ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ MOBILE IP – GIẢI PHÁP IP CHO MẠNG THÔNG TIN pot

03/25/14 1
LUẬN VĂN THẠC SỸ
LUẬN VĂN THẠC SỸ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
~~~~~~~~~OOO~~~~~~~~~
ĐỀ TÀI:
CÔNG NGHỆ MOBILE IP – GIẢI PHÁP IP
Người hướng dẫn: : TS. Nguyễn Viết Nguyên
Người thực hiện : Nguyễn Trọng Thơ
Học viên Lớp : ĐTVT - CH2000
HÀ NỘI 2002.
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
CHO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
03/25/14 2
NỘI DUNG
NỘI DUNG

Giới thiệu

Chương 1: Cấu trúc và các thành phần của mạng GSM

Chương 2: GPRS-Giải pháp số liệu gói cho mạng GSM

Chương 3: Giải pháp cho mạng đường trục GPRS

Chương 4: Chuyển vùng trong GPRS

Chương 5: Giao thức Mobile IP

Chương 6: Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS


Kết luận
03/25/14 3

Thông tin di động phát triển

1 tỉ thuê bao (2003)

Dịch vụ Internet phát triển

1,2 triệu thuê bao (10/2002/VN)

Nhu cầu về dịch vụ số liệu vô tuyến

WEB, FTP, EMAIL, M-Commerce,…

Kỹ thuật số và công nghệ vô tuyến phát triển

Dịch vụ số liệu gói cho mạng GSM: GPRS

Nhu cầu về dịch vụ chuyển vùng
GIỚI THIỆU (1/2)
GIỚI THIỆU (1/2)
03/25/14 4
GIỚI THIỆU (2/2)
GIỚI THIỆU (2/2)

Mục tiêu của luận văn:

Nghiên cứu triển khai dịch vụ chuyển mạch gói vô

tuyến GPRS trên mạng GSM; triển khai dịch vụ chuyển
vùng GPRS và chuyển vùng dựa trên công nghệ Mobile
IP
03/25/14 5

Giới thiệu

Chương 1: Cấu trúc và các thành phần của mạng GSM

Chương 2: GPRS-Giải pháp số liệu gói cho mạng GSM

Chương 3: Giải pháp cho mạng đường trục GPRS

Chương 4: Chuyển vùng trong GPRS

Chương 5: Giao thức Mobile IP

Chương 6: Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS

Kết luận
TIẾP THEO
TIẾP THEO
03/25/14 6
KIẾN TRÚC MẠNG GSM
KIẾN TRÚC MẠNG GSM
EIR
VLR
NMC
MSC
BSC

BTS
BTS
BTS
BTS
OMC
OMC
PSTN,
ISDN
HLR
AUC
OSSNSSBSS
Abis
Liên kết X.25
Liên kết GSM
MS
Um
BSC
BSS : Base Station Subsystem
NSS : Network Switching Subsystem
OSS : Operation and Support Subsystem
03/25/14 7

Chuyển mạch kênh

Thời gian thiết lập kết nối dài

Dịch vụ số liệu tốc độ thấp: 9,6kb/s

Dịch vụ SMS hạn chế độ dài bản tin: 160 ký tự


Không hiệu quả trong quản lý tần số và tính cước
CÁC DỊCH VỤ HIỆN TẠI CỦA GSM
CÁC DỊCH VỤ HIỆN TẠI CỦA GSM
03/25/14 8

Giới thiệu

Chương 1: Cấu trúc và các thành phần của mạng GSM

Chương 2: GPRS-Giải pháp số liệu gói cho mạng GSM

Chương 3: Giải pháp cho mạng đường trục GPRS

Chương 4: Chuyển vùng trong GPRS

Chương 5: Giao thức Mobile IP

Chương 6: Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS

Kết luận
TIẾP THEO
TIẾP THEO
03/25/14 9

Chuyển mạch gói

Thời gian thiết lập kết nối nhanh

Tốc độ tối đa: 171,2kb/s (8TS)


Sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến

Sử dụng giao thức Internet

Cho phép kết nối với nhiều hệ thống khác

Tính cước theo dung lượng dữ liệu truyền dẫn
ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG GPRS
ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG GPRS
03/25/14 10
KIẾN TRÚC MẠNG GPRS
KIẾN TRÚC MẠNG GPRS
MT
MS
Đường trục
GPRS
Mạng số liệu
gói PDN
(Internet, Intranet)
Báo hiệu
Báo hiệu và số liệu
Nâng cấp phần mềm cho GPRS
