i
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................... iii
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ iv
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ NỐI MẠNG VÔ TUYẾN ............. 3
1.1. CÁC CÔNG NGHỆ NỐI MẠNG SỐ LIỆU CHUYỂN MẠCH KÊNH VÀ
CHUYỂN MẠCH GÓI ........................................................................................... 3
1.2. SỐ LIỆU GÓI CDMA2000 .............................................................................. 5
1.2.1. Kiến trúc hệ thống số liệu gói cdma2000 ................................................... 5
1.2.2. Triển vọng MS ........................................................................................... 8
1.2.3. Các mức di động của cdma2000............................................................... 10
1.2.4. AAA di động cdma2000 .......................................................................... 11
1.3. NỐI MẠNG SỐ LIỆU GÓI: GPRS VÀ MIỀN UMTS PS ............................. 14
2.3.4. Truyền tunnel là nền tảng VPN ................................................................ 28
2.3.5. Các thỏa thuận mức dịch vụ SLA (Service Level Agreement) .................. 32
2.4. PHÂN LOẠI CÔNG NGHỆ VPN .................................................................. 33
2.4.1. Phân loại theo phương pháp truyền tunnel ............................................... 34
2.4.2. Phân loại theo kiến trúc: Site-to-Site VPN và truy nhập từ xa .................. 39
2.5. CHUYỂN TỪ HỮU TUYẾN SANG VÔ TUYẾN VÀ DI ĐỘNG ................. 43
2.5.1. Tầm quan trọng của VPN trong môi trường số liệu gói vô tuyến .............. 43
2.5.2. MVPN tự ý .............................................................................................. 45
2.5.3. MNPN bắt buộc ....................................................................................... 46
2.6. KẾT LUẬN .................................................................................................... 47
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP MVPN CHO GPRS/UMTS VÀ CDMA2000 .................. 48
3.1. GIẢI PHÁP VPN CHO GPRS VÀ UMTS ..................................................... 48ii
3.1.1. Các giải pháp công nghệ số liệu gói ......................................................... 48
3.1.2. Kiểu IP PDP ............................................................................................ 51
Trang
Hình 1.1. Cơ chế truyền tunnel số liệu gói vô tuyến .................................................... 4
Hình 1.2. Thí dụ kiến trúc số liệu gói cdma2000 ......................................................... 6
Hình 1.3. Thí dụ các ngăn xếp giao thức của dịch vụ gói cdma2000 ........................... 7
Hình 1.4. Phân cấp di động cdma2000 ...................................................................... 10
Hình 1.5. Mạng lõi cdma2000 điển hình cùng với các hệ thống AAA ....................... 12
Hình 1.6. Kiến trúc GPRS ......................................................................................... 14
Hình 1.7. Kiến trúc UMTS ....................................................................................... 15
Hình 1.8. Kiến trúc ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng GPRS và UMTS . 17
Hình 2.1. Truyền tunnel trong nối mạng riêng ảo ...................................................... 29
Hình 2.2. Che đậy địa chỉ IP bằng tunnel .................................................................. 30
Hình 2.4. VPN tự ý trên mạng TTDĐ 2G ................................................................. 35
Hình 2.5. VPN bắt buộc ............................................................................................ 37
Hình 2.6. Một số tùy chọn VPN móc nối (trong môi trường GPRS). ......................... 38
Hình 2.7. Extranet VPN động ................................................................................... 41
Hình 3.17. Ngăn xếp giao thức HA VPN công cộng ................................................. 73
Hình 3.18. Kiến trúc HA VPN riêng và ngăn xếp ..................................................... 75
Hình 3.19. Thiết lập HA động ................................................................................... 80
Hình 3.20. Kiến trúc AAA dựa trên cdma2000 RADIUS và mô hình tham khảo giao
thức .......................................................................................................................... 84
iv
THUT NG V T VIT TT
A
AA Acccess Accept Chấp nhận truy nhập
AA Agent advertisement Quảng cáo tác nhân
AAA
Authentication, Authorization and
Accounting
Nhận thực, trao quyền và thanh toán
AC Access Control Điều khiển truy nhập
AH Authentication Header Tiêu đề nhận thực
ANSI American National Standard Institute Viện nghiên cứu tiêu chuẩn quốc gia Mỹ
AP
Access Point Điểm truy nhập
APN
