Mobile internet protocol

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
-----------0o0------------

BÁO CÁO ĐỀ TÀI:

MOBILE INTERNET
PROTOCOL

Giảng viên hướng dẫn:
Trương Tấn Quang
Sinh viên thực hiện:
1. Đỗ Bá Nhật Trường
2. Phạm Gia Định
3. Đặng Khánh Toàn

0620084
0620126
0620080

TP.HCM -12/2009


Mục lục
Chương 1: Định nghĩa IP di động................................................................................................................1
I.

Định nghĩa.......................................................................................................................................1

II.

Các khái niệm..................................................................................................................................1

III.

Nguyên tắc hoạt động..................................................................................................................1

1)

Hoạt động....................................................................................................................................1

2)

Nguyên tắc chuyển giao...............................................................................................................1

Chương 2: Tìm hiểu ip di động V6..............................................................................................................1
I.

Giới thiệu.........................................................................................................................................1

II.

Bidirectional tunnel mode................................................................................................................1

III.

Route Optimization......................................................................................................................1

Chương 3: Chuyển vùng GPRS với MIP.....................................................................................................1
I.

GPRS...............................................................................................................................................1
1)

Các đặc trưng cơ bản...................................................................................................................1

2)

Kiến trúc mạng............................................................................................................................1

II.

TRIỂN KHAI MOBILE IP TRÊN GPRS........................................................................................1
1)

Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP.............................................................................................................1

2)

Tối ưu hố đường đi....................................................................................................................1

Chương 4: Kết luận.....................................................................................................................................1
Danh sách hình :
Hình 1. 1 Nguyên lý hoạt động....................................................................................................................1
Hình 1. 2 Registration Process In Mobile IP...............................................................................................1
Hình 1. 3 Tunneling operation in Mobile IP................................................................................................1

Hình 2. 1 Bidirectional tunnel.....................................................................................................................1
Hình 2. 2 Route optimization.......................................................................................................................1
Hình 2. 3 Secure binding update..................................................................................................................1

Hình 2. 4 Return routeability procedure......................................................................................................1
Hình 2. 5 Return routeability procedure-2...................................................................................................1

Hình 3. 1 Kiến trúc mạng GPRS..................................................................................................................1
Hình 3. 2 Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP......................................................................................1
Hình 3. 3 Thủ tục đăng ký Mobile IP trong GPRS......................................................................................1
Hình 3. 4 Các trường hợp chuyển vùng trong GPRS...................................................................................1

1


Chương 1: Định nghĩa IP di động
I.

Định nghĩa
 Mobile IP hay còn viết tắt là MIP được đề nghị bởi IETF và được trình bày cụ thể
trong RFC 3344. Mobile IP là một chuẩn nhằm giúp người dùng với thiết bị di động
của mình có thể di chuyển từ mạng này sang mạng kia với những địa chỉ IP subnet
khác nhau mà vẫn duy trì được liên lạc đang diễn ra.

II.

Các khái niệm
 Khi MN đang trong mạng thường trú, nó được phân phối một địa chỉ IP thường trú.
Khi đó q trình liên lạc diễn ra bình thường.
 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). Dễ hiểu là vai trị của HA là nhận
thơng tin gửi đến MN và tiếp tục gửi nó đến đúng địa chỉ mới của MN.
 Để làm được như vậy thì MN , khi đi khỏi nơi thường trú, phải có một địa chỉ tạm
trú, gọi là CoA, và thông báo địa chỉ này cho HA để biết địa điểm hiện hữu 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).
 Đây là 3 khái niệm xuyên suốt trong quá trình tìm hiểu và xây dựng giải phápIP di
động.

III.

Nguyên tắc hoạt động
1) Hoạt động

Hình 1. 1 Nguyên lý hoạt động

2


 Nguyên tắc hoạt động của IP Di Động được chia làm 4 giai đoạn như sau :
a. Agent Discovery : bao gồm những bước sau :
 Mobility Agents ( HA,FA ) phát quảng bá những gói tin Agent
Advertisements. Một gói tin Agent Advertisement sẽ có một hay nhiều địa
chỉ CoA và một cờ chỉ ra nó là HA hay FA.
 MN nhận những gói tin này và xác định được nó đang ở mạng nào, home
network hay foreign network.
 Nếu một MN khơng muốn chờ đến chu kì quảng bá mà gói tin được phát
đi, nó có thể gửi một thông điệp Agent Solicitation để yêu cầu các Agent
phát quảng bá các thông tin về mạng.
b. Registration : gồm các bước sau
 Nếu một MN biết rằng nó đang ở home network, thì hoạt động liên lạc
diễn ra bình thường, khơng cần phải đăng kí di động.
 Nếu MN đang ở một mạng mới, nó sẽ đăng kí với FA bằng cách gửi gói
tin Registration Request mà bao gồm địa chỉ IP thường trú của nó và địa

