tổng quan về công nghệ mobile ip và ứng dụng của nó trong mạng di động

Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
MỤC LỤC.
MỤC LỤC 1
CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 5
LỜI NÓI ĐẦU 6
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 7
CHƯƠNG 1: SỰ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG 9
1.1 Khái quát mạng điện thoại di động: 9
1.2 Tìm hiểu mạng di động GSM: 11
1.2.1.Tiêu chuẩn GSM: 11
1.2.2 Hoạt động của GSM: 11
1.2.3 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM: 13
a. Sử dụng giao diện vô tuyến: 13
b. Sử dụng phương pháp đa truy nhập: 13
1.2.4 Các tiêu chuẩn đang được phát triển: 15
1.3 DỊCH VỤ TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI: 17
1.3.1 Kiến trúc hệ thống GPRS: 18
a.Thiết bị đầu cuối số liệu – TE: 19
b. Đầu cuối di động: 20
c. Trạm di động – MS: 20
d. Hệ thống trạm gốc BSS: 21
e. Bộ đăng ký định vị thường trú – HLR: 22
g. Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động – SGSN: 22
h. Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng – GGSN: 23
1.3.2 Hoạt động của GPRS: 24
1.3.3 Các lựa chọn cấu hình triển khai: 27
a.Kết nối trực tiếp: 28
b.Kết nối gián tiếp: 29
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ IP 31
2.1 Giới thiệu: 31
2.2 Bộ giao thức TCP/IP: 31

2.2.1 Ưu điểm của bộ giao thức TCP/IP: 32
2.2.2 Mô hình tham chiếu TCP/IP: 33
2.2.3 Tầng mạng: 37
2.2.4 Tầng Internet: 38
Page 1
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
a.Gói tin IP: 38
b.Gói tin ICMP: 41
c.Gói tin ARP: 42
2.2.5 Tầng giao vận: 42
a.Giao thức không kết nối UDP: 43
b. Giao thức điều khiển truyền tin TCP: 45
2.2.6 Tầng ứng dụng: 47
a.Dịch vụ tên miền DNS: 47
b. Đăng nhập từ xa Telnet: 48
c.Thư điện tử Email: 48
d.Giao thức truyền tệp FTP: 48
2.2.7 Cơ chế địa chỉ Internet: 48
a. Địa chỉ lớp A: 49
b.Địa chỉ lớp B: 50
c. Địa lớp C: 50
2.2.8 Subnet và Subnet Mask 50
2.3 Vấn đề định tuyến trong mạng IP: 51
2.3.1 Định tuyến trực tiếp: 52
2.3.2 Định tuyến gián tiếp: 53
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 54
3.1 Giới thiệu về công nghệ Mobile IP: 54
3.2 Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản dùng trong giao thức: 55
3.3 Các yêu cầu và mục tiêu của Mobile IP: 57
3.2.1 Các yêu cầu mà Mobile IP phải đáp ứng: 57

3.2.2 Các mục tiêu của Mobile IP: 58
3.4 Tổng quan về Mobile IP: 58
3.4.1 Các thành phần chính của mạng Mobile IP: 59
3.4.2 Các đặc tính của Mobile IP: 60
CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IPv4 62
4.1 Tổng quan về giao thức Mobile IP: 62
4.1.1 Khái niệm địa chỉ care – of: 62
4.1.2 Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4: 63
4.1.3 Cấu trúc chung của các bản tin sử dụng trong giao thức 64
4.2 Phương pháp phát hiện đại lý 66
4.2.1 Quảng cáo đại lý 66
Page 2
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
a.Mở rộng quảng cáo đại lý di động 68
b. Mở rộng độ dài tiền tố: 70
c. Byte đệm mở rộng: 70
4.2.2 Tìm kiếm đại lý 71
4.2.3 Hoạt động của đại lý di động 71
4.2.4 Hoạt động của trạm di động 72
a. Đăng ký khi có yêu cầu: 73
b. Trở về mạng gốc: 73
4.2.5 Thông tin liên lạc với đại lý ngoại: 73
4.3 Đăng ký với đại lý gốc: 74
4.3.1 Thủ tục đăng ký với đại lý gốc: 75
4.3.2 Cấu trúc bản tin đăng ký 76
a.Các trường IP: 76
b. Các trường UDP: 77
c. Các trường Mobile IP: 77
4.4 Quá trình truyền và nhận gói tin 78
4.4.1 Vấn đề đi qua hai lần 79