Access Point Name Tên điểm truy nhập
ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động
AS Agent sollicitation Nài xin tác nhân
Protocol
Giao thức nhận thực bắt tay khẩu lệnh
CLP
Cell Loss Priority Ưu tiên mất tế bào
CN Correspondent Node Nút đối tác
CoA Care of Address Phần chăm sóc địa chỉ
COPS Common Open Policy Service Dịch vụ chính sách mở chung
CoS Class of Service Loại dịch vụ
CP Captive Portal Cổng bắt giữ
CRL
Certificate Revocation List Danh sách hủy bỏ chứng nhận
CS Circuit Switch(ed) Chuyển mạch kênh
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
CSD Circuit-Switched Data Số liệu chuyển mạch kênh
d
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức lập cấu hình máy trạm động
DIAMETER
Giao thức RADIUS cải tiến nhằm định
nghĩa quan hệ đồng cấp của các thực thể
đồng cấp
DiffSrv
Differentiated Services Các dịch vụ đợc phân loại
DLCI
Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối liên kết số liệu
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
DSCP Differentiated Service Code Point Điểm mã dịch vụ đợc phân loại
DSL Digital Subscriber Line Đờng thuê bao số
DSLAM DSL Access Multiplex Ghép kênh DSL
Telecommunications
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
GTP
GPRS Tunneling Protocol Giao thức truyền tunnel GPRS
GTP-C GTP- Control Plane Giao thức GTP mặt phẳng điều khiển
GTP-U GTP-User Plane Giao thức GTP mặt phẳng ngời sử dụng
GW Gateway Cổng
h
HA Home Agent Tác nhân nhà
HAAA Home AAA AAA nhà (xem AAA)
HLR Home Location Register Bộ ghi dịnh vụ thờng trú
HPMLN Home PLMN Mạng PLMN nhà
HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà
i
IBGP
Internet Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên internet
IE Information Element Phần tử thông tin
IKE Internet Key Exchange Trao đổi khoá Internet
vii
IMA Inverse Multiplexing ATM ATM ghép kênh đảo
IMSI International Mobile Station Identifier Nhận dạng thuê bao duy nhất toàn cầu
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPCP IP Configuration Protocol Giao thức lập cấu hình IP
IPIP
IP in IP Giao thức IP trong IP
IPSec
IP Security An ninh IP
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
IT Information Technology Công nghệ thông tin
n
NAI Network Access Identifier Nhận dạng truy nhập mạng
NAS Network Access Server Máy chủ truy nhập mạng
NAT Network Address Translation Biên dịch địa chỉ mạng
NCP
Network Control Protocol Giao thức điều khiển mạng
o
OA&M
Operation Administration and
Maintenance Center
Khai thác, quản trị và bảo dỡng
OSA
Open Services Architecture Kiến trúc các dịch vụ mở
p
PAD Packet Assembler and Deassembler Đóng và tháo bao gói
PAP Password Authentication Protocol Giao thức nhận thực mật khẩu
PC PDP context Ngữ cảnh PDP
PCF
Packet Control Function Chức năng điều khiển gói
PCO
Protocol Configuration Options Các tùy chọn cấu hình
PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển số liệu
PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói
PDN Packet Data Network Mạng số liệu gói
PDP Packet Data Protocol Giao thức số liệu gói
PDSN
Packet Data Serving Node Node phục vụ số liệu gói
PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức
PE Provider Edge Biên nhà cung cấp
PIN Personal Identitification Number Số nhận dạng cá nhân
Registration Request Yêu cầu đăng kí
s
SA security association Liên kết an ninh
SAAL-NNI
Signaling ATM Adaptation Layer
Network-to-Network Interface
Giao diện mạng đến mạng lớp thích ứng
ATM của báo hiệu
SAD
Security Association Database Cơ sở dữ liệu liên kết an ninh
SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu
SCF Service Charging Function Chức năng tính cớc dịch vụ
SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền dẫn điều khiển luồng
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
SI
Simple IP IP đơn giản
SIM
Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao
SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ
SM Session Management Quản lý phiên
SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn hay nhắn tin
SNDCP
Subnetwork Dependent Convergence
Protocol
Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con
x
SP Security Police Chính sách an ninh
SPD Security Policy Database Cơ sở dữ liệu chính sách an ninh
t
Wide Area Network Mạng diện rộng
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến
WLAN Wireless LAN Mạng LAN vô tuyến
WWW World Wide Web Web toàn cầu
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời mở đầu
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT 1
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát
triển nhanh nhất và phục vụ những yêu cầu trao đổi thông tin hữu hiệu nhất. Để đáp
ứng các nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao, mạng thông tin di động
ngày càng được cải tiến, cụ thể là xu hướng chuyển đổi từ hệ thống thông tin di động
thế hệ hai sang thế hệ ba.
