- 1 -

B
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG DƯƠNG HỮU ÁI CHUYỂN GIAO DỌC TRONG MẠNG DI ĐỘNG
THẾ HỆ TIẾP THEO Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số : 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có th
ể tìm hiểu luận văn tại:
• Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
• Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.
- 3 -

M
Ở ĐẦU
1. Lý do chọn ñề tài
Chuyển giao dọc ñã và ñang là xu thế phát triển và nghiên cứu của
ngành truyền thông trên toàn thế giới, cụ thể và nổi bật nhất là khả năng
chuyển giao liên mạng giữa mạng tế bào và mạng cục bộ không dây
WLAN. Chuyển giao dọc không còn là những nghiên cứu ñơn lẻ mà ñã
và ñang ñược chuẩn hóa bởi nhiều tổ chức như 3GPP, 3GPP2, IEEE,
IETF,…
Xuất phát từ nhu cầu phát triển của ngành truyền thông trên toàn
thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng, chúng tôi quyết ñịnh chọn
ñề tài với tên: Chuyển giao dọc trong mạng di ñộng thế hệ tiếp theo ñể
tiến hành nghiên cứu. Chúng tôi hy vọng tạo ñược một tài liệu tham khảo
tốt cho những người bắt ñầu tìm hiểu về Mạng di ñộng thế hệ tiếp theo
và hy vọng mô phỏng và làm sáng tỏ vấn ñề nhằm góp phần làm phong
phú thêm các kết quả trong lĩnh vực này.
2. Mục ñích nghiên cứu
Luận văn này nghiên cứu vấn ñề chuyển giao dọc trong các mạng
hỗn hợp, cụ thể là giữa mạng Wireless LAN và mạng UMTS hướng ñến

trường mạng không ñồng nhất, nó là cần thiết ñể ñảm bảo tính liên tục và
chất lượng dịch vụ, có nghĩa là ñộ trễ thấp và mất gói thấp trong thời
gian chuyển giao.
6. Cấu trúc của luận văn.
Ngoài các phần mở ñầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục,
phần nội dung chính của luận văn gồm có bốn chương.
Chương 1. Tổng quan về sự phát triển của mạng thông tin di ñộng
Chương 2. Trình bày tổng quan về mạng UMTS, WLAN và kiến
trúc kết hợp
Ch
ương 3. Trình bày về kỹ thuật chuyển giao dọc
Chương 4.Nghiên cứu mô phỏng chuyển giao giữa UMTS và
WLAN.
- 5 -

CH
ƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1. GIỚI THIỆU
1.2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.2.1. Mạng thế hệ thứ nhất
Chúng ta bắt ñầu với mô hình mạng tham chiếu của Hiệp hội
TIA/EIA tiêu chuẩn IS-41. Mô hình mạng này cũng ñại diện cho mạng
của hệ thống thế hệ ñầu tiên chỉ hỗ trợ dịch vụ thoại mà không hỗ trợ
dịch vụ dữ liệu. Mô hình tham chiếu là tương ñương kiến trúc GSM.
1.2.2. Mạng thế hệ thứ hai
Một tính năng quan trọng của hệ thống thế hệ thứ hai là khả năng
dịch vụ dữ liệu của nó. Ví dụ, IS-95 hỗ trợ dịch vụ dữ liệu chuyển mạch
kênh, fax kỹ thuật số, IP, MIP, và dữ liệu gói số mạng tế bào CDPD.
- 7 -

CH
ƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS, WLAN VÀ KIẾN TRÚC
KẾT HỢP