chỉ IP của HA.
 FA khi đó sẽ thực hiện q trình đăng kí cho MN bằng cách gửi gói tin
Registration Request chứ IP thường trú của MN và địa chỉ IP của FA đến
HA.
 Khi HA nhận được những gói tin Registration Request này, nó sẽ cập nhật
bảng Mobility Binding Table bằng cách thêm địa chỉ CoA của MN tương
ứng với Home Address của nó vào bảng.
 HA sẽ gửi gói tin Ackowledgement để xác nhận đến FA.
 FA sẽ cập nhật bảng Visitor list của nó bằng cách thêm thơng tin của MN
vào và sau đó gửi gói tin xác nhận đến MN.

Hình 1. 2 Registration Process In Mobile IP

c. In Service : bao gồm những bước sau :
 Khi một CN muốn truyền thơng với MN, nó sẽ gửi một IP packet đến địa
chỉ thường trú của MN.

1











HA sẽ nhận những gói tin này và tham khảo bảng Binding Table để xác

định liệu MN có đang ở mạng khác không.
Khi HA xác định được địa chỉ tạm trú CoA của MN nó sẽ đóng gói IP
packet bằng IP Header mới với địa chỉ Destination là CoA của MN. IP
Packet đầu tiên được đặt vào trường payload của IP Packet mới. Sau đó,
HA sẽ gửi packet này đi. Q trình đóng gói một IP Packet trong payload
của một IP Packet khác được gọi là IP trong IP hay đường hầm ( tunneling
).
Khi những gói tin này đến mạng tạm trú của MN, FA sẽ mở những gói tin
này và thấy được địa chỉ thường trú của MN. Nó sẽ tham khảo bảng
Visitor List để xem nó có thơng tin về MN khơng.
Nếu có thơng tin về MN trong Visitor list , FA sẽ biết được địa chỉ MAC
tương ứng của MN và chuyển những gói tin này đến MN.
Khi MN muốn gửi một thơng điệp đến CN, nó sẽ gửi những gói tin này
đến FA, FA sau đó sẽ chuyển nó đến CN bằng định tuyến IP.
FA sẽ tiếp tục hỗ trợ quản lí MN cho đến khi MN hết hạn đăng kí với HA.
Nếu MN muốn tiếp tục được FA phục vụ, nó phải đăng kí lại với HA.

Hình 1. 3 Tunneling operation in Mobile IP

d. Deregistration :
 Khi một MN quay về mạng thường trú, nó phải đăng kí lại với HA. Nó gửi
một gói tin Registration Request với lifetime là 0. MN không cần phải
hủy bỏ đăng kí với FA vì sự đăng kí này sẽ tự động hết hạn khi lifetime
trở về zero. Tuy nhiên, nếu MN chuyển qua một mạng mới, thì mạng tạm
trú cũ của nó sẽ khơng biết được địa chỉ CoA mới của MN. Do đó những
4


gói tin mà đã được HA gửi đến FA cũ rồi có thể bị mất mát, điều này sẽ
được giải quyết trong MIPv6.

2) Nguyên tắc chuyển giao
a. Trường hợp MN đi từ FA1 sang FA2:
 MN phát hiện mình đang đi vào vùng khác dựa trên advertisement của
FA2 (mỗi router sẽ phát định kỳ các advertisement, thời gian tùy vào giao
thức định tuyến mà router dùng). Dựa vào advertisement này mà MN nhận
được CoA. MN gửi yêu cầu đăng ký cho HA thông qua FA2. HA sẽ thiết
lập tunnel cho MN với FA2 rồi ngắt kết nối tunnel với FA (soft handover)
hoặc nếu dùng hard handover thì nó kết thúc FA2 trước rồi mới tạo tunnel
với.
b. Trường hợp MN đi từ FA sang vùng khơng có FA.
 MN phát hiện rằng mình đi vào vùng khơng có FA nếu nó khơng nghe
được advertisement . Nó sẽ gửi u cầu về cho HA. HA sẽ cung cấp cho
nó một Co-COA thơng qua DHCP protocol. Và quá trình handover tương
tự.

Chương 2: Tìm hiểu ip di động V6
I.