Mặc dù thông tin di động thế hệ hai (2G) đã sử dụng công
nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp và xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên
không thể đáp ứng được các kiểu dịch vụ mới như truyền số liệu tốc độ bit thấp và cao,
truy nhập Internet tốc độ cao, đa phương tiện, truyền video và các dịch vụ yêu cầu
băng thông lớn khác, vậy nên sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của các hệ thống thông
tin di động thế hệ ba (UMTS và CDMA2000) là một điều tất yếu.
Song song với sự phát triển mạnh mẽ của các mạng thông tin di động là sự phát
triển liên tục của mạng Internet, mạng truyền số liệu lớn nhất và phổ biến nhất trên
toàn thế giới. Từ khi ra đời đến nay, mạng Internet đã tạo ra những thay đổi cơ bản
phong cách làm việc, khai thác thông tin và giải trí của con người.
Tính tại thời điểm gần đây số thuê bao sử dụng các dịch vụ vô tuyến trên toàn thế
giới là vào khoảng hơn một tỷ người. Bên cạnh đó số lượng các máy chủ Internet cũng
vào khoảng hơn 200 triệu host. Và theo những nghiên cứu gần đây, 80% người sử
dụng Internet thì cũng là các thuê bao sử dụng các dịch vụ di động, và 40% trong số họ
là những người sử dụng với các mục đích kinh doanh.
trường viễn thông và tin học cộng với nhu cầu sử dụng ngày càng tăng chắc chắn sẽ
thúc đẩy Internet Việt Nam phát triển ngang tầm với các nước trong khu vực và trên
thế giới. Việc cung cấp tính năng di động có hiệu quả cho mạng Internet do đó chỉ còn
là vấn đề thời gian.
Chính vì vậy, trong đồ án tốt nghiệp của mình tôi đã lựa chọn đề tài “Công nghệ
nối mạng riêng ảo di động MVPN cho 3G” nhằm tìm hiểu các giải pháp kĩ thuật, công
nghệ MVPN cho các hệ thống thông tin di động GPRS/UMTS và cdma2000. Hy vọng
rằng trong thời gian tới khi mạng thông tin di động thế hệ ba đã được triển khai rộng
rãi ở nước ta thì đồ án sẽ là một tài liệu hữu ích cho tất cả những ai quan tâm tới vấn
đề này.
Về nội dung đồ án được chia ra làm ba chương:
Chương I: Trình bày tổng quan về các công nghệ nối mạng vô tuyến, bao gồm
các công nghệ chuyển mạch kênh và các công nghệ chuyển mạch gói trong
các hệ thống 2G và 3G, chủ yếu đi sâu thêm về nối mạng số liệu gói trong
cdma2000 và GPRS/UMTS PS
Chương II: Trình bày về tổng quan VPN và MVPN. Phân loại công nghệ
VPN và chuyển từ hữu tuyến sang vô tuyến.
