
Hình 4.7 Mô hình an ninh cho giao diện vô tuyến ở 3G UMTS........................90
Hình 4.8 Nhận thực người sử dụng tại VLR/SGSN............................................91
Hình 4.9 Nhận thực mạng tại USIM. ...................................................................92
Hình 4.10 Bộ mật mã luồngkhóa trong UMTS. .................................................92
Hình 4.11 Nhận thực toàn vẹn bản tin. .................................................................94
9
Hình 4.12 Tổng quan quá trình nhận thực và thỏa thuận khóa AKA. ...............95
Hình 4.13 Thủ tục ñồng bộ lại của AKA..............................................................97
Hình 4.14 Kiến trúc an ninh IMS. ......................................................................103
Hình 4.15 Kiến trúc an ninh IMS của UMTS R5..............................................104
Hình 4.16 ðăng ký và nhận thực trong IMS......................................................107
10
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT....................................................1
MỤC LỤC..............................................................................................................11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ðỘNG .............................18
1.1 QÚA TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG........ 18
1.2. CÁC THẾ HỆ MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG ...........................................19
1.2.1Thế hệ 1G (first Generation )..................................................................19
1.2.2 Thế hệ 2G : ( Second Generation ) ........................................................20
1.2.3 Thế hệ 3G : ( Third Generation ) ...........................................................22
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ 3G UMTS.....................................................28
2.1. TỔNG QUAN VỀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ðỘNG.....28
2.2 ðẶC ðIỂM CƠ BẢN CỦA CỦA 3G UMTS...............................................29
2.3 CHUYỂN MẠCH KÊNH, CHUYỂN MẠCH GÓI, CÁC LƯU LƯỢNG VÀ
DỊCH VỤ 3G UMTS HỖ TRỢ................................................................................31
2.3.1 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói ............................................31
2.3.1.1Chuyển mạch kênh................................................................................31
2.3.1.2Chuyển mạch gói ..................................................................................32
2.3.2 Các lưu lượng và dịch vụ ñược 3G UMTS hỗ trợ ............................33
2.4 KIẾN TRÚC3G UMTS R3 ..............................................................................35
2.4.1 Thiết bị người sử dụng .........................................................................36
2.4.1.1 Các ñầu cuối .........................................................................................36
2.4.1.2 UICC (UMTS IC Card).......................................................................37
2.4.1.3 USIM .....................................................................................................37
2.4.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất UMTS ..........................................38
2.4.2.1 RNC .......................................................................................................38
2.4.2.2 Nút B .....................................................................................................39
2.4.3 Mạng lõi .................................................................................................39
2.4.3.1 SGSN .....................................................................................................39
11
2.4.3.2 GGSN ....................................................................................................40
2.4.3.3 BG ..........................................................................................................40
2.4.3.4 VLR .......................................................................................................40
2.4.3.6 GMSC....................................................................................................41
2.4.3.7 HE ..........................................................................................................41
2.4.4 Các mạng ngoài .....................................................................................43
2.4.5 Các giao diện .........................................................................................43
2.4.5.1 Giao diện Cu .........................................................................................43
2.4.5.2 Giao diện Uu.........................................................................................43
2.4.5.3 Giao diện Iu ..........................................................................................43
2.4.5.4 Giao diện Iur .........................................................................................43
2.4.5.5 Giao diện Iub ........................................................................................44
2.5 KIẾN TRÚC 3G UMTS R4 ..........................................................................44
2.6 KIẾN TRÚC 3G UMTS R5 ..........................................................................47