2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS
2.1.1. Giới thiệu
Hệ thống UMTS là một trong các công nghệ di ñộng 3G. UMTS
dựa trên nền tảng W-CDMA, ñược chuẩn hóa bởi Tổ chức các ñối tác
phát triển 3GPP. UMTS ñôi khi còn ñược gọi là 3GSM, ñể chỉ sự kết
hợp về bản chất công nghệ 3G của UMTS và chuẩn GSM truyền thống.
 Tốc ñộ dữ liệu
 Các băng tần
2.1.2. Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng UMTS gồm ba phần chính là: Thiết bị người sử
dụng (UE), mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất UMTS (UMTS Terrestrial
Radio Access Network -UTRAN) và mạng lõi (Core Network-CN).
2.1.3. Chuyển giao trong mạng UMTS
2.2. TỔNG QUAN VỀ MẠNG WLAN
2.2.1. Giới thiệu
2.2.2. Cấu trúc cơ bản của WLAN
2.2.3. Tập giao thức WLAN
 Lớp vật lý.

3.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CHUYỂN GIAO
3.1.1. Giới thiệu
3.1.2. Quyết ñịnh chuyển giao dọc
3.1.2.1. Cấu trúc cơ bản của USHA
3.1.2.2. Mô hình quyết ñịnh thông minh
3.1.2.3. Quyết ñịnh chuyển giao dọc phân bố
3.1.3. Thiết kế kiến trúc và hệ thống
3.1.3.1. Đặc ñiểm của hệ thống
B3G hoặc 4G ước tính sẽ ñược thực hiện khoảng năm 2010 hoặc
2011 và dựa trên năm yếu tố: (1) các dịch vụ hoàn toàn hội tụ, (2) truy
cập di ñộng ở khắp nơi, (3) thiết bị người dùng ña dạng, (4) các mạng
ñộc lập, (5) phụ thuộc phần mềm.
3.1.3.2. Kỹ thuật sự di ñộng theo chiều dọc
Kiến trúc hệ thống phân thành ba phần: Kỹ thuật di ñộng, quản lý
tài nguyên, quản lý dịch vụ.
3.1.3.3. Các mạng truy cập không ñồng nhất
3.1.3.4. Các mô hình kết hợp
Có hai mô hình kết hợp giữa mạng WLAN với các mạng tế bào,
mô hình tích hợp lỏng và tích hợp chặt. Với hai mô hình có thể giải
quyết ñược vấn ñề quản lý di ñộng toàn cầu.
3.1.3.5. Cấp phát tài nguyên
Có th
ể chia sẻ lưu lượng giữa các mạng không dây không ñồng
nhất, ñặc biệt là khi xem xét các mô hình tích hợp chặt, thực hiện chuyển
giao dọc là một cách thức cấp phát tài nguyên.
- 10 -

3.1.4. Quản lý di ñộng trong các mạng không ñồng nhất
Vấn ñề quản lý di ñộng bao gồm các kịch bản di ñộng theo chiều
dọc, phương pháp, ñiều khiển, thuật toán, cách tiến hành, các giao thức,

- 12 -

3.2.4.2. Mở rộng giao thức SCTP hỗ trợ cho chuyển giao
Một mở rộng của giao thức SCTP bổ sung thêm việc cấu hình lại
ñịa chỉ tự ñộng (DAR) ñược `gọi là giao thức mobile SCTP (mSCTP)
[24, 29]. Với mSCTP, mỗi ñầu cuối SCTP có thể thêm hoặc xóa một ñịa
chỉ IP của một liên kết SCTP. Nó cũng có thể thực hiện hoạt ñộng
Primary Change nhằm thay ñổi ñịa chỉ chính.
3.2.4.3. Triển khai giao thức mSCTP cho chuyển giao giữa mạng
UMTS và WLAN
3.2.5. Chuẩn IEEE 802.21 Media Independent Handover (MIH)
3.2.5.1. Kiến trúc MIH Hình 3.19: ServiceMô hình MIHF tổng quát
Các ñiểm truy nhập dịch vụ (Service Access Points-SAP)
MIHF giao tiếp với các lớp khác và các mặt phẳng chức năng sử
dụng SAP. Mỗi SAP bao gồm một tập hợp các dịch vụ ñặc trưng cho
nh
ững tương tác giữa người sử dụng dịch vụ và nhà cung cấp dịch vụ.
- 13 -