Chương III: Là phần chính trong đó nêu ra các giải pháp MVPN cho các hệ
thống GPRS/UMTS và cdma2000.
Kết luận: Tóm tắt lại những kiến thức đã thu được và một số hướng phát triển
trong tương lai.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đối với Tiến sĩ Nguyễn
Phạm Anh Dũng - Phó khoa Viễn Thông I, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông, người thầy đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình học tập, nghiên cứu để
hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các anh chị trong Công ty Dịch Vụ Viễn Thông GPC đã
tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình thực tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn sự ủng hộ và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy các
cô khoa Viễn Thông I- Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã tạo mọi điều
kiện giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ học tập của mình.
không được dùng trong các thời gian rỗi, vì thế hệ thống hiệu quả hơn vì mọi nguồn
lưu lượng có thể sử dụng các tài nguyên khi các tài nguyên này không bị nguồn khác
sử dụng. Ghép kênh thống kê là một tính chất quan trọng của tất cả các hệ thống nối
mạng số liệu gói. Ghép kênh thống kê làm cho các hệ thống nối mạng số liệu gói trở
nên hiệu quả hơn các hệ thống dựa trên CS, vì các hệ thống CS cung cấp kênh riêng
cho từng người sử dụng nên chúng không thể sử dụng hoàn toàn khi các mẫu truyền
dẫn số liệu có dạng cụm. Tuy nhiên điều này cũng có nghĩa là các người sử dụng dùng
chung các mạng phương tiện phải tranh chấp cho băng thông khả dụng, nên đôi khi
dẫn đến nghẽn, trễ và hiệu suất thông lượng trên một người sử dụng thấp hơn.
Tranh chấp truy nhập cho các tài nguyên dùng chung là vấn đề điển hình không chỉ
đối với các môi trường gói thông tin di động (TTDĐ) mà cả với WLAN. Trong các hệ
thống TTDĐ hỗ trợ truy nhập chế độ gói, để sử dụng hiệu quả các tài nguyên, các kênh
mang truy nhập vô tuyến chỉ được cấp phát tạm thời cho một người sử dụng. Sau một
khoảng thời gian không tích cực, MS chuyển vào chế độ rỗi (chẳng hạn trong GPRS)
hay chế độ ngủ (trong cdma2000). Chế độ này cho phép MS luôn có thể được kết nối
bằng cách gửi báo hiệu và số liệu đến địa chỉ lớp mạng của nó bằng cách sử dụng các
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT 4
thủ tục cập nhật vị trí và tìm gọi, trong khi không tài nguyên dành riêng nào tích cực
để cho phép MS gửi và nhận số liệu. Khi cần nhận số liệu, MS được tìm gọi, nó "tỉnh
giấc" và phát đi yêu cầu thiết lập kênh mang vô tuyến để được phép thu số liệu. MS
cũng phát đi yêu cầu như vậy khi nó cần phát số liệu và khi không có kênh mang vô
tuyến được thiết lập.
Hỗ trợ nối mạng di động số liệu gói về mặt khái niệm giống nhau đối với các hệ
thống nối mạng số liệu vô tuyến khác. Nó dựa trên các cơ chế truyền tunnel khác nhau
như MIP (sử dụng trong cdma2000) và GTP (sử dụng trong GSM và UMTS), cả hai
cơ chế này sẽ được phân tích sau trong chương này. Mô hình truyền tunnel số liệu gói
chung này được cho ở hình 1.1. Các tunnel trên hình vẽ (được biểu thị bằng các đường
ngắt quãng đậm nét (cho các tunnel quá khứ) và các đường liên tục (cho các tunnel
phục vụ số liệu gói). Tuy nhiên một địa chỉ IP mới phải nhận được khi người sử dụng
nhập vào một mạng IP khác, nghĩa là vào một vùng phủ của một PDSN khác. Dịch vụ
IP đơn giản không cho phép chứa bất kỳ sơ đồ truyền tunnel nào để cung cấp di động
trên lớp mạng như đã trình bầy trong phần đầu của chương này và chỉ hỗ trợ di động
trong các biên giới địa lý nhất định.
