Tài liệu đồ án tốt nghiệp đại học ứng dụng giao thức igrp cho mạng 3g (hv công nghệ bưu chính viễn thông)

Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai HỌC VIỆN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG NAM KHOA VIỄN THÔNG I CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC. Tên đề tài: Ứng dụng giao thức IGRP cho mạng 3G. Họ và tên: Mai Thanh Dương. Lớp : D2001VT. Khoá : 2001-2006. Ngành: Điện tử viễn thông. Nội dung đồ án:  Tổng quan về mạng 3G.  Tìm hiểu về mạng IP.  Xây dựng mạng 3G.là một mạng IP.  Giao thức định tuyến và IGRP.  Ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G Ngày giao đề tài: 19/5/2005 Ngày nộp đồ án: 27/10/2005. Ngày 10 tháng 10 năm 2005 Giáo viên hướng dẫn GVC-Th.s PHẠM KHẮC CHƯ Mai Thanh Dương -1- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Mục lục Lời mở đầu CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G.........................................................1 I.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG........................................................1 I.1.1 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến cdma2000 thế hệ 3......................2 I.1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA...........................................................5 I.2 Mạng 3G......................................................................................................................8 I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000.........................................................................9 I.2.2 Mô hình tham khảo mạng W-CDMA......................................................................13 I.3 MIP.............................................................................................................................17 I.3.1 Tổng quan về MIP....................................................................................................17 I.3.2 MIPv4.......................................................................................................................19 I.3.3 MIPv6.......................................................................................................................20 I.4 Tóm tắt chương.........................................................................................................21 CHƯƠNG II MẠNG IP.......................................................................................22 II.1 Giới thiệu về mạng IP.............................................................................................22 II.1.1 Cấu hình (topology)................................................................................................22 II.1.2 Các thiết bị LAN trong một cấu hình.....................................................................23 II.1.3 Các card mạng NIC (Network Interface Card).......................................................23 II.1.4 Môi trường..............................................................................................................23 II.1.5 Repeater.................................................................................................................24 II.1.6 Hub.........................................................................................................................24 II.1.7 Bridge......................................................................................................................25 II.1.8 Switch......................................................................................................................25 II.1.9 Router.....................................................................................................................26 II.1.10 Mây (cloud)..........................................................................................................27 I.1.11 Các segment mạng.................................................................................................27 II.2 Chồng giao thức TCP/IP........................................................................................27 II.3 Địa chỉ IP.................................................................................................................29 II.3.1 Khái niệm...............................................................................................................29 Mai Thanh Dương -2- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai II.3.2 Subnet, subnet mask và kỹ thuật subnetting...........................................................32 II.4 SIP ( Section initization Protocol)..........................................................................35 II.4.1 Mô hình tham chiếu SIP..........................................................................................35 II.4.2 Kiến trúc mạng của hệ thống SIP............................................................................36 II.4.3 Các phương thức hoạt động của SIP........................................................................38 II.4.3 Các chức năng của SIP............................................................................................39 II.5 Tóm tắt chương........................................................................................................41 CHƯƠNG III IP CHO MẠNG 3G....................................................................42 III.1 Mở đầu....................................................................................................................42 III.1.1 IP...........................................................................................................................42 III.1.2 3G..........................................................................................................................42 III.1.3 IP cho mạng 3G.....................................................................................................43 III.1.4 Nguyên lý thiết kế một mạng IP............................................................................43 III.2 IP cho 3G................................................................................................................44 III.2.1 Nguyên lý..............................................................................................................44 III.2.2 Kiến trúc tổng thể..................................................................................................45 II.2.3 Định tuyến và tính di động.....................................................................................47 II.2.4 Giao diện.................................................................................................................48 III.3 Quá trình phát triển mạng....................................................................................50 III.3.1. Truyền dẫn trên mạng IP với UMTS R4...............................................................50 III.2.5 UMTS R5- điều khiển cuộc gọi IP và báo hiệu.....................................................51 III.3 Tóm tắt chương......................................................................................................55 CHƯƠNG IV GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN IGRP....................................56 IV.1 Router......................................................................................................................56 Mai Thanh Dương -3- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai IV.1.1 Các thành phần của Router....................................................................................56 IV.1.2 Hoạt động định tuyến của Router..........................................................................58 IV.2 Định tuyến và các giao thức định tuyến...............................................................60 IV.2.1 Các cơ sở định tuyến.............................................................................................60 IV.2.2 Định tuyến tĩnh......................................................................................................61 IV.2.3 Định tuyến mặc định.............................................................................................61 IV.2.4 Định tuyến động....................................................................................................62 IV.2.5 Định tuyến Distance-vector...................................................................................65 IV.2.6 Định tuyến Link-state............................................................................................68 IV.3 Giao thức định tuyến IGRP : Interior Gateway Routing Protocol...................71 IV.3.1 Hoạt động của IGRP.............................................................................................72 IV.3.2 Các bộ định thời trong giao thức IGRP và đặc trưng về sự ổn định......................74 IV.3.3 