Giới thiệu
 Mobile IP V6 là công nghệ do IETF khuyến nghị tại RFC 3775. RFC 3776 được đưa
thêm IP SEC vào mobile IPV6
 Những đặc điểm của Mobile IP V6
 Trong MIP V6 không tồn tại FA nên giảm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng.
 Tối ưu hóa định tuyến tránh được việc định tuyến “tam giác” giữa MNHA-CN.
 MIP V6 cho phép thiết bị di động luôn ở trạng thái kết nối, và tương
thích với mơi trường có dây.
 MIP V6 có thể duy trì kết nối với vùng mạng trước khi thiết bị di động
đang chuyển vùng.
 Mỗi thiết bị di động đều được cấp 1 ip tĩnh. Mỗi thiết bị di động hoạt

động như 1 server.
 MIP V6 được sử dụng trong IP over WLAN, WiMAX or BWA.

II.

Bidirectional tunnel mode

1


Hình 2. 1 Bidirectional tunnel

MN kết nối đến foreign network để xin CoA
Sau khi xin được CoA, MN gửi bản tin binding update
HA sử dụng proxy neighbor discovery để chuyển các gói tin gửi đến MN bằng
địa chỉ Home vào tunnel sang mạng FA bằng địa chỉ CoA
 MN sử dụng tunnel đó để chuyển gói tin ngược trở lại
 Nếu thơng tin cứ truyền qua HA, thì rõ ràng thời gian trể sẽ lớn và quá trình định
tuyến như thế là khơng hiệu quả. Vấn đề này cịn gọi là "định tuyến tam giác".




III.

Route Optimization

Hình 2. 2 Route optimization








MN gửi binding update đến cho CN
Sau đó MN gửi dữ liệu qua cho CN bằng IP CoA
Các gói tin có chưa HA address
CN sau khi nhận gói tin thay đổi địa chỉ CoA thành HA rồi chuyển lên
tầng trên.
CN gửi gói tin đến MN bằng địa chỉ CoA.

 Đặc biệt gói tin binding update được bảo mật.

6


Hình 2. 3 Secure binding update

 Các gói tin binding update giữa MN và HA được bảo mật nằng IP SEC.
 Cơ chế update giữa MN và CN

Hình 2. 4 Return routeability procedure

 MN gửi 2 bản tin đến CN
 Home test init (HTi) thông qua HA.
 Care of test init (CTi) được gửi trực tiếp đến CN.
 CN sẽ dùng pre-generated key tạo ra 2 keygen tokens

Hình 2. 5 Return routeability procedure-2

 CN gửi trả lại MN keygen tokens và bản tin HTi, CTi .
 Sau đó MN tạo nên binding message key

1


 MN gửi binding message key này được mã hóa bởi bmkey.
 Nhờ đó CN biết được MN và định tuyến đến MN.

Chương 3: Chuyển vùng GPRS với MIP
 Công nghệ thông tin di động đang chuyển dần sang thế hệ thứ 3 (3G). Nó khơng chỉ
cung cấp các dịch vụ thơng tin truyền thống mà cịn cho phép kết nối với Internet,…
Tuy nhiên trên thế giới hệ thống thông tin di động đang hoạt động và cung cấp dịch
vụ chủ yếu là các mạng 2G, trên cơ sở chuyển mạch kênh. Hệ thống 3G sử dụng cấu
trúc chuyển mạch gói nên khơng thể ngay lập tức thay thế tồn bộ các hệ thống 2G
bằng hệ thống 3G. Trước yêu cầu bức thiết đó địi hỏi phải có một giải pháp q độ,
đó chính là cơng nghệ thế hệ 2,5G mà tiêu biểu là dịch vụ vơ tuyến gói chung
(GPRS - General Packet Radio Service). GPRS là mạng dữ liệu sử dụng giao thức
IP, được tích hợp vào hệ thống GSM và một số mạng TDMA khác. Về cơ bản khơng
có sự thay đổi lớn đối với hệ thống GSM cũ ngoại trừ việc cài đặt thêm phần mềm
và nâng cấp một số phần cứng.
 Là một mạng dữ liệu trên cơ sở IP, GPRS có đầy đủ tính năng kết nối với các mạng
dữ liệu khác và kết nối với Internet và kết nối với các mạng GPRS của các nhà khai
thác khác. Việc triển khai Mobile IP trên hệ thống GPRS sẽ cho phép các thiết bị di
động vẫn tiếp tục duy trì và thực hiện việc kết nối với mạng dữ liệu ngay cả khi
chuyển sang một mạng GPRS khác mà không phải thay đổi lại các tham số cấu hình
như địa chỉ IP, mặt nạ mạng và cổng kết nối của mạng mới.