Nâng cấp phần cứng và phần mềm cho GPRS
Um
Abis
A
Gb
Gs
Gn
Gr

MAP
BTS
BSC
PCU
GMSC
MSC/VLR
SGSN
HLR,
AUC
GGSN
Gc
TE
PCU : Packet Control Unit
SGSN : Servicing GPRS Support Node
GGSN : Gateway GPRS Support Node
03/25/14 11
CÁC PHẦN TỬ MỚI ĐƯỢC BỔ XUNG
CÁC PHẦN TỬ MỚI ĐƯỢC BỔ XUNG
-
Quản lý di động
-
Quản lý phiên làm việc
-
Bảo mật đường truyền vô tuyến
-
Chức năng VLR
-
Đưa ra thông tin về cước
SGSN
SGSN

-
Phân bổ các kênh vô tuyến PDCH và
chia xẻ kênh vô tuyến giữa GSM/GPRS
PCU
PCU
-
Là cổng kết nối với mạng số liệu
-
Quản lý phiên làm việc
-
Ánh xạ địa chỉ
-
Đưa ra thông tin về cước
GGSN
GGSN
-
Firewall và BorderGateway
03/25/14 12
NGĂN XẾP GIAO THỨC TRONG GPRS
NGĂN XẾP GIAO THỨC TRONG GPRS
Ứng dụng
IP / X.25
SNDCP
LLC
GSM RF
RLC
MAC
GSM RF
RLC
MAC

Frame
Relay
BSSGP
Relay
SNDCP
LLC
Frame
Relay
BSSGP
GTP
UDP /
TCP
L 1
L 2
IP
Relay
IP / X.25
GTP
UDP /
TCP
L 1
L 2
IP
IP / X.25
L 2
L 1
Ứng dụng
IP / X.25
L 2
L 1

Um Gb Gn Gi
MS
(máy trạm)
BSS SGSN GGSN
PDN
(Máy chủ)
SNDCP: SubNetwork Dependent RLC: Radio Link Control BSSGP: BSS GPRS Protocol
Convergence Protocol MAC: Media Access Control GTP: GPRS Tunneling Protocol
LLC: Logical Link Control GSM RF: GSM Radio Frequency L1, L2: Lớp 1 và lớp 2 của mô hình OSI
03/25/14 13
QUẢN LÝ DI ĐỘNG
QUẢN LÝ DI ĐỘNG

Liên kết GPRS
Mạng
GPRS

Quản lý vị trí thuê bao GPRS

Cập nhật cell

Cập nhật RA

Cập nhật RA/LA kết hợp
MT
TE
03/25/14 14
QUẢN LÝ PHIÊN LÀM VIỆC
QUẢN LÝ PHIÊN LÀM VIỆC


Kích hoạt giao thức số liệu gói (PDP)
Mạng
GPRS

Sửa đổi PDP Context:

Thay đổi QoS

Tạo 1 PDP Context (chứa địa chỉ IP của MS, QoS,…),
được lưu tại MS, SGSN và GGSN

Tạo liên kết logic giữa MS với PDN
PDN 1
PDN 2
MT
TE
03/25/14 15
KẾT NỐI VỚI CÁC MẠNG IP
KẾT NỐI VỚI CÁC MẠNG IP
Gb
Gp
BSC
BTS
Radius DHCP DNS
BSC
BTS
Firewall
Firewall
Internet
MS

chuyển vùng
BSS
Mạng truy nhập Mạng dịch vụ
PLMN B
PLMN A
Radius DHCP DNS
MT
TE
Đường trục
GPRS
SGSN GGSN
BG
Đường trục
GPRS
SGSN GGSN
BG
R R
R
Mạng IP
Mạng IP
R R
R
03/25/14 16

Giới thiệu

Chương 1: Cấu trúc và các thành phần của mạng GSM

Chương 2: GPRS-Giải pháp số liệu gói cho mạng GSM


Chương 3: Giải pháp cho mạng đường trục GPRS

Chương 4: Chuyển vùng trong GPRS

Chương 5: Giao thức Mobile IP

Chương 6: Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS

Kết luận
TIẾP THEO
TIẾP THEO
03/25/14 17
MẠNG ĐƯỜNG TRỤC GPRS (1/2)
MẠNG ĐƯỜNG TRỤC GPRS (1/2)
Đường trục
IP đa dịch vụ
Đường trục
IP đa dịch vụ
Đường trục
FR
SGSN
GGSN
SGSN GGSNBSC PCU
BTS
SS7
MSC/VLR HLR HLR
Mạng
GPRS khác
Mạng LAN quản lý
Gb

Gb
Gn
Gn
Gi
Gp
Gi
Gs Gr Gd
A
BTS
BTS
BTS
BSC PCU
DNS NTP CGwPXM
PDN 1
( ISP )
PDN 2
( LAN )
03/25/14 18
MẠNG ĐƯỜNG TRỤC GPRS (2/2)
MẠNG ĐƯỜNG TRỤC GPRS (2/2)

Gb: FrameRelay

Kết nối trực tiếp điểm-điểm

Mạng chuyển tiếp khung

Gn, Gi, Gp:

IP/PPP, IP/FR, IP/ATM, hoặc IP/Ethernet


IP trên tất cả các giao diện
03/25/14 19

Giới thiệu

Chương 1: Cấu trúc và các thành phần của mạng GSM

Chương 2: GPRS-Giải pháp số liệu gói cho mạng GSM

Chương 3: Giải pháp cho mạng đường trục GPRS

Chương 4: Chuyển vùng trong GPRS

Chương 5: Giao thức Mobile IP

Chương 6: Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS

Kết luận