• MIH_SAP ñặc trưng cho ñiểm truy nhập dịch vụ ñộc lập về
phương tiện (Media Independent SAP).
• MIH_LINK_SAP: ñặc trưng cho ñiểm truy nhập phụ thuộc về
phương tiện (Media Dependent SAP).
• MIH_NET_SAP: Các ñiểm truy nhập dịch vụ phụ thuộc
phương tiện (Media Dependent SAP).
3.2.5.2. Các ñiểm tham chiếu trong MIH
Có năm ñiểm tham chiếu trong MIH.

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG CHUYỂN GIAO
GIỮA UMTS VÀ WLAN

4.1. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA
MẠNG UMTS VÀ WLAN SỬ DỤNG CHUẨN IEEE 802.21 HỖ
TRỢ CHO GIAO THỨC MIPv6
4.1.1. Kịch bản mô phỏng
Hình 4.1 mô tả cấu hình mạng mô phỏng chuyển giao giữa UMTS
và WLAN

Hình 4.1: Mô hình mô phỏng mạng
• Trường hợp 1: MN không sử dụng L2 trigger hoặc các khả
năng của chuẩn MIH ñể hỗ trợ cho giao thức quản lí di ñộng lớp 3
MIPv6: Quá trình phát hiện chuyển ñộng ñược thực hiện hoàn toàn
thông qua các bản tin RA (Router Advertisement) ñược gửi theo chu kì
bởi AP.
• Trường hợp 2: MN sử dụng các bản tin Link Detected/ Link
Up/ Link Down
ñể thực hiện chuyển giao
- 16 -

• Trường hợp 3: MN sử dụng các bản tin Link Detected/ Link
Up và dùng bản tin Link Going Down thay cho bản tin Link Down ñể
thực hiện chuyển giao.
4.1.2. Kết quả mô phỏng
Trường hợp 1
• Ảnh hưởng của chu kì gửi các bản tin RA ñến trễ chuyển giao
từ mạng UMTS sang WLAN
0
0.5

20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Ti le thoi gian phat hien di dong / Tre chuyen giao (%)
Router lifetime (s)

Hình 4.7: Tỉ lệ giữa thời gian phát hiện di ñộng/trễ khi chuyển
giao từ WLAN sang UMTS phụ thuộc vào giá trị Router Lifetime
Trường hợp 2
0.1
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15

45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Ti le thoi gian phat hien chuyen dong / Tre chuyen giao (%)
MaxDelay RA (s)

Hình 4.9: Tỉ lệ thời gian phát hiện di ñộng/trễ chuyển giao từ
UMTS sang WLAN
Hình 4.8 và 4.9 mô tả ảnh hưởng của thời giá trị này ñến trễ
chuyển giao và tỉ lệ giữa thời gian phát hiện sự di chuyển/trễ chuyển
giao.
Ở ñây, ta khảo sát ảnh hưởng của ngưỡng số lượng bản tin beacon
bị mất trước khi khởi tạo sự kiện Link Down. Hình 4.10 cho thấy rằng
khi ngưỡng số lượng bản tin bị mất tăng thêm 1 thì trễ chuyển giao sẽ
tăng thêm khoảng 100ms.
- 19 -

0.1
0.15
0.2

Hình 4.10: Ảnh hưởng số lượng bản tin beacon bị mất trước khi
quyết ñịnh chuyển giao ñến trễ chuyển giao từ WLAN sang UMTS
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Scale of movement detection time/Handover Delay (%)
Number of beacons loss before triggering LINK DOWN
Scale of movement detection time/Handover Delay (%) WLAN->UMTS

Hình 4.11: Ảnh hưởng số lượng bản tin beacon bị mất trước khi
quyết ñịnh chuyển giao ñến tỉ lệ thời gian phát hiện di ñộng trễ
chuyển giao từ WLAN sang UMTS
Trường hợp 3