Lưu ý một trong các ưu điểm đáng kể của IP đơn giản và không giống như MIP, nó
không đòi hỏi phần mềm đặc biệt cài đặt trong trạm di động. Toàn bộ nhu cầu của MS
là các khả năng đầu cuối và ngăn xếp PPP giống như ngăn xếp được sử dụng để thiết
lập phiên quay số hữu tuyến, thường được kết hợp với các hệ điều hành hiện đại nhất
như PocketPC2002 và Windows XP.
Phương pháp truy nhập MIP phần lớn dựa trên [RFC2002], nay thay bằng
[RFC3220]. Trước hết trạm di động được nhập vào một PDSN phục vụ có hỗ trợ chức
năng FA và được ấn định địa chỉ IP bởi HA của nó. MIP cho phép MS duy trì địa chỉ
IP của mình trong thời gian phiên trong khi di chuyển trong mạng cdma2000 hay sang
mạng khác hỗ trợ MIP.
Đối với các MS tương thích với tiêu chuẩn TIA/EIA [IS-2000] được nối vào một
mạng cdma2000-1x, có thể thay đổi số liệu khả dụng giữa tốc độ số liệu cơ bản
9,6kbps và các tốc độ cụm sau: 19,2kbps; 38,4kbps; 76,8kbps và 153,6kbps.
Các cụm tốc độ cao hơn này được ấn định bởi cơ sở hạ tầng dựa trên nhu cầu của
người sử dụng và tính khả dụng của tài nguyên (cả băng thông vô tuyến lẫn các phần
tử hạ tầng). Các cụm dành cho một MS thường là đoạn thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây.
Khi này tài nguyên và tình trạng di động được đánh giá lại. Cấp phát cụm được thực
hiện độc lập với nhau trên đường lên và đường xuống.
1.2.1. Kiến trúc hệ thống số liệu gói cdma2000
Kiến trúc hệ thống số liệu gói cdma2000 được cho như hình 1.2.
Kiến trúc trên hình 1.2 bao gồm các phần tử sau:
+ MS có dạng máy cầm tay, PDA hay PCMCIA card trong máy tính sách tay/cầm
tay hỗ trợ Simple IP hay MIP client hay cả hai.
+ Cdma2000-1x RAN (Mạng truy nhập gói cdma2000-1x).
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT 7
thay đổi PCF trong khi vẫn giữ MS gắn với cùng một PDSN và nhớ đệm số liệu của
người sử dụng khi đoạn nối vô tuyến ngủ được kết nối lại. ý nghĩa của tính năng này
sẽ được giải thích sau trong chương này.
Hình 1.3. Thí dụ các ngăn xếp giao thức của dịch vụ gói cdma2000
Vai trò chính của PDSN trong kiến trúc cdma2000 là kết cuối các phiên PPP khởi
xướng từ MS và cung cấp chức năng FA (trong trường hợp dịch vụ MIP được yêu cầu)
hay truyền các gói IP đến chặng tiếp theo khi IP đơn giản được sử dụng. PDSN cũng
có nhiệm vụ nhận thực các người sử dụng và trao quyền cho họ đối với các dịch vụ
được yêu cầu. Cuối cùng PDSN chịu trách nhiệm thiết lập, duy trì và kết cuối kết nối
liên kết dựa trên PPP đến MS. Một cách tùy chọn, PDSN phải hỗ trợ tunnel ngược an
ninh đến HA.
Đối với dịch vụ Internet cơ sở sử dụng phương pháp truy nhập IP đơn giản, PDSN
ấn định một địa chỉ IP động cho MS, kết cuối liên kết PPP của người sử dụng và
chuyển các gói trực tiếp đến Internet thông qua router cổng mặc định trên mạng IP
đường trục của nhà cung cấp dịch vụ. Các bộ định thời PPP thông thường được sử
dụng và các gói từ MS có thể được kiểm tra để đảm bảo rằng MS đang sử dụng địa chỉ
IP mà PDSN ấn định cho nó (ngoài ra còn có các quy tắc lọc và các chính sách khác
mà PDSN có thể áp dụng trong chế độ IP đơn giản).