2.7 KẾT LUẬN .....................................................................................................49
CHƯƠNG III: AN NINH TRONG THÔNG TIN DI ðỘNG.........................50
3.1 TẠO LẬP MÔ TRƯỜNG AN NINH..........................................................50
3.1.1 Nhận thực ...............................................................................................50
3.1.2 Toàn vẹn số liệu ....................................................................................50
3.1.3 Bảo mật ..................................................................................................51
3.1.4 Trao quyền .............................................................................................51
3.1.5 Cấm từ chối............................................................................................51
3.2 CÁC ðE DỌA VỀ AN NINH ......................................................................51
3.2.1 ðóng giả .................................................................................................52
3.2.2 Giám sát .................................................................................................52
3.2.3 Làm giả ...................................................................................................52
3.2.4 Ăn cắp.....................................................................................................53
3.3 CÁC CÔNG NGHỆ AN NINH ....................................................................53
3.3.1 Công nghệ mật mã ................................................................................53
12
3.3.1.1 Các giải pháp và giao thức..................................................................53
3.3.1.2 Mật mã hóa số liệu ...............................................................................54
3.3.2 Các giải thuật ñối xứng ........................................................................54
3.3.3 Các giải thuật bất ñối xứng ..................................................................56
3.3.4 Nhận thực ...............................................................................................58
3.3.5 Các chữ ký ñiện tử và tóm tắt bản tin .................................................58
3.3.6. Các chứng chỉ số ....................................................................................60
2.3.7 Hạ tầng khóa công khai PKI ................................................................61
3.3.8 Nhận thực bằng bản tin nhận thực .......................................................65
3.4 AN NINH GIAO THỨC VÔ TUYẾN ........................................................66
3.4.1 An ninh lớp truyền tải vô tuyến (WTLS) ............................................66
3.4.2 Lỗ hổng WAP ..........................................................................................68
3.4.3 WAP 2.x ..................................................................................................69
3.5 MÔ HÌNH AN NINH TỔNG QUÁT CỦA MỘT HỆ THỒNG THÔNG
TIN DI ðỘNG ......................................................................................................69
3.6 AN NINH TRONG GSM ..............................................................................70
3.6.1 Mô hình an ninh cho giao diện vô tuyến ............................................70
3.6.1.1 Nhận thực thuê bao GSM ...................................................................71
3.6.1.2 Mật mã hóa ở GSM .............................................................................71
3.6.2 Các hạn chế trong an ninh GSM .........................................................72
3.7 KẾT LUẬN .....................................................................................................73
CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP AN NINH TRONG 3G UMTS ...........................75
4.1 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC AN NINH 3G UMTS .........................................75
4.1.1 Nhận thực ...............................................................................................75
4.1.2 Bảo mật ..................................................................................................75
4.1.3 Toàn vẹn .................................................................................................76
4.2 CÁC HÀM BẢO MẬT .................................................................................77
4.2.1 Yêu cầu ñối với các giải thuật và các hàm mật mã...........................77
4.2.2 Các hàm mật mã ....................................................................................77
13
4.2.2.1 Hàm f8 ...................................................................................................79
4.2.2.2 Hàm f9 ...................................................................................................81
4.2.3 Sử dụng các hàm mật mã ñể tạo AV trong AuC ...............................83
4.2.4 Sử dụng các hàm mật mã ñể tạo các thông số an ninh trong USIM
.........................................................................................................................84
4.2.5 Sử dụng các hàm ñể ñồng bộ lại tại USIM ........................................85
4.2.6 Sử dụng các hàm ñể ñồng bộ lại tại AuC ...........................................86