I.

GPRS
 Cùng với sự phát triển của Internet, khách hàng là các thuê bao di động với mong
muốn không chỉ truyền thoại, fax, số liệu; mà cịn mong muốn có thêm những dịch
vụ mới như truy nhập Internet, truyền file, giao dịch thương mại điện tử và Internet
di động,… GSM (và một số hệ thống thông tin di động thế hệ 2G khác) được xây
dựng trên kiến trúc chuyển mạch kênh nên khơng thích ứng được với các tốc độ số
liệu cao. Hơn nữa đó là sự lãng phí tài ngun do một kênh ln ở trạng thái mở
ngay cả khi khơng có lưu lượng đi qua. Hệ thống GPRS ra đời nhằm đáp ứng tốt hơn
nhu cầu của người dùng và sử dụng hiệu quả tài nguyên trên cơ sở hạ tầng mạng sẵn
có.

1) Các đặc trưng cơ bản
 Đối với người dùng:
 Tốc độ: tốc độ tối đa theo lý thuyết có thể đạt đến 171,2kbit/s, trường hợp sử
dụng đồng thời 8 khe thời gian.
 Tính tức thì: GPRS có khả năng thực hiện các kết nối tức thì, ngay khi có nhu
cầu trao đổi thông tin, người dùng không phải quay số để thực hiện kết nối.
 Các ứng dụng mới: với GPRS, người dùng được sử dụng rất nhiều dịch vụ mới
mà trước đây chưa có trên mạng GSM, do sự hạn chế về tốc độ số liệu (9,6kbit/s)
và kích thước bản tin nhắn (160 ký tự). Chỉ với một thiết bị nhỏ, người dùng có
thể sử dụng được rất nhiều dịch vụ khác nhau theo yêu cầu, như web, ftp, email,
8


thương mại di động,… và có thể truy nhập nhanh chóng, bất cứ lúc nào và bất cứ
đâu.
 Cước dịch vụ: GPRS cung cấp một cơ chế tính cước hồn tồn mới, đó là tính
cước dựa trên dung lượng dữ liệu truyền dẫn. Do vậy, người dùng sẽ không phải
vội vàng trên các trang web hay các bức thư điện tử, bởi khi khơng truyền số liệu

thì người dùng khơng bị tính tiền, đồng thời vẫn duy trì kết nối với mạng.
 Các đặc trưng về mạng
 Chuyển mạch gói: thơng tin được chia thành các gói và được truyền đi một cách
độc lập qua giao diện vô tuyến. Tại nơi nhận, các gói được thiết lập lại thành bản
tin ban đầu.
 Sử dụng hiệu quả dải phổ được cấp: chuyển mạch gói cũng đồng nghĩa với việc
các tài nguyên vô tuyến GPRS chỉ được sử dụng khi người dùng thực sự gửi
hoặc nhận dữ liệu và được giải phóng ngay khi truyền xong. Nguyên tắc này
phép một kênh vật lý (khe thời gian) có thể được chia sẻ đồng thời bởi nhiều
người dùng và một người dùng có thể sử dụng nhiều kênh vật lý.
 Hướng tới sự trật tự: Xu hướng hiện nay là các mạng đều hỗ trợ giao thức IP.
Điều này cho phép các mạng có thể liên kết với nhau và liên kết với mạng
Internet toàn cầu. Thống nhất sử dụng IP đảm bảo việc xây dựng, phát triển và
tích hợp các dịch vụ thế hệ tiếp theo một cách dễ dàng, bất kể các kỹ thuật đang
có trên cơ sở hạ tầng mạng. Đồng thời cho phép nhà khai thác tiếp tục đầu tư
nâng cấp thiết bị.
 Kết nối với các mạng IP: nhờ khả năng kết nối với Internet, GPRS cho phép sử
dụng dịch vụ Internet di động. Bất kỳ dịch vụ nào được xây dựng trên mạng
Internet cố định đều có thể sử dụng được qua mạng GPRS.