Đối với các phương pháp truy nhập MIP, PDSN thiết lập kết nối giao thức MIP đến
mạng nhà của MS (được thể hiện bởi HA chịu trách nhiệm để ấn định địa chỉ IP).
PDSN phải hỗ trợ một chức năng AAA client để hỗ trợ một phần nhận thực MS bởi
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT 8
AAA server địa phương. Theo [IS835], PDSN cũng được yêu cầu hỗ trợ nén tiêu đề
TCP/TP Van Jacobson và ba giải thuật nén PPP: Stac LZS [RFC1974], MPPC
thể đàm phán trong giai đoạn kết nối với PDSN, do vậy sẽ tối ưu hóa việc sử dụng tài
nguyên vô tuyến và tăng cường hiệu quả sử dụng thông qua tốc độ số liệu cao hơn.
1.2.2.1. Trạng thái ngủ
"Trạng thái ngủ" của MS trên đường truyền vô tuyến (theo định nghĩa của TIA [IS-
707A1]) cho phép hoặc MS hoặc MSC tạm ngưng kết nối đường truyền vô tuyến tích
cực sau một khoảng thời gian không tích cực để giải phóng giao diện vô tuyến và các
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT 9
tài nguyên BTS đang phục vụ. Nếu hoặc MS hoặc PCF liên kết có các gói cần phát
trong khi ngủ, kết nối được tích cực trở lại và truyền dẫn lại tiếp tục. Các MS ngủ được
định nghĩa là các MS không có kết nối lớp liên kết tích cực đến PCF. Tất cả các MS
(tích cực hay ngủ) đều được đăng ký sử dụng phương pháp truy nhập MIP, có mặt
trong danh sách máy khách của PDSN và một ràng buộc với HA tương ứng. Cần chú ý
rằng trạng thái ngủ chỉ ảnh hưởng kết nối đường vô tuyến, trong khi đó thì các MS vẫn
còn giữ kết nối PPP với PDSN, và PDSN sẽ không quan tâm tới trạng thái của MN.
PDSN phục vụ các người sử dụng tại mạng khách hoạt động như một router mặc
định cho tất cả các người sử dụng di động được đăng ký (tích cực và ngủ) và duy trì
các tuyến máy trạm đến họ. Đối với chế độ MIP, PDSN/FA theo dõi thời gian còn lại
của khoảng thời gian đăng ký có hiệu lực (Registration Lifetime) cho từng MS trong
bảng định tuyến của nó và MS chịu trách nhiệm làm mới lại thời hạn của nó với HA.
Nếu MS không đăng ký lại trước khi hết hạn đăng ký, PDSN sẽ chấm dứt liên kết với
PCF phục vụ MS này và kết cuối phiên MS (và HA cũng làm tương tự nếu MS không
đăng ký lại qua một PDSN khác). Sau khi thời hạn đang ký của MS đã hết, PDSN/FA
sẽ dừng định tuyến các gói đến nó. Để nhận và gửi các gói, các MS ngủ phải chuyển
sang trạng thái tích cực. Giả sử bất kỳ một MS nào cũng có thể ở kiểu trạng thái ngủ
hoặc tích cực, PDSN nói chung không yêu cầu chỉ thị trạng thái của các liên kết PPP
tới MS ngoại trừ giá trị định thời trạng thái ngủ hiện thời đối với mỗi kết nối cụ thể.
