BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN
THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
LỮ THỊ PHƯƠNG NGA

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ CHUYỂN VÙNG
TRONG MẠNG 4G
CHUYÊN NGÀNH

: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH
MÃ SỐ

: 60.48.15

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2010


Đề tài “Nghiên cứu phương pháp quản lý chuyển
vùng trong mạng 4G” sẽ đánh giá năng lực của các đề xuất
quản lý chuyển vùng giữa các mạng truy nhập vô tuyến
khác nhau: WLAN, 3G, Wimax. Luận văn xác định các yêu
cầu đặt ra đối với vấn đề quản lý chuyển vùng trong mạng
4G. Năng lực của các đề xuất trên được khảo sát nhờ công
cụ phần mềm mô phỏng NS-2.
Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Mạng 4G và vấn đề quản lý di động.
Chương 2: Giao thức quản lý chuyển vùng trong
mạng 4G.
Chương 3: Đánh giá quản lý chuyển vùng giữa
WLAN và UMTS bằng mô phỏng. I. NỘI DUNG CHÍNH CỦA TỪNG CHƯƠNG
CHƯƠNG 1
Chương 1 sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống thông
tin di động thế hệ thứ 4 (4G), về lịch sử và xu hướng phát
triển, mô hình cấu trúc mạng và các dịch vụ được triển
khai trong mạng di động 4G. Tiếp đó chương sẽ đề cập đến
vấn đề quản lý di động trong mạng, khái niệm về chuyển
vùng trong quản lý di động cũng như sự cần thiết của việc
nghiên cứu các phương pháp chuyển vùng trong mạng di
động 4G.
Mô hình cấu trúc mạng 4G

Hình 1.5: Mô hình cấu trúc mạng 4G

Lớp truy nhập vô tuyến

(đây là một yêu cầu quan trọng của IP di động). Nhưng nếu
MN đi khỏi mạng thường trú thì MN cần có một đại diện
thay mặt nó. Đại diện này là đại diện thường trú HA (Home
Agent) có thể thông tin với MN trong suốt thời gian di
chuyển mà không phụ thuộc vào vị trí hiện tại của MN. Do
đó, ta có thể coi HA là vị trí vật lý của MN. Vậy khi MN đi
khỏi nơi thường trú, nó phải có một địa chỉ tạm trú và
thông báo địa chỉ này cho HA để biết được địa điểm hiện
tại của MN. Có nhiều cách để có địa chỉ này, nhưng tiện
nhất là MN có địa chỉ này từ một đại diện. Đại diện này
được gọi là đại diện tạm trú FA (Foreign Agent) [10].
Do đó khi một MN ra khỏi mạng thường trú tới
mạng ngoài, MN phát hiện là nó đang ở mạng khác nó sẽ
gửi yêu cầu đăng ký thông qua FA đến HA để được lưu
động trong một thời gian. Đáp ứng này gửi đến MN (thông
qua FA) cho phép hoặc từ chối việc đăng ký này. Trường
hợp này thực hiện khi MN dùng FA để đăng ký, còn nếu
MN bảo vệ địa chỉ theo cách khác thì nó không cần bước
đăng ký qua FA.

Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của MIPv4
(Nguồn: Tài liệu tham khảo [10])
Chuyển vùng trong mobile IP: gồm trường hợp MN
đi từ FA1 sang FA và trường hợp MN đi từ FA sang vùng
không có FA
Giao thức MIH của IEEE - Mô hình kiến trúc MIH
Kiến trúc MIH (Media- Independent Handover-
IEEE 802.21) bao gồm các User MIH đặt tại lớp Lớp 4 sử
dụng điểm truy nhập dịch vụ MIH (SAPs) để truyền thông
với các dịch vụ MIH ở các lớp thấp hơn [2].

Events
MIH
Commands
Link
events
Link
commands
Mobile Node
Access Point
Link
events
Link
commands
MIH
Events
MIH
Commands
MIH User 1
MIHF
L2
2
L2
1
MIHF
L2
Query
or
configure
Response
Query

Chương 3 giới thiệu về phần mềm mô phỏng mạng
NS-2 và trình bày kết quả mô phỏng chuyển vùng giữa
mạng UMTS và WLAN. Giới thiệu về các tham số sẽ ảnh
hưởng tới hiệu năng chuyển vùng. Sau đó trình bày
topology mạng thực hiện chuyển vùng giữa mạng UMTS và
WLAN và các scenario chuyển vùng. Phần cuối của
chương trình bày kết quả hiệu năng chuyển vùng khi điều
chỉnh các tham số mô phỏng.
Các tham số đánh giá hiệ năng chuyển vùng
Các tham số được đề cập sau đây được sử dụng để
đánh giá hiệu năng chuyển vùng [19]. Độ trễ chuyển giao,
Tỉ lệ ngắt kết nối, Tỉ lệ mất gói, Số gói tin không đúng thứ
tự, Hiệu năng phát hiện di chuyển, Xác suất tạo ra link
trigger bị lỗi
Cấu hình và các tham số mô phỏng