IGRP metric..........................................................................................................75 IV.3.4 Định dạng gói tin IGRP.........................................................................................80 IV.3.4 Cấu hình IGRP......................................................................................................83 IV.4 Tóm tắt chương......................................................................................................84 CHƯƠNG V. ỨNG DỤNG GIAO THỨC IGRP CHO MẠNG 3G.................85 V.1 Kiến trúc của một mạng 3G toàn IP......................................................................85 V.2 ứng dụng giao thức IGRP trong mạng 3G............................................................87 Tham khảo Mai Thanh Dương -4- Đồ án tốt nghiệp Mai Thanh Dương Sv: sử lai -5- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai TỪ VIẾT TẮT AAA :Authentication Authorization Accounting AAAL: Local Access Authentication and Acouting server AC : Authentication Center BS : Base Station BSC : Base Station Controller BTS : Base Transceiver Station BSS : Base Station System CDCP: Call Data Collection Point CDGP: Call Data Generation Point CDIS : Call Data Information Source CDRP: Call Data Rating Point CF : Collection Funtion CSC : Customer Service Center CDPD : Cellular Digital Packet Data CS: Circuit Switching DCE :Data Circuit Equipment DF : Delivery Function EIR : Equipment Identity Register GMSC: Geteway Mobile Services Switching Center GGSN: Gateway GPRS Support Node HA :Home Agent HSS :Home Subcriber Server HLR = Home Location Register ISSLL :InServ over Specific Link Layer ISDN : Intergrated Service Didital Network IP : Intelligent Peripheral IAP : Intercept Access Point I-CSCF : Interrogating CSCF IWF : InterWorking Function IWMSC: InterWorking MSC MWNE : Manager Wireless Network MS : Mobile Station MC : Message Center MSC :Main Switching Center MT : Mobile Terminal MAC : Medium Access Control MT = Mobile Terminal LAC : Link Access Control NPDB : Number Portability Database OSF : Operation System Function OTAF : Over The Air Service Function PDN : Public Data Network PDSN : Packet Data Serving Node PS: Packet Switching Mai Thanh Dương -6- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai PLMN : Public Land Mobile Network PDN : Public Data Network P-CSCF: Proxy CSCF SCP : Service Controll Point SN : Service Node SME : Short Message Entity SMS :Short Message Service SG :Signalling Gateway SGSN: Serving GPRS Support Node S-CSCF: Serving CSCF TA : Terminal Adapter TE :Terminal Equipment TE : Terminal Equipment UIM : User Identity Mudule UA: User Agent UAC: User Agent Client UAS: User Agent Server VLR : Visitor Location Register WAP : Wireless Applycation Protocol WNE : Wireless Network Entity Mai Thanh Dương -7- Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I: Sv: sử lai TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G. I.1 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động. Khi con người có hệ thống thông tin cố định thông qua các máy để bàn, họ mong ước có một hệ thống di động để có thể trao đổi thông tin mọi lúc mọi nơi. Để đáp ứng yêu cầu đó, mạng thông tin di động ra đời, trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ hệ thống tương tự sử dụng kỹ thuật FDMA đến các hệ thống số TDMA và CDMA. Căn cứ vào các kỹ thuật sử dụng cho hệ thống, các dịch vụ mà hệ thống có thể đáp ứng được ta chia lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động thành các thế hệ được biểu diễn theo bảng sau: Bảng 1: lịch sử phát triển lên thế hệ 3 của mạng thông tin di động. Thế hệ thông tin di Hệ thống động Các dịch vụ Thế hệ 1 (1G) AMPS, TACS, Tiếng thoại NMT Thế hệ 2 (2G) GSM,IS-36, IS-95 Thế hệ 2.5 GPRS, EDGE, Trước hết là tiếng CDMA 1x thoại có đưa thêm các dịch vụ số liệu gói Thế hệ 3 (3G) CDMA2000, W-CDMA Chú thích FDMA, tương tự Chủ yếu cho tiếng TDMA, hoặc CDMA thoại kết hợp với số băng hẹp (8các dịch vụ bản tin 13kbps) ngắn TDMA (kết hợp nhiều khe thoại hoặc nhiều tần số), CDMA tốc độ mã cao hơn Các dịch vụ tiếng Sử dụng CDMA băng và số liệu gói được rộng thiết kế để truyền tiếng và số liệu đa phương tiện Sơ đồ hình h 1.1 sau đây tổng kết quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3. Đề tài này nghiên cứu về thông tin di động thế hệ 3 trong khi đó các hệ thống trên thế giới đang sử dụng chủ yếu là thông