Lưu lượng có thể hướng đến một liên kết ngủ tại bất kỳ thời điểm nào, buộc MS liên
quan phải chuyển sang trạng thái tích cực. Đối với các liên kết PPP tích cực mang lưu
Hình 1.4. Phân cấp di động cdma2000
Mức di dộng thứ hai được trình bầy bởi giao diện R-P trên lớp liên kết, mức này
cho phép chuyển giao trong suốt từ PCF đến PCF trong khi vẫn duy trì phiên tại cùng
một PDSN. Trong trường hợp này, hai tuỳ chọn được trình bầy trước đây sẽ xẩy ra:
Ngủ và tích cực. Trong trạng thái tích cực khi người sử dụng đi qua biên giới PCF,
chuyển giao xảy ra trong suốt đối với MS. MS tham gia vào chuyển giao bán mềm đến
BSC mới (hay MSC phụ thuộc vào nhà cung cấp), trong khi phiên số liệu vẫn neo đến
PCF gốc trong thời gian cuộc gọi và MS nằm trong trạng thái tích cực. Nói một cách
khác khi MS trong trạng thái tích cực, không xẩy ra thay đổi PCF phục vụ.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT
11
Khi MS trong trạng thái ngủ đi qua biên giới của một vùng phủ PCF, MS sẽ khởi
động tích cực lại tại một BSC (MSC) mới để thiết lập một kết nối PCF. Điều này dẫn
đến thay đổi PCF nhưng không nhất thiết PDSN. PCF mới sẽ tìm cách ấn định MS cho
PDSN đang phục vụ, Nếu PCF mới có kết nối đến PDSN này, thì MS và PDSN hoàn
toàn không bị tác động.
Mức di dộng thứ ba (lớp mạng) là chuyển giao giữa các PDSN dựa trên sử dụng
MIP. Giả sử MS đã đăng ký với HA và PDSN (MS đã được nhận thực bởi hai phần tử
này) để thiết lập IP tunnel cho lưu lượng cần truyền. Mỗi khi MS chuyển đến vị trí
được phục vụ bởi một PCF kết nối đến PDSN mới, MS nhận được một chỉ thị rằng cần
đăng ký với PDSN này. Đăng ký này cập nhật các bảng ràng buộc tại HA, vì thế tất cả
lưu lượng tiếp theo cho MS này sẽ định tuyến đến PDSN mới. Trong trường hợp này
liên kết PPP của MS bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi này trong khi lớp IP không thay đổi.
Và tính di động giữ nguyên không nhìn thấy đối với đối tác của MS.
Lưu ý rẳng kiểu chuyển giao cuối cùng không thể xẩy ra ở chế độ IP đơn giản. IP
đơn giản chỉ đảm bảo di động một phần thông qua hai mức đối với MS. Một trong
nhiệm vụ của giao diện R-P là đựa dịch vụ IP gần hơn đến hoạt động của dịch vụ MIP
Hình 1.5. Mạng lõi cdma2000 điển hình cùng với các hệ thống AAA
MS yêu cầu dịch vụ số liệu trong các hệ thống cdma2000 sẽ bị nhận thực hai lần:
trên lớp vật lý và trên lớp liên kết. Nhận thực lớp vật lý (hay truy nhập mạng và thiết
bị đầu cuối người sử dụng) được thực hiện bởi hạ tầng HLR và VLR. Quá trình này
dựa trên IMSI được định nghĩa trong IS2000. Nhận thực trạm di động lớp liên kết
cdma2000 hay truy nhập mạng số liệu gói, được thực hiện bởi các cơ sở hạ tầng của
các server AAA và các client, trong đó các client được đặt trong các PDSN và các HA.
Quá trình này dựa trên NAI (Network Access Identifier) được định nghĩa bởi IETF
trong [RFC2486]. Đây là số nhận dạng có dạng user@homedomain (người sử
dụng@miền nhà) cho phép mạng khách nhận dạng AAA server mạng nhà bằng cách
chuyển nhãn "home-domain" (miền nhà) thành địa chỉ AAA IP. Hô lệnh từ PDSN
cũng cho phép bảo vệ khỏi các tấn công dựa trên cơ chế phát lại.