2) Kiến trúc mạng
 GPRS được thiết kế bởi ETSI để triển khai trên cơ sở hạ tầng mạng sẵn có của mạng
GSM (và một số mạng TDMA khác) mà không làm ảnh hưởng đến các dịch vụ hiện
tại. Với mục đích triển khai nhanh các dịch vụ số liệu gói trên mạng GSM với chi
phí đầu vào thấp, các phần tử hiện hữu của mạng GSM chỉ cần nâng cấp về phần
mềm, ngoại trừ khối BSC phải nâng cấp về phần cứng. Một số tuyến truyền dẫn
được sử dụng chung cho cả GSM và GPRS, như các tuyến giữa BTS và BSC.
 Mạng GSM truyền thống chỉ cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh. Do đó hai nút
mạng mới được định nghĩa để hỗ trợ chuyển mạch gói. Bằng cách này, lưu lượng
của chuyển mạch gói được tách biệt với lưu lượng thoại và số liệu của GSM. Hai nút

mới được bổ sung đó là nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng
(GGSN).

1


Hình 3. 1 Kiến trúc mạng GPRS










Thiết bị đầu cuối (TE -Terminal Equipment): về bản chất là một máy tính, thường
là một máy tính xách tay, mà thơng qua nó người sử dụng có thể truy nhập và lấy
thơng tin từ mạng.
Đầu cuối di động (MT -Mobile Terminal): có nhiệm vụ kết nối TE với hệ thống
GPRS thông qua giao diện vô tuyến. Xét về bản chất, MT là một máy điện thoại
GSM thơng thường, tuy nhiên nó được trang bị thêm một số chức năng để cung
cấp dịch vụ số liệu gói.3. Trạm di động (MS - Mobile Station): bao gồm một thiết
bị đầu cuối di động (MT) và một thiết bị đầu cuối số liệu (TE). MT và TE có thể
được đặt trên hai phần tử vật lý riêng biệt. Tuy nhiên, MS cũng có thể là một thiết
bị duy nhất thực hiện cả hai chức nãng MT và TE.
Phân hệ trạm gốc (BSS-Base Station Subsystem): bao gồm các trạm BTS và một
hoặc nhiều bộ điều khiển trạm gốc BSC. Thay đổi chính trên mạng GSM là việc
bổ sung khối điều khiển gói (PCU) vào mỗi BSC để điều khiển các kênh số liệu

gói, tách biệt dữ liệu chuyển mạch kênh với dữ liệu chuyển mạch gói. Dữ liệu
chuyển mạch kênh được gửi qua giao diện A tới trung tâm chuyển mạch di động
MSC trong khi dữ liệu chuyển mạch gói được gửi đến SGSN trên mạng đường
trục GPRS. BSC của GSM cũng được bổ sung chức năng mới cho việc quản lý di
động và tìm gọi GPRS. Bằng cách này cả GPRS và GSM có thể sử dụng chung
các tài nguyên trên giao diện vô tuyến.
HLR của GSM cũng được nâng cấp để chứa các thông tin về thuê bao và các
thông tin định tuyến GPRS.
Nút hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN): nhiệm vụ chính của SGSN là truyền các gói tin
IP đi và đến tất cả các MS trong vùng phục vụ của nó. Các gói tin gửi cho MS sẽ
được định tuyến tới BSS. SGSN sẽ thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng
đường trục IP và giao thức tại BSS/MS. Một SGSN thực thi hầu hết các chức
năng trong GPRS, giống như MSC trong hệ thống GSM. Nghĩa là nó phải điều
khiển việc nhận thực, mã hoá, kiểm tra số IMEI, quản lý di động, quản lý phiên
làm việc và đưa ra các thông tin về cước sử dụng tài nguyên vô tuyến đối với mỗi
MS. Các thuê bao GPRS có thể được phục vụ bởi bất kỳ SGSN nào tuỳ theo vị trí
hiện thời của chúng. Ngồi ra, SGSN cịn thực hiện các chức năng của bộ ghi định
vị tạm trú (VLR).
10


Nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): hoạt động như một cổng kết nối mạng GPRS với
với các mạng số liệu bên ngồi (PDN), điển hình là các mạng dựa trên giao thức
IP. GGSN có nhiệm vụ định tuyến các gói tin đến đúng SGSN hiện thời đang
phục vụ MS, chuyển đổi giao thức giữa PDN và mạng đường trục GPRS. Nó
cũng lưu địa chỉ IP của tất cả MS hiện đang kết nối với PDN. Nếu nhìn từ mạng
ngồi, mạng GPRS giống một mạng con IP (IP subnet) thông thường, trong đó
GGSN hoạt động như một bộ định tuyến cho toàn bộ địa chỉ IP của tất cả các thuê
bao được phục vụ bởi mạng. GGSN cũng thực hiện việc quản lý phiên làm việc
và đưa ra các thông tin về cước sử dụng tài nguyên mạng số liệu và tài nguyên