tin di động thế hệ 2 vì vậy sau đây ta nghiên cứu hai quá trình phát triển lên 3G . Mai Thanh Dương -8- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai TACS GSM(900) NMT (900) GPRS W-CDMA GSM(1800) GSM(1900) GPRS IS-136 (1900) IS-95 CDMA (J-STD-008) (1900) EDGE IS-136 TDMA(800) AMPS IS-95 CDMA (800) SMR Cdma2000 1x IDEN (800) Cdma2000 Nx h1.1: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3 I.1.1 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến cdma2000 thế hệ 3. Mạng IS-95 (cdmaOne) không phải là mạng đầu tiên trên thế giới cung cấp truy nhập số liệu nhưng đây lại là mạng được thiết kế duy nhất để truyền số liệu. Chúng xử lý truyền dẫn số liệu và tiếng theo cách rất giống nhau. Khả năng truyền dẫn tốc độ thay đổi có sẵn ở trong cdmaOne cho phép quyết định lượng thông tin cần phát, vì thế cho phép chỉ sử dụng tiềm năng mạng theo nhu cầu. Vì các hệ thống cdmaOne sử dụng truyền tiếng đóng gói trên đường trục ( ví dụ từ BTS đến MSC) nên khả năng truyền dẫn số liệu gói đã có sẵn trong các thiết bị. Công nghệ truyền dẫn số liệu gói của cdmaOne sử dụng ngăn xếp giao thức số liệu gói tổ ong (CDPD : Cellular Digital Packet Data) phù hợp với giao thức TCP/IP. Bổ sung truyền số liệu vào mạng cdma 2000 sẽ cho phép nhà khai thác mạng tiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở hạ tầng và các máy cầm tay sẵn có chỉ cần phải nâng cấp phần mềm cho chức năng tương tác. Nâng cấp IS-95B cho phép tăng tốc độ kênh để cung cấp tốc độ số liệu 64-115 kbps và đồng Mai Thanh Dương -9- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai thời cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứng giữa các tần số. Các nhà sản xuất đã công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh, Fax số trên các thiết bị cdmaOne của họ. IP di động (giao thức internet cho di động) là sự cải thiện các dịch vụ số liệu gói. IP di động cho phép người sử dụng duy trì kết nối số liệu liên tục và nhận được một địa chỉ ID khi di động giữa các bộ điều khiển trạm gốc (BSC) hay chuyển đến các mạng CDMA khác. Một trong các mục tiêu quan trọng của ITU IMT-2000 là tạo ra các tiêu chuẩn khuyến khích sử dụng một băng tần trên toàn cầu nhằm thúc đẩy ở mức độ cao việc nhiều người thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ cao. IMT-2000 sẽ sử dụng các đầu cuối bỏ túi kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phương tiện khai thác và triển khai cấu trúc mở cho phép đưa ra các công nghệ mới. Ngoài ra các hệ thống 3G hứa hẹn đem lại các dịch vụ tiếng vô tuyến có các mức chất lượng hữu tuyến đồng thời tốc độ và dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương tiện và các ứng dụng tốc độ cao. Sự phát triển của các hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vô tuyến đối với PSTN và truy cập mạng số liệu công cộng, đồng thời cũng đảm bảo các điều kiện thuận lợi hơn các ứng dụng và các tiềm năng mạng. Nó cũng sẽ đảm bảo chuyển mạng toàn cầu, di động dịch vụ, ID trên cơ sở vùng, tính cước và truy nhập thư mục toàn cầu thậm chí có thể hy vọng công nghệ 3G cho phép nối mạng vệ tinh một cách liên tục. Một trong các yêu cầu kỹ thuật của cdma2000 là tương thích với hệ thống cũ cdmaOne về: các dịch vụ tiếng, các bộ mã hoá tiếng, các cấu trúc báo hiệu và các khả năng bảo mật. Giai đoạn một của cdma2000 sẽ sử dụng độ rộng băng tần 1,25 Mbps và truyền số liệu tốc độ đỉnh 144 kbps cho các ứng dụng cố định hay di động. Giai đoạn hai của cdma200 sẽ sử dụng động rộng băng tần 5Mhz và có thể cung cấp tốc độ số liệu 144kbps cho các dịch vụ số liệu và xe cộ, 2Mbps cho các dịch vụ cố định. Các nhà công nghiệp tiên đoán rằng giai đoạn cdma200 3x sẽ dần tiến đến tốc độ 1Mhz cho từng kênh lưu lượng. Bằng cách hợp nhất hay bó hai kênh người sử dụng sẽ đạt được tốc độ đỉnh 2Mbps là tốc độ đích của IMT-2000. Sự khác nhau căn bản giữa giai đoạn một và hai của cdma2000 là độ rộng băng tần và tốc độ băng thông tổng hay khả năng tốc độ số liệu đỉnh. Giai đoạn hai sẽ đưa các khả năng tốc độ tiên tiến và đặt nền móng cho các dịch vụ tiếng 3G phổ biến, sử dụng VoIP. Vì các tiêu chuẩn cdma2000 1x và cdma2000 3x phần lớn sử dụng chung các dịch vụ vô tuyến băng gốc nên các nhà khai thác có thể sử dụng một bước tiến căn bản đến các khả năng đầy đủ của 3G bằng cách thực hiện cdma2000 1x . Cdma2000 giai đoạn hai sẽ bao gồm mô tả chi tiết các giao thức báo hiệu, quản lý số liệu và các yêu cầu mở rộng từ vô tuyến 5Mhz đến 10 Mhz và 15 Mhz trong tương lai. Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95 hiện nay sang IS-2000 1x của tiêu chuẩn cdma2000, các nhà khai thác đạt được tăng dung lượng vô tuyến gấp đôi và có khả năng xử lý số liệu gói đến 144kbps. Khả năng của cdma2000 giai đoạn một bao gồm lớp vật lý mới cho các cỡ kênh 1x1,25 Mhz và 3x1,25 Mhz, hỗ trợ các tuỳ Mai Thanh Dương - 10 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai chọn đường xuống trải phổ trực tiếp và đa sóng mang 3x và các định nghĩa cho 1x và 3x. Các nhà khai thác cũng sẽ được hưởng sự cải thiện dịch vụ tiếng với dung lượng tăng 2 lần. Cùng với sự ra đời của cdma2000 1x các dịch vụ số liệu cũng sẽ được cải thiện. Giai đoạn hai cũng sẽ hoàn thành cơ cấu MAC (Medium Access Control: điều khiển truy nhập môi trường) và định nghĩa giao thức đoạn nối vô tuyến (RLP: Radio Link Protocol) cho số liệu gói để hỗ trợ các tốc độ số liệu gói ít nhất là 144 kbps. Thực hiện giai đoạn hai của cdma2000 sẽ mang lại rất nhiều khả năng mới và tăng cường dịch vụ. Giai đoạn hai sẽ tăng cường tất cả các kích cỡ kênh (6x, 9x, 12x) cơ cấu cho các dịch vụ tiếng, bộ mã hoá tiếng cho cdma2000 bao gồm VoIP. Với giai đoạn hai các dịch vụ đa phương tiện thực sự sẽ được cung cấp và sẽ mạng lại các cơ hội lợi nhuận bổ sung cho các nhà khai thác. Các dịch vụ đa phương tiện sẽ có thể thực hiện được thông qua MAC số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2Mbps, RLP hỗ trợ tất cả các tốc độ số liệu đến 2Mbps và mô hình gọi đa phương tiện tiên tiến. Ở lĩnh vực các dịch vụ và báo hiệu, giai đoạn hai cdma2000 sẽ đem đến cấu trúc báo hiệu 3G cdma2000 tự sinh đối với điều khiển truy nhập đoạn nối (LAC : Link Access Control) và cấu trúc báo hiệu lớp cao. Các cấu trúc này đảm bảo hỗ trợ để tăng cường tính riêng tư, nhận thực và chức năng mật mã. Cấu trúc và thiết bị mạng hiện có của nhà khai thác sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển đổi này. Một mạng được xây dựng trên cấu trúc mở tiên tiến với lộ trình chuyển đổi rõ ràng có thể nhận được các khả năng của IS-2000 1x bằng cách chuyển đổi modul đơn giản. Các mạng có cấu trúc ít linh hoạt hơn có thể đòi hỏi các bước chuyển đổi tốn kém để thay thế toàn bộ hệ thống thu phát gốc BTS. Để đạt được tốc độ đỉnh nhà khai thác có thể nâng cấp phần mềm cho mạng và các trạm gốc để hỗ trợ giao thức số liệu của IS-2000 1x. Sẽ phải có điểm phục vụ số liệu gói (PDSN : Packet Data Service Node) để hỗ trợ kết nối số liệu cho Internet. Nhiều nhà cung cấp các thiết bị đã đưa ra các giải pháp tích hợp điểm phục vụ số liệu vì thế mở ra lộ trình liên tục tiến tới các công nghệ 3G. Hình vẽ sau cho thấy quá trình phát triển của IS-95. Mai Thanh Dương - 11 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai 3G 2G cdmaOne Cdma200 giai 0®o¹ n hai 2 Mbps Cdma20 giai 0®o¹ n mét IS95B 64kbps IS95A 14.4kbps h1.2: Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2000 Các nhà khai thác cdmaOne có khả năng nâng cấp lên hệ thống 3G mà không cần thêm phổ, cũng không phải đầu tư thêm đáng kể. Thiết kế cdma2000 cho phép triển khai các tăng cường của 3G trong khi vẫn duy trì hỗ trợ 2G cho cdmaOne hiện có ở dải phổ mà nhà khai thác đang sử dụng hiện nay. Cả cdma2000 giai đoạn một và hai đều có thể hoà trộn với cdmaOne để sử dụng hiệu quả phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn một nhà khai thác có nhu cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ cao có thể chọn triển khai giai đoạn một cdma2000 và cdmaOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho cdmaOne. Ở một thị trường khác, người sử dụng có thể chưa cần nhanh chóng sử dụng các dịch vụ tốc độ số liệu cao thì số kênh sẽ được tập trung chủ yếu cho cdmaOne. Vì các khả năng cdma2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng, nhà khai thác thậm chí có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ để hỗ trợ các dịch vụ mới. I.1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA Để đảm bảo đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh đồng thời đảm bảo tính kinh tế, tính hệ thống, thông tin di động thế hệ hai sẽ được chuyển đổi từng bước sang thế hệ ba. Tổng quát quá trình chuyển đổi này như hình vẽ GSM HSCSD GPRS EDGE W-CDMA h1.3: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA. Giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt hơn. Tồn tại hai chế độ dịch vụ số liệu trong cùng một mạng là chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switching) và chuyển mạch gói (PS:Packet Switching) như sau: Mai Thanh Dương - 12 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo: - Dịch vụ bản tin ngắn (SMS :Short Message Service). - Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4 kbps. - Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4 kbps. Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói đảm bảo: - Chứa cả chế độ dịch vụ kênh. - Dịch vụ Internet, email... - Sử dụng chức năng IWF/PDSN. Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP : Wireless Application Protocol). Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD, dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS và tốc độ số liệu tăng cường để phát triển EDGE. Các bước trung gian này gọi là thế hệ 2,5. a, Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD là một dịch vụ cho phép tăng tốc độ dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh hiện nay 9,6 kbps (hay cải tiến 14,4kbps) của GSM. Để tăng tốc độ số liệu người sử dụng có thể được cấp nhiều khe thời gian một lúc hơn. Có thể kết hợp linh hoạt từ 1 đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ số liệu cực đại là 64kbps cho một người sử dụng. Giao diện vô tuyến của HSCSD thậm chí còn hỗ trợ tốc độ lên đến 8x14.4 kbps và như vậy có thể đạt được tốc độ trên 100 kbps. Một tính năng đặc biệt của HSCSD là nó hỗ trợ cả kết nối đối xứng và không đối xứng (như hình h1.4). Từ hình h1.4 ta thấy ở chế độ HSCSD đối xứng, số khe phát từ BTS đến MS bằng số khe thời gian theo chiều ngược lại. Ở chế độ bất đối xứng, số khe theo đường xuống lớn hơn số khe của đường lên. Chế độ phát không đối xứng được sử dụng khi người dùng muốn truy nhập mạng internet, thông thường dữ liệu tải về lớn hơn rất nhiều dữ liệu đưa lên mạng. Mai Thanh Dương - 13 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai HSCSD ®èi xøng BTS ®Õn M S 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 70 0 0 0 1 0 2 0 3 M S ®Õn BTS 0 5 0 6 70 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 70 0 0 §o HSCSD kh«ng ®èi xøng BTS ®Õn M S 0 0 0 1 0 2 0 3 40 0 5 0 6 0 7 0 0 0 1 0 2 0 3 M S ®Õn BTS 0 5 0 6 70 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 70 0 0 §o h1.4: Biểu đồ thời gian cho HSCSD đối xứng và không đối xứng b, Dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS. Mai Thanh Dương - 14 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai SMS-GMSC SMS-IWMSC SM-SC C E Gd MSC/VLR HRL D Gs A Gc Uu R TE Gr MT Gi BSS SGSN GGSN PDN TE Gn Gn Gp Gf EIR SGSN GGSN M¹ ng PLMN kh¸ c B¸ o hiÖu B¸ o hiÖu vµ l- u l- î ng h1.5. Cấu trúc mạng GPRS EIR = Equipment Identity Register. HLR = Home Location Register. SMS = Short Message Sevice. SGSN = Serving GPRS Support Node. GGSN = Gateway GPRS Support Node. MT = Mobile Terminal. TE = Terminal Equipment. PLMN = Public Land Mobile Network. PDN = Public Data Network. BSS = Base Station System. IWMSC InterWorking MSC. GMSC= Geteway Mobile Services Switching Center. Dịch vụ GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao cho GSM. GPRS khác với HSCSD ở chỗ là nhiều người sử dụng có thể dùng chung một tài nguyên vô tuyến vì thế hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến sẽ rất cao. Một MS ở chế độ GPRS chỉ dành được tài nguyên vô tuyến khi nó thực sự có dữ liệu cần phát và ở thời điểm khác, người sử dụng khác có thể sử dụng chung tài nguyên vô tuyến này. Nhờ vậy băng tần được sử dụng rất hiệu quả. Cấu trúc của một mạng GPRS như trên hình h1.5. Mai Thanh Dương - 15 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Một người sử dụng GPRS có thể sử dụng đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ trên 100 kbps. Tuy nhiên đây chỉ là tốc độ đỉnh và nếu đồng thời có nhiều người sử dụng dịch vụ thì tốc độ sẽ thấp hơn nhiều. c, Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) Nói chung cấu trúc EDGE giống như GPRS tuy nhiên ở đây sử dụng kỹ thuật điều chế nhiều trạng thái hơn (8-PSK) vì thế nâng cao được tốc độ truyền dẫn. I.2 Mạng 3G Như chúng ta đã theo dõi lịch sử phát triển của mạng thông tin di động. Để tiến tới một hệ thống thông tin di động 3G chúng ta có hai cách phát triển tuỳ theo hiện trạng mạng sẵn có sử dụng công nghệ GSM hay công nghệ cdmaOne. Trên thế giới hiện nay đã có một số nước xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thông tin di động 3G như ở Hàn Quốc và Nhật