4.2.7 Thứ tự tạo khóa .....................................................................................87
4.3 CÁC THÔNG SỐ NHẬN THỰC ................................................................88
4.3.1 Các thông số của vec-tơ nhận thực (AV) ...........................................88
4.3.2 Thẻ nhận thực mạng (AUTN) .............................................................88
4.3.3 Trả lời của người sử dụng và giá trị kỳ vọng (RES&XRES) ..........88
4.3.4 Mã nhận thực bản tin dành cho nhận thực và giá trị kỳ vọng (MACA&XMAC-A) ...............................................................................................88
4.3.5 Thẻ ñồng bộ lại (AUTS) ......................................................................88
4.3.6 Mã nhận thực bản tin dành cho ñồng bộ lại và giá trị kỳ
vọng (MAC-S&XMAC-S) ..........................................................................89
4.3.7 Kích cỡ của các thông số nhận thực ...................................................89
4.4 MÔ HÌNH AN NINH CHO GIAO DIỆN VÔ TUYẾN 3G UMTS ........89
4.4.1 Mạng nhận thực người sử dụng...........................................................91
4.4.2 USIM nhận thực mạng .........................................................................91
4.4.3 Mật mã hóa UTRAN ............................................................................92
4.4.4 Bảo vệ toàn vẹn báo hiệu RRC ...........................................................93
4.5 NHẬN THỰC VÀ THỎA THUẬN KHÓA AKA ....................................94
4.5.1 Tổng quan về AKA ...............................................................................95
4.5.2 Các thủ tục AKA ...................................................................................95
4.6 THỦ TỤC ðỘNG BỘ LẠI AKA ................................................................97
4.7 AN NINH TRONG 3G UMTS R5..............................................................99
4.7.1 An ninh miền mạng NDS .....................................................................99
14
4.7.1.1 MAPsec .................................................................................................99
4.7.1.2 IPsec.....................................................................................................100
4.7.2 An ninh IMS ........................................................................................101
4.7.2.1 Giao thức khởi tạo phiên SIP ...........................................................101
4.7.2.2 Kiến trúc an ninh IMS .......................................................................103
4.7.2.3 Mô hình an ninh IMS của UMTS R5 ..............................................104
4.7.2.4 Quá trình ñăng ký và nhận thực trong IMS ....................................106
4.8 KẾT LUẬN ...................................................................................................109
KẾT LUẬN ..........................................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................111
15
LỜI NÓI ðẦU
Ngày nay, thông tin di ñộng ñã trở thành một nghành công nghiệp viễn
thông phát triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Từ hệ thống thông
tin di ñộng 2G GSM chỉ sử dụng chuyển mạch kênh hiệu xuất thấp, vốn ñược phát
triển cho các dịch vụ thoại là chủ yếu. Thì nay, cùng với sự phát triển của xã hội,
nhu cầu ñặt ra ñòi hỏi ngày càng cao về các dịch vụ ña phương tiện như :
Truyền thông hội nghị, quản lý thông tin cá nhân, lập biểu, nhóm làm
việc, fax màu, …
Truyền thông: báo, tạp chí, quảng cáo, …
Mua sắm: thương mại ñiện tử, tiền ví ñiện tử, giao dịch tự ñộng, ñấu
giá,…
Giải trí: tin tức, thể thao, trò chơi, video, âm nhạc, …
Giáo dục: thư viện trực tuyến, máy tìm kiếm, học từ xa, …
Sức khỏe: chữa bệnh, theo dõi, chuẩn ñoán từ xa, ……
Tự ñộng hóa: ño ñạc từ xa, …
Tuy nhập thông tin cá nhân: thời gian biểu, ñặt vé từ xa, cảnh báo vị
trí,…
Các dịch vụ ñánh số cá nhân toàn cầu, ñiệ thoại vệ tinh, …
ðể ñáp ứng cho những nhu cầu ñó thì việc chuyển ñổi từ mạng 2G sang 3G
là ñiều tất yếu. ITU (International Telecommunication union – liên minh viễn thông
quốc tế) ñã ñưa ra nhiều tiêu chuẩn cho 3G trong ñó có 2 hệ thống WCDMA
UMTS và CDMA-2000 ñã ñược ITU chấp nhận và ñưa vào hoạt ñộng. Cả hai hệ
thống này ñều sử dụng công nghệ CDMA. ðiều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn
trên toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di ñộng thế hệ ba.
Trong hai hệ thống ñó, hệ thống UMTS tỏ ra có nhiều ưu ñiểm hơn cả.
Hệ thống UMTS ñược phát triển ở nhiều nước trên thế giới, chủ yếu là các
nước ñang phát triển, ñặc biệt là cho các nước hiện ñang sử dụng mạng GSM (trong
ñó có Việt Nam) với tổng số thuê bao ñã ñạt tới 3,6 tỷ tính ñến cuối năm 2008. ðây
16
là một trong những yếu tố quyết ñịnh giúp UMTS trở thành hệ thống thông tin di
ñộng thế hệ ba phổ biến nhất hiện nay và sẽ tiếp tục phát triển nhanh trong thời
gian tới.
Khi hệ thống thông tin di ñộng 3G UMTS ra ñời kéo theo sự phát triển các
dịch vụ và ứng dụng mới, các giao dịch kinh doanh cũng ñược thực hiện qua mạng
di ñộng ngày càng nhiều vì thời gian xử lý công việc nhanh chóng hơn. Và ñể ñảm
cho công việc kinh doanh thì vấn ñề an ninh cần phải ñặt nên hàng ñầu. Cần phải
có các biện pháp an ninh ñể giảm thiểu các rủi ro hủy hoại dịch vụ, tránh thất thoát
lợi nhuận và duy trì mức ñộ thỏa mãn cho khách hàng sử dụng.