mạng di động đối với mỗi thuê bao.
 Cổng tính cước (CGw): thu thập các dữ liệu cước từ mạng GPRS và gửi đến hệ
thống in hoá đơn. Các thông tin cước được ghi lại bởi SGSN và GGSN.
 Trên giao diện vơ tuyến, GPRS có các thủ tục đăng ký, nhận thực, tìm gọi, chuyển
giao (lựa chọn lại cell) và các thủ tục truy nhập kênh số liệu gói.
 Trên mạng đường trục, GPRS định nghĩa một giao thức định tuyến mới, hoạt động ở
trên lớp IP, đó là giao thức đường hầm (GTP-GPRS Tunneling Protocol). Dữ liệu
truyền qua đường hầm GTP sẽ được đóng gói với phần tiêu đề GTP/UDP/IP, cho
phép thơng tin truyền trên mạng có thể được mã hoá, chống lại hiện tượng nghe lén.
GTP chỉ được thiết lập trên mạng đường trục, giữa SGSN và GGSN, có thể trên
cùng một mạng hay giữa các mạng GPRS.


II.

TRIỂN KHAI MOBILE IP TRÊN GPRS
 Mặc dù GPRS có khả năng hỗ trợ sử dụng nhiều giao thức lớp mạng khác nhau (IP,
X.25,…) việc sử dụng giao thức IP lại tỏ ra vượt trội hơn cả. Xu hướng hiện nay là
các mạng đều hỗ trợ giao thức IP. Việc lựa chọn giao thức IP cho mạng vô tuyến
cũng có nhiều lý do khác nhau: Thứ nhất, bằng việc xây dựng các mạng trên cơ sở
IP, các ứng dụng được viết cho mạng dữ liệu hữu tuyến có thể hoạt động được trên
mạng vô tuyến. Thứ hai, giảm chi phí nhờ việc tích hợp và quản lý tập trung các
mạng hữu tuyến và vô tuyến. Thứ ba, những cải tiến trên công nghệ IP, như chất
lượng dịch vụ (QoS)… có thể được áp dụng trực tiếp trên mạng vơ tuyến. Ngoài ra,
việc hướng tới một mạng IP cho phép phát triển và đưa ra các dịch vụ theo yêu cầu
rất dễ dàng, cho phép các dịch vụ có mặt ở mọi nơi, bất kể sự khác biệt hay các trở
ngại về kỹ thuật trên hạ tầng mạng.
 Người dùng có thể thực hiện các kết nối IP từ bất kỳ mạng truy nhập nào, bao gồm
cả GPRS. Nói cách khác khơng có sự khác biệt nào giữa việc sử dụng mạng
Ethernet, WLAN, hay GPRS… khi truy nhập Internet và người dùng có thể di

chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác mà vẫn duy trì được các kết nối bên trên
lớp IP. Đây cũng chính là điều mà Mobile IP có thể làm được trên GPRS. Phần này
sẽ giới thiệu về cách triển khai Mobile IPv4 trên mạng GPRS.

1) Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP
 Dịch vụ Mobile IP được đưa vào hệ thống GPRS bằng cách tích hợp chức năng FA
vào nút GGSN. Khi đó, trong trường hợp chuyển vùng, một MS (đã được cấp cố
định một địa chỉ cơng cộng) có thể u cầu sử dụng và kết nối qua GGSN của
PLMN khách. Nếu PLMN khách khơng hỗ trợ tính năng này thì GGSN trên PLMN

1


gốc sẽ được sử dụng; Nghĩa là MS được kết nối qua giao diện Gp. Để đơn giản,
bước này chỉ đề cập đến trường hợp MS sử dụng cùng một GGSN, trên mỗi PLMN,
trong suốt quá trình kết nối.
 Hình 3.2 miêu tả cấu trúc điển hình của một mạng GPRS hỗ trợ dịch vụ Mobile IP.
Trong đó, một bộ lọc (filter) được sử dụng để chặn các lưu lượng không mong muốn
từ Internet.
 Để hỗ trợ dịch vụ Mobile IP, mỗi mạng GPRS chỉ cần một nút GGSN thực hiện
chức năng của FA, chỉ cần cài đặt thêm phần mềm mà không yêu cầu nâng cấp về
phần cứng, và được ký hiệu là GGSN/FA hay FA cổng (GFA - Gateway FA). Trên
PLMN gốc, cần bổ sung thêm một nút (thường là bộ định tuyến) thực hiện chức
năng HA. Địa chỉ care-of mà MS đăng ký với HA là địa chỉ IP của GFA. MS cũng
có thể yêu cầu một địa care-of đồng vị trí từ một máy chủ DHCP trên mạng dịch vụ
của PLMN khách. Mặc dù địa chỉ đồng vị trí care-of được cấp riêng cho MS, song
theo cấu trúc này, MS buộc phải đăng ký với HA thơng qua GFA.