Bản và với ưu điểm về tốc độ và dịch vụ, 3G sẽ là xu thế tất yếu mà mỗi nhà khai thác cần phải hướng tới. Mạng thông tin di động 3G giai đoạn đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và các vùng chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch ứng dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng cũng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình h1.6 cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của thông tin di động 3G. Th«ng tin vÞtrÝ § iÒu khiÓn dÞch vô tiªn tiÕn § Çu cuèi sè liÖu ThiÕt bÞ SMS RAN M¹ ng b¸ o hiÖu server BTS/ RNC Chøc n¨ ng CS Chøc n¨ ng CS Chøc n¨ ng PS Chøc n¨ ng PS intranet ThiÕt bÞcæng BS/ nodeB Internet ThiÕt bÞchuyÓn m¹ ch cæng ThiÕt bÞchuyÓn m¹ ch néi h¹ t Node kÕt hî p CS vµ PS § Çu cuèi tiÕng h1.6: Kiến trúc tổng quát một mạng di động kết hợp cả PS và CS Mai Thanh Dương - 16 - PSTN/PLMN Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000 Hình h1.7 cho thấy mô hình tham khảo của mạng cho cdma2000 MS T3 IP SCP T7 SN T6 T4 T8 ME MT0 T5 T9 T1 T2 PSTN Sm NPDB MT1 w DLE DCE TE2 EIR TE1 Z Al F E Rm BTS TAm Abis TE2 BSC PDN Pi MSC A Rx TE2 BS Dl Q C B ISDN S TE2 TE2 Rm MT2 MC N HLR D VLR M2 M1 H Ui N1 AC D1 D1 G OTAF SME V M3 Ur TNF V UIM PDSN P1 AA P1 WNE P1 IAP CDIS MWNE d O1 OSF DF O2 c CF I CDSF X j CDCP CSC k CDRP h1.7: Mô hình tham khảo mạng cdma2000 AAA :Authentication Authorization Accounting :Nhận thực trao quyền và thanh toán. AC : Authentication Center : Trung tâm nhận thực. BS : Base Station : Trạm gốc. BSC : Base Station Controller: Điều khiển trạm gốc. BTS : Base Transceiver Station : Trạm thu phát gốc. CDCP : Call Data Collection Point : Điểm thu thập số liệu cuộc gọi. CDGP : Call Data Generation Point: Điểm tạo dữ liệu cuộc gọi. CDIS : Call Data Information Source: Nguồn thông tin dữ liệu cuộc gọi. CDRP : Call Data Rating Point : Điểm tính cước số liệu cuộc gọi. CF : Collection Funtion: Chức năng thu thập. CSC : Customer Service Center: Trung tâm phục vụ khách hàng. DCE : Data Circuit Equipment: Thiết bị mạch số liệu. Mai Thanh Dương - 17 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai DF : Delivery Function: Chức năng chuyển. EIR : Equipment Identity Register : Bộ ghi nhận dạng thiết bị. ISDN : Intergrated Service Didital Network: Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ. IP : Intelligent Peripheral : Ngoại vi thông minh. IAP : Intercept Access Point : Điểm truy cập mạng bị chặn. IWF : InterWorking Function: Chức năng liên kết mạng. MWNE : Manager Wireless Network: Mạng quản lý vô tuyến. MS : Mobile Station: Trạm gốc. MC : Message Center : Trung tâm tin nhắn. MSC : Main Switching Center: Trung tâm chuyển mạch chính. MT : Mobile Terminal : Đầu cuối di động. NPDB : Number Portability Database: Cơ sở dữ liệu lưu số máy cầm tay. OSF : Operation System Function: Chức năng khai thác hệ thống. OTAF : Over The Air Service Function: Chức năng dịch vụ không gian. PDN : Public Data Network : Mạng số liệu công cộng. PDSN : Packet Data Serving Node : Node phục vụ số liệu gói. SCP : Service Control Point : Điểm điều khiển dịch vụ. SN : Service Node : Node dịch vụ. SME : Short Message Entity :Thực thể bản tin ngắn. TA : Terminal Adapter :Tương thích đầu cuối. TE :Terminal Equipment :Thiết bị đầu cuối. UIM : User Identity Mudule : Modul nhận dạng thuê bao. VLR : Visitor Location Register : Bộ ghi vị trí thường trú. WNE : Wireless Network Entity: Thực thể mạng vô tuyến. Mô hình tham khảo bao gồm: Các thực thể mạng và các điểm tham khảo. Dưới đây ta xét một số thực thể mạng đặc biệt trên hình và chưa được xét ở phần trước. 1. AAA là một thực thể đảm bảo hoạt động giao thức Internet để hỗ trợ nhận thực trao quyền và thanh toán. Các chức năng IP được định nghĩa trong tài liệu của IETF. AAA tương tác với PSDN để thực hiện ba chức năng AAA trong việc hỗ trợ PSDN cho các trạm di động yêu cầu. AAA tương tác với các thực thể AAA khác để thực hiện các chức năng khi AAA tại nhà nằm ngoài mạng di động đang phục vụ. 2. AC là thực thể quản lý thông tin nhận thực liên quan đến MS. AC có thể hoặc không đặt bên trong HLR. Một AC có thể phục vụ nhiều HLR. Mai Thanh Dương - 18 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai 3. BS là thực thể cung cấp các phương tiện để MS truy nhập mạng bằng đường vô tuyến. MS bao gồm BTS và BSC. 4. BSC là thực thể đảm bảo điều khiển và quản lý với nhiều BTS. BSC trao đổi bản tin với cả BTS và MSC. Lưu lượng và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý tính di động và quản lý MS có thể được truyền trong suốt qua BSC. 5. BTS là tực thể đảm bảo truyền dẫn qua điểm tham khảo U ( hay môi trường vô tuyến). 