Với yêu cầu ñặt ra như vậy, em ñã nghiên cứu tìm hiểu và nhận ñề tài với
tên gọi “AN NINH TRONG 3G UMTS ” làm ñồ án tốt nghiệp ñại học cho mình.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc ñến cô giáo PGS TS
Nguyễn Việt Hương ñã hướng dẫn, giúp ñỡ em tận tình, chu ñáo ñể em hoàn thành
tốt luận văn tốt nghiệp của mình.
Hà Nội, ngày
tháng
Học viên
ðinh Văn ðồng
17
năm
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ðỘNG
1.1 QÚA TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG
Thông tin di ñộng ñã ñược ñưa vào sử dụng ñầu tiên ở Mỹ năm 1946, khi ñó
nó chỉ ñược sử dụng ở phạm vi thành phố, hệ thống này có 6 kênh sử dụng cấu
trúc ô rộng với tần số 150 MHz. Mặc dù các khái niệm tế bào, các khái niệm trải
phổ, ñiều chế số và các công nghệ hiện ñại khác ñược biết ñến hơn 50 năm trước
ñây, nhưng cho ñến ñầu những năm 1960 dịch vụ ñiện thoại di ñộng tế bào mới
xuất hiện trong các dạng ứng dụng và khi ñó nó chỉ là các sửa ñổi thích ứng của
các hệ thống ñiều vận. Các hệ thống di ñộng ñầu tiên này có ít tiện lợi và có dung
lượng rất thấp. Vào những năm 1980, hệ thống ñiện thoại di ñộng tế bào ñiều tần
song công sử dụng kỹ thuật ña truy nhập phân chia theo tần số xuất hiện, ñây là hệ
thống tương tự hay còn gọi là hệ thống thông tin di ñộng thế hệ thứ nhất (1G). Các
hệ thống thông tin di ñộng tế bào tương tự nổi tiếng nhất là: hệ thống di ñộng tiên
tiến (AMPS), hệ thống di ñộng tiên tiến băng hẹp (NAMPS), hệ thống thông tin
truy nhập toàn diện (TACS) và Hệ thống NTT. Hạn chế của các hệ thống này là:
phân bố tần số hạn chế, dung lượng thấp, tiếng ồn khó chịu, không ñáp ứng ñược
các dịch vụ mới hấp dẫn với khách hàng v.v...
Giải pháp ñể loại bỏ các hạn chế trên là chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông
tin số sử dụng các dịch vụ ña truy nhập mới. Hệ thống ña truy nhập TDMA ñầu
tiên ra ñời trên thế giới là GSM. GSM ñược phát triển từ năm 1982, CEPT quy
ñịnh việc ấn ñịnh tần số dịch vụ viễn thông Châu âu ở băng tần 900MHz. ở Việt
Nam hệ thống thông tin di ñộng ñược ñưa vào hoạt ñộng vào năm 1993, hiện ñang
ñược hai công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả, mới ñây Viettel là công ty
thứ ba ñưa vào khai thác hệ thống GSM trên thị trường thông tin di ñộng Việt
nam. Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di ñộng tế bào nói
trên. Các hệ thống thông tin di ñộng hạn chế cho; mạng nội hạt, sử dụng máy cầm
tay không dây số cũng ñược nghiên cứu phát triển. Hai hệ thống ñiển hình cho loại
thông tin này là: DECT (Digital Enhanced cordless Telecoms) của châu Âu và
18
PHS của Nhật cũng ñã ñược ñưa vào khai thác. Ngoài kỹ thuật TDMA, ñến năm
1995, CDMA ñược ñưa vào sử dụng ở một số nước. Các hệ thống thông tin di
ñộng kỹ thuật số nói trên, sử dụng phương pháp truy nhập TDMA như GSM
(Châu Âu), PDC ( Nhật) hoặc phương pháp truy nhập CDMA theo chuẩn năm
1995 ( CDMA-IS95) ñều thuộc hệ thống thông tin di ñộng thế hệ thứ 2( 2G).