Hình 3. 2 Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP

 Sự có mặt của GFA tạo ra một sự phân cấp trong việc quản lý di động. Trong đó,
Mobile IP là giao thức quản lý tính động (macro-mobility) trong mạng dịch vụ. Nó
được sử dụng để xử lý tính động ở lớp IP, giữa hai mạng truy nhập (có thể là hữu
tuyến hay vơ tuyến). Chức năng quản lý di động (micro-mobility) được thực hiện
trong nội bộ của mạng truy nhập (WLAN, GPRS,…). Chức năng này hoàn toàn
trong suốt đối với các giao thức IP và Mobile IP của mạng dịch vụ. Nếu nhìn từ
mạng ngồi, sẽ khơng có sự khác biệt nào giữa mạng hữu tuyến và mạng vơ tuyến.
Điều này có nghĩa là người sử dụng có thể kết nối với Internet từ bất kỳ mạng truy
nhập nào, có hỗ trợ Mobile IP, mà khơng phải cấu hình lại thiết bị di động của mình.
 Trong trường hợp chuyển vùng, Mobile IP không đủ khả năng nhận dạng và xác
định quyền truy nhập của người sử dụng. Vì lý do này, các máy chủ AAA (ví dụ như
RADIUS) được sử dụng để nhận thực, cấp quyền và tính cước giữa các domain quản
trị khác nhau.
 Tiêu chuẩn thiết kế của hệ thống này là phải đảm bảo sao cho các tài nguyên vô
tuyến và tài nguyên địa chỉ IPv4 được sử dụng một cách tiết kiệm và hiệu quả; giảm
12


tối thiểu các bản tin báo hiệu với MS. Biện pháp tốt nhất là MS được phân bổ địa chỉ
care-of của FA. Bởi trong trường hợp này, đường hầm định tuyến của giao thức
Mobile IP chỉ được thiết lập giữa HA và FA, do đó giảm lượng thơng tin trao đổi
qua môi trường vô tuyến (nhờ các thông tin bổ sung do các gói tin IP được đóng gói
lần thứ 2 chỉ được truyền giữa HA và FA) và không yêu cầu thêm địa chỉ IP để cấp
cho các thiết bị di động.
 Hình 3.3 miêu tả thủ tục đăng ký của MS với mạng gốc. Trước tiên, thiết bị đầu cuối
số liệu (TE) gửi lệnh AT để truyền các tham số tới thiết bị di động (MT). Một trong
những tham số được truyền là tên điểm truy nhập (APN), được sử dụng để chọn ra
GGSN thích hợp. Bằng cách sử dụng chuỗi APN với giá trị là “MIPv4FA”, người
dùng trực tiếp yêu cầu kết nối qua GGSN hỗ trợ FA. MT sẽ gửi yêu cầu kích hoạt
giao thức số liệu gói, cùng với chuỗi APN, tới SGSN. Thơng thường, thì yêu cầu này

sẽ bao gồm một địa chỉ IP. Tuy nhiên, nếu sử dụng dịch vụ Mobile IP, trường địa chỉ
này sẽ không được sử dụng và được cập nhật khi GGSN nhận được bản tin trả lời
đăng ký từ HA của MS. Ngay khi nhận được yêu cầu, SGSN sẽ phải tìm ra địa chỉ IP
của một GGSN thích hợp và gửi yêu cầu tạo kết nối tới GGSN vừa tìm được. Các
bước tiếp theo được thực hiện như trong thủ tục kích hoạt giao thức số liệu gói
GPRS.