TIẾP THEO
TIẾP THEO
03/25/14 20

Kết nối qua VSGSN và HGGSN

Tương tác SGSN – HLR

Kết nối với đường trục liên mạng (Inter-PLMN) và quản lý địa chỉ

Cổng truy nhập biên (BG-Border Gateway)


Trao đổi dữ liệu DNS giữa các PLMNs và với máy chủ DNS gốc .gprs

Kết nối qua VSSN và VGGSN

Tương tác SGSN – HLR

Phân bổ địa chỉ IP động cho thuê bao

Chỉ sử dụng mạng đường trục GPRS nội bộ (Intra-PLMN)

Không yêu cầu BG và quản lý địa chỉ
CÁC TRƯỜNG HỢP CHUYỂN VÙNG GPRS
CÁC TRƯỜNG HỢP CHUYỂN VÙNG GPRS

VSGSN
HGGSN
§ êngtrôc
Inter-PLMN
MS chuyÓn vïng

BG
BG

PDN
( Internet,
Intranet )

VSGSN
VGGSN

§ êngtrôc
Intra-PLMN
MS chuyÓn vïng


PDN
( Internet,
Intranet )
03/25/14 21

Kết nối trực tiếp

Tunnel qua mạng IP công cộng

Các đường thuê riêng trực tiếp

Mạng riêng ảo (VPN)

Mạng chuyển vùng GPRS

Chỉ cần một kết nối logic với GRX cục bộ là có thể là có thể cung cấp
dịch vụ chuyển vùng với bất kỳ nhà khai thác nào khác

Kết nối đơn giản, phạm vi chuyển vùng rộng

Quản lý địa chỉ IP
KẾT NỐI TRONG MẠNG ĐƯỜNG TRỤC
KẾT NỐI TRONG MẠNG ĐƯỜNG TRỤC
INTER-PLMN
INTER-PLMN

M¹ng chuyÓn vïng
GPRS
GRX
GRX

GRX

DNS

DNS

DNS

Operator A
Operator B
Operator C
Operator D
Operator G
Operator E
Operator F
03/25/14 22

Giới thiệu

Chương 1: Cấu trúc và các thành phần của mạng GSM

Chương 2: GPRS-Giải pháp số liệu gói cho mạng GSM

Chương 3: Giải pháp cho mạng đường trục GPRS


Chương 4: Chuyển vùng trong GPRS

Chương 5: Giao thức Mobile IP

Chương 6: Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS

Kết luận
TIẾP THEO
TIẾP THEO
03/25/14 23

Mỗi địa chỉ IP xác định duy nhất một điểm liên kết với Internet

Để nhận được các gói tin, trạm di động (MN) phải nằm trên mạng xác định
trong địa chỉ IP của nó

Nếu MN chuyển đến mạng khách, các gói tin gửi cho MN vẫn được chuyển
đến mạng gốc; Để có thể trao đổi thông tin, MN phải được cấu hình địa chỉ
mới.
GIỚI THIỆU
GIỚI THIỆU

Thay đổi địa chỉ IP

Các kết nối bên trên lớp IP sẽ bị huỷ bỏ

Trạm khác không biết địa chỉ mới của MN
Mạng B
Mạng C

R
Router
Mạng A
Internet
MN
R
A1 (Home Address)
A2 (Care-Of Address)
Địa chỉ A1
R
R
03/25/14 24

MN vẫn giữ nguyên địa chỉ IP (Home Address) dù thay đổi điểm liên kết với
Internet. MN luôn được nhận dạng bởi địa chỉ này.

MN được cấp thêm một địa chỉ phụ (COA: Care-Of Address) mỗi khi
chuyển đến mạng mới không phải là mạng gốc của nó.

Sự di động của MN hoàn toàn trong suốt đối với các lớp trên lớp IP; Nghĩa là
các ứng dụng hoạt động như khi MN không di chuyển.

Là giao thức dựa trên IP, Mobile IP có thể được triển khai trên bất kỳ mạng
truy nhập nào, bao gồm cả mạng hữu tuyến và mạng vô tuyến.

Các phiên bản Mobile IP

Phiên bản 4 (RFC 2002)

Phiên bản 6 (tiếp tục được chuẩn hoá)

ĐẶC TRƯNG CỦA MOBILE IP
ĐẶC TRƯNG CỦA MOBILE IP
03/25/14 25

Phát hiện đại lý

MN nhận các bản tin quảng cáo đại lý theo định kỳ hoặc trực tiếp
gửi đi yêu cầu tìm kiếm đại lý

MN phát hiện sự dịch chuyển và nhận COA

Đăng ký với đại lý gốc (HA)

MN đăng ký COA với HA

Nhận thực và cập nhật liên kết tại HA

Tunneling (IP-in-IP, MHE, GRE)

Định tuyến tam giác

Tối ưu hoá đường đi

(bổ xung vào giao thức IPv4)
MOBILE IPv4 [RFC 2002]
MOBILE IPv4 [RFC 2002]