Các hệ thống thông tin tế bào số có nhiều ñiểm nổi bật như chất lượng thông
tin ñược cải tiến nhờ các công nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiều dịch vụ mới
(VD: các dịch vụ phi thoại), kỹ thuật mã hóa ñược cải tiến, tương thích tốt hơn với
các mạng số và phát huy hiệu quả dải phổ vô tuyến. Bảng 1.1 mô tả các thông số
cơ bản của các tiêu chuẩn cho các hệ thống thông tin tế bào số của Nhật Bản, Mỹ
và Châu Âu. Ngoài chuẩn IS-95 dựa trên công nghệ CDMA, tất cả các chuẩn khác
ñều dựa trên công nghệ TDMA.
1.2. CÁC THẾ HỆ MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG
1.2.1Thế hệ 1G (first Generation )
Mạng di ñộng thế hệ thứ nhất khơi mào ở Nhật vào năm 1979. ðây là hệ thống
truyền tín hiệu tương tự (analog). Những công nghệ chính thuộc thế hệ thứ nhất này
có thể kể ñến là AMPS (Advanced Mobile Phone System), TACS ( Total Access
Communication System), JTACS (Japan TACS) NMT (Nordic Mobile Telephone).
Tuy nhiên chưa hoàn hảo về mặt công nghệ kỹ thuật, thế hệ thông tin di ñộng 1G
này thực sự là một mốc phát triển quan trọng của ngành viễn thông (khái niệm di
ñộng (mobile)) ñã bắt ñầu ñi vào phục vụ nhu cầu liên lạc của con người trong ñời
sống hàng ngày. Những ñiểm yếu nổi bật của thế hệ 1G liên quan ñến chất lượng
truyền tin kém, vấn ñề bảo mật và việc sử dụng kém hiệu quả tài nguyên tần số.
- Là hệ thống thông tin di ñộng tương tự sử dụng phương thức ña truy
nhập phân chia theo tần số FDMA và ñiều chế tần số FM.
- ðặc ñiểm :
+ Phương thức truy nhập : FDMA
+ Dịch vụ ñơn thuần là thoại
19
+ Chất lượng kém
+ Bảo mật kém
- Một số hệ thống ñiển hình :
+ NMT : Nordic Mobile Telephone sử dụng băng tần 450 MHz
.Triển khai tại các nước Bắc Âu vào năm 1981 ( vùng Scandinavia )
+ TACS : Total Access Communication System triển khai tai Anh
vào năm 1985.
+ AMPS : Advances Mobile Phone System triển khai tại Bắc Mỹ
vào năm 1978 sử dụng băng tần 800 MHz.
1.2.2 Thế hệ 2G : ( Second Generation )
Hệ thống mạng 2G ñược ñặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số
(digital circuit – switched). kỹ thuật này cho phép sử dụng tài nguyên băng tần hiệu
quả hơn nhiều so với 1G/. Hầu hết các thuê bao di ñộng trên thế giới hiện ñang dùng
công nghệ 2G này. Công nghệ 2G sẽ còn tồn tại thêm một thời nữa trước khi 3G
thay thế hoàn toàn nó. Những chuẩn di ñộng 2G chính bao gồm GSM (Global
System for Mobile Communication ), IS – 136 và CDMA One. GSM sử dụng kỹ
thuật ña truy nhập TDMA và song công FDD. GSM ñã trở thành công nghệ truyền
thông có tốc ñộ phát triển nhanh nhất từ trước ñến nay và là một chuẩn di ñộng ñược
triển khai rộng rãi trên thế giới.
IS – 136 ñược biết ñến với tên D – AMPS (Digital - AMPS) sử dụng kỹ thuật ña
truy nhập TDMA và song công TDD . Công nghệ này ñược triển khai nhiều ở Châu
Mĩ, ñặc biệt là ở Mỹ và Canada. IS – 136 ñược triển khai như một mạng overlay kỹ
thuật số, phủ trên nền hạ tầng mạng AMPS.IP – 136 cho tốc ñộ dữ liệu lên ñến 30
Kbps.
CDMA One là tên gọi của chuẩn di ñộng ITU IS – 95 sử dụng kỹ thuật ña truy
nhập CDMA. CDMA ñược chuẩn hoá năm 1993. Ngày nay, có 2 phiên bản IS – 95
gọi là
20
- Xem thêm -
.PDF 
111 
136 
68 