6. CDCP Là thực thể thu nhận thông tin chi tiết về cuộc gọi. 7. CDGP là thực thể cung cấp các thông tin chi tiết về cuộc gọi cho CDCP ở khuôn dạng IS-124. 8. CDIS là thực thể có thể là nguồn thông tin chi tiết về cuộc gọi. Thông tin này có thể ở một khuôn dạng riêng không nhất thiết phải ở dạng IS-124. 9. CDRP là thực thể nhận thông tin chi tiết cuộc gọi khuôn dạng IS-124, không tính cước và cung cấp thông tin liên quan đến cước phí. Thông tin này được bổ sung bằng cách sử dụng IS-124. !0. CF là thực thể chịu trách nhiệm thu thập thông tin bị chặn cho các cơ quan thi hành pháp luật. 11. CSC là thực thể mà tại đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể nhận các cuộc gọi điện thoại từ khách hàng muốn đăng ký cho việc cho việc bắt đầu dịch vụ vô tuyến hoặc các yêu cầu khác. 12. CDE là một kết cuối bảo đảm giao diện giữa mạng với người sử dụng không phải là ISDN. 13. DF là thực thể làm nhiệm vụ chuyển các cuộc gọi bị chặn đến một hay nhiều CF. 14. EIR là một thực thể đảm bảo để ghi lại số nhận dạng thiết bị của người sử dụng. 15. HLR là bộ ghi định vị để ghi lại số nhận dạng của người sử dụng. 16. IP (ngoại vi thông minh) là thực thể thực hiện chức năng tài nguyên đặc biệt như: thông báo bằng lời (từ băng), thu thập các chữ số, thực hiện việc chuyển đổi tiếng thành văn bản hoặc văn bản thành tiếng, ghi và lưu các bản tin tiếng, các dịch vụ Fax, các dịch vụ số liệu... 17. IAP đảm bảo việc truy nhập đến các cuộc thông tin đến hoặc từ thiết bị, các phương tiện hay các dịch vụ của một đối tượng bị chặn. 18. IWF là một thực thể đảm bảo việc biến đổi thông tin cho một hay nhiều WNE. Một IWF có thể có giao diện đến một WNE để đảm bảo các dịch vụ biến đổi. Mai Thanh Dương - 19 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai IWF có thể làm tăng thêm một giao diện được nhận dạng giữa hai WNE để cung cấp các dịch vụ biến đổi cho cả hai WNE. 19. MWNE là thực thể vô tuyến bên trong thực thể tập thể hay một thực thể mạng đặc thù bất kỳ cần quản lý vô tuyến của OS bao hàm cả OS khác. 20. MC là thực thể làm nhiệm vụ lưu và phát các bản tin ngắn. MC cũng có thể đảm bảo các dịch vụ bổ sung cho dịch vụ bản tin ngắn (SMS). 21. MS là đầu cuối được thuê bao sử dụng để truy nhập mạng ở giao diện vô tuyến. MS có thể là thiết bị cầm tay, đặt trong xe hoặc đặt cố định. MS là thiết bị vô tuyến được dùng để kết cuối đường truyền vô tuyến tại thuê bao. 22. MSC là thực thể chuyển mạch lưu lượng được khởi xướng hoặc kết cuối ở MS. Thông thường một MSC được kết nối với ít nhất một BS. Nó cũng có thể đóng vai trò cổng khi kết nối với một mạng khác. 23. MT0 là kết cuối MS có khả năng tự truyền số liệu mà không hỗ trợ giao diện ngoài. 24. MT1 là kết cuối MS cung cấp giao diện người sử dụng ISDN và mạng. 25. MT2 là kết cuối MS cung cấp giao diện kết nối không phải là giao diện người sử dụng ISDN và mạng. 26. NPDB là một thực thể cung cấp thông tin về tính cầm tay cho các số danh bạ cầm tay. 27. OSF được định nghĩa bởi OSF của TMN (mạng quản lý viễn thông). Các chức năng này bao hàm cả chức năng lớp quản lý phần tử, lớp quản lý mạng, lớp quản lý dịch vụ và lớp quản lý kinh doanh phân bố ở tất cả các chức năng của hệ điều hành. 28.OTAF là thực thể giao diện theo chuẩn riêng đến CSC để hỗ trợ các hoạt động trang bị dịch vụ. 29. PDSN là thực thể cung cấp các chức năng giao thức Internet cho mạng di động. PDSN thiết lập, duy trì và kết nối các phiên của lớp đoạn nốivới MS. PDSN định tuyến các datagram IP đến PDN. PDSN có thể hoạt động như một tác nhân MIP ngoài nhà trong mạng di động. PDSN tương tác với AAA để hỗ trợ việc nhận thực, trao quyền, và tính cước. PDSN có thể giao tiếp với một hay nhiều mạng IP để đảm bảo truy nhập mạng Internet. 30. PDN đảm bảo cơ chế truyền tải số liệu gói giữa các thực thể mạng và thực hiện xử lý các khả năng sử dụng các dịch vụ này. 31. SCP là thực thể hoạt động như một cơ sở dữ liệu thời gian thực và hệ thống xử lý thao tác để đảm bảo chức năng điều khiển dịch vụ và số liệu dịch vụ. 32. SN là thực thể đảm bảo điều khiển dịch vụ, số liệu dịch vụ các tài nguyên đặc biệt và các chức năng điều khiển cuộc gọi để hỗ trợ các dịch vụ liên quan đến vật mang. Mai Thanh Dương - 20 -