0.0.0 1.0.0
2.0.0
3.0.0
2.0.13.0.1
RA
RA
Agent App
Agent App
0.0.0 1.0.0
2.0.0
3.0.0
2.0.13.0.1 2.0.13.0.1
RA
RA

Agent App
Agent App
2.0.13.0.1 2.0.13.0.1
Agent App
2.0.13.0.1 2.0.13.0.1
Agent App
Prefix expired

Hình 3.5: Topology phát hiện di chuyển dựa trên RA
Các kết quả mô phỏng như sau:
DELAY và MAX_RA_DELAY). Kết quả như sau:
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12
Thời gian gửi quảng bá router tối thiểu (s)
Độ trễ chuyển giao (s)

Hình 3.6: Ảnh hưởng của khoảng thời gian RA tới độ
trễ chuyển giao.
0
10
20
30
40

Agent App
Agent App
Link UPLink Down
RS

Hình 3.8: Topology phát hiện di chuyển dựa trên Link
Detected/UP/Down.
Các kết quả mô phỏng
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
MAX_RA_DELAY_TIME (s)
Độ trễ chuyển giao (s)

Hình 3.9: Ảnh hưởng của tham số MAX_RA_DELAY
tới độ trễ chuyển giao
( Nguồn: Tài liệu tham khảo [19] )
0
10
20
30
40
50
60

0.35
0.4
0.45
0.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Số gói tin bị lỗi trước khi ngắt liên kết
Độ trễ chuyển giao (s)

Hình 3.13: Ảnh hưởng của số gói tin bị lỗi đối với độ trễ
chuyển giao
( Nguồn: Tài liệu tham khảo [19] )
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Số gói tin bị lỗi trước khi ngắt liên kết
Hiệu năng phát hiện di chuyển (%)

Hình 3.14: Ảnh hưởng của số gói tin bị lỗi đối hiệu
năng phát hiện di chuyển
( Nguồn: Tài liệu tham khảo [19] )
II. Kết luận
Một trong những vấn đề mà các nhà nghiên cứu quan
tâm nhất trong quản lý di động là quá trình chuyển vùng
trong di động. Do nghiên cứu để đảm bảo được tín hiệu
liên tục và đạt hiệu quả cao nhất khi điểm di động di

“An Architecture Supporting Adaptation and Evolution in
Fourth Generation Mobile Communication Systems”.
[2] David Griffith, Richard Rouil, Nade
Golmie (2008, November 15), “ Performance Metrics for
IEEE 802.21 Media Independent Handover (MIH)
Signaling”.
[3] De La Oliva, “An overview of IEEE
802.21: media-independent handover services”.
[4] D.Rouffet, S. Kerboeuf, L. Cai, V.
Capdevielle (2005), “4G Mobile” Alcatel
Telecommunication Review.
[5] Frederic Paint, Paal Engelstad, Erik
Vanem, Thomas Haslestad, Anne Mari Nordvik, Kjell
Myksvoll, Stein Svaet, “Mobility Aspects in 4G
Networks”.
[6] Georgia J. Xie and I.F. Akyildiz (2002), “
A distributed dynamic regional location management
scheme for Mobile IP” in Proc. IEEE INFOCOM
[7] Gergely V. Zaruba, Wei Wu, Mohan J.
Kumar, Sajal K. Das, “ NGIneUS: Intelligent User
Shadows for Next Generation Wireless Services”,
Department of Computer Science and Engineering,
University of Texas at Arlingto.
[8] http://www.s3.kth.se/radio/4GW/.
[9] http://www.3g.co.uk/
[10] http://www.vntelecom.org/
[11] J. Xie and I.F. Akyildiz (2002), “An
optimal location management scheme for minimizing
signaling cost in Mobile IP”.
[12] Juan Carlos, Farrokh Khatibi, Junghoon

Architectures &Protocols, WINLAB,Rutgers University,
available at:
http://www.winlab.rutgers.edu/pub/docs/focus/MobNet2.ht
ml
[24] 4GW (4
th
generation wireless
infrastructures) project, Personal Computing and
Communications group, Lund Institute of Technology.
Available at: http://www.s3.kth.se/radio/4GW/