Ngoài ra, NAI cho phép phân phát liên kết an ninh MIP đặc thù để hỗ trợ nhận thực
PDSN/HA trong thời gian đăng ký di động, ấn định HA và chuyển giao giữa các
PDSN. Lưu ý rằng AAA của mạng số liệu sẽ nhận thực người sử dụng, không như
nhận thực lớp vật lý chỉ nhận thực MS. Vì thế người sử dụng muốn truy nhập đến các
mạng số liệu công cộng hay riêng phải thực hiện đăng nhập và mật khẩu giống như
những người sử dụng truy nhập số liệu từ xa, ngoài ra việc nhận thực thiết bị di động
xảy ra trong giai đoạn đăng ký. Điều này dẫn đến tạm dừng khi khởi đầu điện thoại
thường thấy ở hầu hết các người sử dụng máy thoại di động.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT
13
Hệ thống số liệu cdma2000 đảm bảo hai cơ chế nhận thực khi sử dụng các phương
pháp truy nhập IP đơn giản và IP di động như định nghĩa trong [IS835] và [RFC3141].
Như đã nói, đối với chế độ truy nhập IP đơn giản, nhận thực dựa trên CHAP, đây là
một bộ phận của đàm phán PPP. Trong CHAP, PDSN ra lệnh cho MS bằng một giá trị
ngẫu nhiên. MS phải trả lời lại bằng một chữ ký dựa trên tóm tắt lệnh MD-5, một tên
người sử dụng và một mật khẩu. PDSN chuyển cặp câu lệnh/trả lời đến AAA server
phương pháp truy nhập IP đơn giản.
Cho đến nay ta đã xét chi tiết các dịch vụ số liệu gói trong cdma2000, trong phần
sau ta sẽ trình bầy chi tiết như vậy đối với các hệ thống UMTS và GPRS.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan các công nghệ nối mạng vô tuyến
Đoàn Hồng Huệ - Lớp D01VT
14
1.3. NỐI MẠNG SỐ LIỆU GÓI: GPRS VÀ MIỀN UMTS PS
Trong phần này ta sẽ xét các hệ thống GPRS và miền UMTS PS và các dịch vụ
cung cấp cho MS. Ta sẽ xem xét các cách thức mà một MS có thể truy nhập vào các
mạng liệu gói, ví dụ như các giao thức được sử dụng và cách thức thực hiện nhận thực
người sử dụng. Ngoài ra ta cũng xem xét tình hình thị trường hiện nay liên quan đến
một số khả năng được coi rằng sẽ gia tăng giá trị cho các nhà cung cấp nhưng chưa
được cung cấp rộng rãi bởi các nhà sản xuất thiết bị mạng. Cuối cùng ta kết thúc phần
này bằng việc thảo luận các khả năng dịch vụ của hai hệ thống.
1.3.1. Các phần tử GPRS
Hệ thống GPRS là một mở rộng nối mạng số liệu gói của hệ thống GSM trước đây
được thiết kế cho các dịch vụ chuyển mạch kênh. GPRS cho phép hỗ trợ truyền dẫn số
liệu bằng gói trên giao diện vô tuyến và khả năng di động số liệu gói trong mạng lõi.
Triển khai GPRS chỉ đòi hỏi cập nhật phần mềm BSS để ghép các dịch vụ số liệu lên
các khe thời gian không bị chiếm bởi các dịch vụ CS, cơ chế điều khiển luồng và các
cơ chế phát lại cần thiết để truyền số liệu gói trên công nghệ truyền dẫn vô tuyến
(GSM). Nó cũng yêu cầu cập nhật phần mềm HLR và cài đặt một số node mới trong
mạng lõi như: SGSN và GGSN. DNS, hệ thống quản lý địa chỉ, hệ thống AAA, tính
cước và mạng thông minh là các phần tử bổ sung, là các bộ phận của các dịch vụ
GPRS tiên tiến. Kiến trúc GPRS và các đặc tả của nó được ETSI định nghĩa và bây giờ
được duy trì bởi 3GPP. Kiến trúc GPRS được trình bầy trên hình 1.6.
Hình 1.6. Kiến trúc GPRS
SGSN trong GPRS (còn được gọi là 2G SGSN) cung cấp các dịch vụ nén lớp
các chức năng lớp liên kết UMTS được chuyển từ SGSN đến RNC.
Hình 1.7. Kiến trúc UMTS
Copyright: Tài liệu đại học ©