Hình 3. 3 Thủ tục đăng ký Mobile IP trong GPRS

 Bình thường, MS (thực chất là MN hay TE có khả năng di động) phải gửi đi các bản
tin tìm kiếm tác nhân để lấy các thơng tin cần thiết trước khi bắt đầu thủ tục đăng ký
với HA. Tuy nhiên do GGSN phát hiện được việc MS mới di chuyển vào vùng mạng
nên ngay khi nhận được yêu cầu và thiết lập kết nối, GGSN/FA cũng đồng thời gửi
đi bản tin quảng cáo đại lý tới MS. Cách làm này sẽ giảm lưu lượng trên giao diện
vô tuyến và quá trình đăng ký được diễn ra nhanh hơn. Từ bản tin quảng cáo, MS sẽ

1


nhận được địa chỉ care-of của FA và gửi yêu cầu đăng ký tới GGSN dưới dạng lưu
lượng người dùng (tải tin). GGSN tách địa chỉ của HA từ yêu cầu đăng ký, đóng gói,
và chuyển tiếp yêu cầu tới HA của MS. Khi nhận được bản tin trả lời đăng ký từ HA,
GGSN tách địa chỉ gốc của MS để cập nhật trường địa chỉ mà đã được bỏ qua khi
thực hiện thủ tục kích hoạt giao thức số liệu gói; rồi chuyển tiếp bản tin này đến MS.
Cấu trúc của các bản tin trong thủ tục đăng ký hoàn toàn giống như trong thủ tục
đăng ký Mobile IP thơng thường.

2) Tối ưu hố đường đi
 Trong phần trước chúng ta đã giả thiết rằng mỗi kết nối của MS chỉ được thực hiện
thông qua một GGSN duy nhất. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, một PLMN có

thể có nhiều GGSN khác nhau. Vấn đề xảy ra nếu MS duy trì kết nối trong một
khoảng thời gian dài và di chuyển giữa nhiều SGSN khác nhau. Việc định tuyến sẽ
không thực sự hiệu quả nếu các SGSN này không được phục vụ bởi cùng một
GGSN. Trường hợp này tương tự như vấn đề định tuyến tam giác đã được đề cập
trong phần Mobile IP.

Hình 3. 4 Các trường hợp chuyển vùng trong GPRS

 Nếu MS không truyền số liệu tại thời điểm tiến hành việc chuyển giao (handover) từ
một SGSN tới một SGSN khác, một kết nối logic mới sẽ được thiết lập giữa SGSN
mới và GGSN phục vụ SGSN đó. Khi đó MS sẽ nhận được một care-of mới. Nếu
quá trình trao đổi dữ liệu đang tiếp diễn trong khi tiến hành chuyển giao, MS sẽ
chuyển sang SGSN mới nhưng vẫn giữ nguyên kết nối tới GGSN cũ. Sau khi dữ liệu
được truyền xong, kết nối logic sẽ được chuyển qua GGSN phục vụ SGSN mới này.
Trong một số trường hợp GGSN mới có thể từ chối kết nối (ví dụ GGSN mới khơng
hỗ trợ FA) và chuyển kết nối trở về GGSN cũ. Khi đó, trên GGSN cũ phải có một bộ
định thời để đảm bảo rằng các gói tin khơng bị xố và kết nối cịn được duy trì trong
một khoảng thời gian nhất định.

Chương 4: Kết luận
14


 Ý tưởng đằng sau giao thức Mobile IP đó là cho phép duy trì kết nối IP trong suốt
quá trình di chuyển. Mobile IP là một cơng nghệ độc lập được tích hợp vào GPRS do
đó khơng làm ảnh hướng đến kiến trúc của hệ thống GPRS. Các chức năng quản lý
di động được tách biệt rõ ràng, bao gồm quản lý di động trong mạng dịch vụ và quản
lý di động trên giao diện vô tuyến. Nhờ vậy mà các thơng tin định tuyến gói tin được
quản lý một cách độc lập với các thông tin quản lý vị trí và nhận thực thuê bao của
mạng di động.

 Hỗ trợ Mobile IP trong GPRS không chỉ cho phép các thiết bị đầu cuối di chuyển từ
một mạng PLMN sang một PLMN khác mà còn cho phép các thiết bị này có thể
được sử dụng thơng qua nhiều mạng truy nhập khác nhau, bao gồm cả mạng hữu
tuyến và mạng vô tuyến. Điểm quan trọng là khi di chuyển như vậy địa chỉ IP trạm
di động không thay đổi. Do vậy, thơng tin có thể được trao đổi theo hướng đi/đến
trạm di động, bất kỳ lúc nào, bất kỳ đâu và người sử dụng khơng phải cấu hình lại
thiết bị di động của mình. Với GPRS, thuê bao chuyển vùng chỉ cần sử dụng tài
nguyên nội bộ trên PLMN khách, do đó giảm được chi phí và tăng hiệu quả truyền
dẫn.

Tài liệu tham khảo:
[1] Mobile Internetworking with IPv6 – Wiley
[2] Mobile Internet Protocol v6 – Holger Zunleger
[3] Mobile IPv6 Overview – Cisco Systems

1