Thoi gian ngat ket noi (%)
pr limit (power threshold)
MN di chuyen voi v=1ms
MN di chuyen voi v=2ms
MN di chuyen voi v=4ms
MN di chuyen voi v=5ms Hình 4.12: Ảnh hưởng của việc chuyển giao sớm ñến thời gian
ngắt kết nối chuyển giao WLAN sang UMTS
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
520
560
600
1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 1.44 1.48
So luong goi tin nhan duoc tren giao dien WLAN
pr limit (power threshold)
MN di chuyen voi v=1ms

1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 1.44 1.48
Thoi gian ket noi voi mang WLAN (%)
pr limit (power threshold)
MN di chuyen voi v=1ms
MN di chuyen voi v=2ms
MN di chuyen voi v=4ms
MN di chuyen voi v=5ms

Hình 4.14: Ảnh hưởng của việc chuyển giao sớm ñến thời gian
truyền trên giao diện WLAN (chuyển giao WLAN sang UMTS)
4.2. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA
MẠNG UMTS VÀ WLAN SỬ DỤNG GIAO THỨC SCTP
4.2.1. Kịch bản mô phỏng
Kịch bản 1 (CN có một ñịa chỉ IP: single-home)

Kịch bản 2 (CN có hai ñịa chỉ IP: dual-home)
- 22 - Hình 4.15: Kịch bản mô phỏng chuyển giao dọc sử dụng giao thức
SCTP
4.2.2. Kết quả mô phỏng
Trong kịch bản ñầu tiên, trễ chuyển giao từ UMTS-WLAN là
354ms, từ WLAN sang UMTS là 210ms; trong kịch bản thứ hai trễ
chuyển giao từ UMTS-WLAN giảm xuống chỉ còn 121.3ms.
Hình 4.16 mô tả trễ chuyển giao của kịch bản 1 khi MN chuyển
giao từ mạng UMTS sang WLAN.

Hình 4.16: Trễ chuyển giao kịch bản 1 khi chuyển giao từ mạng
UMTS sang WLAN

Hình 4.17: Trễ chuyển giao khi chuyển từ mạng UMTS sang
WLAN

Hình 4.18: Thông l
ượng nhận ñược bởi MN khi chuyển giao từ
UMTS sang WLAN trong kịch bản 1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60
Throughput (kbps)
Time (s)


- 25 -

K
ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Luận văn này ñã nghiên cứu về chuyển giao dọc, tầm quan trọng
và những khó khăn khi thực hiện chuyển giao dọc giữa các mạng
hỗn hợp.
Luận văn cũng ñã tìm hiểu các giao thức quản lí di ñộng ñang
ñược sử dụng phổ biến hiện nay. Đó là giao thức Mobile IP và giao thức
SCTP. Giao thức Mobile IP có ñặc ñiểm là ñơn giản, dễ dàng mở rộng
nhưng có hạn chế là trong mạng cần thêm các thực thể ñặc biệt và ñặc
biệt là có trễ chuyển giao lớn. mSCTP với khả năng cấu hình ñịa chỉ
ñộng trong một liên kết ñang diễn ra và các khả năng của SCTP như ña
luồng và ña chủ nên mSCTP là một giao thức thích hợp cho cả các hoạt
ñộng trên mạng cố ñịnh và di ñộng với trễ chuyển giao nhỏ. Một chuẩn
ñang ñược nghiên cứu và phát triển với mục tiêu là hỗ trợ cho chuyển
giao dọc là chuẩn 802.21 cũng ñược trình bày.
Trong chương 4, luận văn ñã thực hiện ñược việc mô phỏng và
ñánh giá hiệu năng của các giao thức quản lí di ñộng khác nhau trong
việc ñảm bảo chuyển giao không ngắt quãng khi thực hiện chuyển giao