4.4.2 Tối ưu hoá đường đi: 80
CHƯƠNG 5: GIAO THỨC MOBILE IPv6 82
5.1 Giới thiệu về IPv6: 82
5.2 Tổng quan về Mobile IPv6 84
5.2.1 Các đặc tính của Mobile IPv6: 84
5.2.2 Các bản tin điều khiển 86
5.2.3 Cấu trúc dữ liệu: 87
5.3 Hoạt động của Mobile IPv6: 88
5.3.1 Phát hiện sự di chuyển: 88
5.3.2 Đăng ký với đại lý gốc: 88
5.3.3 Định tuyến tam giác: 89
5.3.4 Tối ưu hoá đường đi: 90
5.3.5 Quản lý liên kết: 91
5.3.6 Cơ chế phát hiện đại lý gốc: 92
5.4 So sánh Mobile IPv4 và Mobile IPv6: 94
CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG CỦA MOBILE IP VÀO VIỆC TRUYỀN SỐ LIỆU
TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 97
6.1 Triển khai Mobile IP trong mạng CDMA 2000: 97
Page 3
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
6.2 Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS: 99
6.2.1 Bước 1 - Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP: 100
6.2.2 Bước 2 - Tối ưu hoá đường đi 103
6.3 Kết luận: 104
KẾT LUẬN 106
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 109
Page 4
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN.

Page 5
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội phát triển như hiện nay, với ngành công nghệ Điện tử thay đổi
theo từng ngày, nhu cầu trao đổi và nắm bắt thông tin là vô cùng quan trọng. Các
hình thức trao đổi thông tin cũng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi chất
lượng cao hơn. Một đất nước muốn phát triển thì việc phát triển cơ sở hạ tầng của
việc thông tin liên lạc của quốc gia đó là tối quan trọng. Và với nước ta cũng không
ngoại lệ, Internet và thông tin di động là hai yếu tố phát triển mang tính chất toàn
cầu. Cùng với các thông tin quan trọng, các dịch vụ và công nghệ điện tử mới hiện
nay thường được triển khai nhanh chóng trên mạng Internet. Do đó với các thiết bị
thông tin di động thì việc kết nối Internet là rất cần thiết.
Trong khuôn khổ báo cáo này thì em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile
IP và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động.
Mục đích của quyển đồ án này là đưa ra cái nhìn tổng quan về công nghệ Mobile IP
và ứng dụng của nó trong mạng di động.
Do sự hạn chế về thời gian cũng như sự hiểu biết chưa được đầy đủ, quyển
đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được thầy cô và bạn bè đóng
góp ý kiến.
Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ của rất
nhiều tập thể và cá nhân. Trước hết em xin chân thành cảm ơn TS.Phạm Văn Bình,
giảng viên khoa Điện Tử Viên Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp
đỡ em thực hiện đồ án này. Thầy cũng đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để
đọc và góp ý cho đồ án được hoàn thiện hơn. Em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn
bè đã động viên giúp đỡ trong quá trình làm đồ án.
Vinh tháng 5 năm 2009.
Sinh Viên:
Quan Chế Linh
Page 6
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Trong khuôn khổ đồ án này, em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile IP
và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động.
Nội dung của đồ án gồm 6 chương:
Chương 1: Chương này giới thiệu tổng quát về cấu trúc và thành phần mạng GSM;
về sự phân vùng địa lý và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM. Giới thiệu về
dịch vụ truyền số liệu gói, kiến trúc cũng như các thành phần chính của mạng
GPRS.
Chương 2: Tổng quan về công nghệ IP, về giao thức TCP/IP, các vấn đề về định
tuyến trong mạng IP.
Chương 3: Khái quát chung về giao thức Mobile IP.
Chương 4: Tập trung vào giao thức Mobile IPv4 với các nội dung như: cấu trúc
bản tin dùng trong giao thức, các thủ tục tìm kiếm, đăng ký và định tuyến gói tin.
Chương 5: Giới thiệu về hoạt động của các trạm sử dụng giao thức IPv6 có hỗ trợ
khả năng di động (hay Mobile IPv6), với mục đích tìm hiểu về nguyên lý hoạt động
và các đặc trưng cơ bản của giao thức so sánh với giao thức Mobile IPv4.
Chương 6: Ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di
động.
Page 7
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
THE SUMMARISATION OF PROJECT
In the framework of this project, I focus on studying Mobile IP technology
and Mobile IP applications in data transmission in a mobile information system.
The content includes six chapters in total.
Chapter 1: General introduction of structure and elements of a GSM network;
geographical placement anh technical characteristics of a GSM system. Introduction
of services data packet transmission; structure and elements of a GPRS network.
Chapter 2: Overview of IP technology, TCP/IP protocol, and routing in a IP
network.
Chapter 3: General introduction of Mobile IP Protocol.

Chapter 4: Focusing on Mobile IPv4 with content: Structure of message, searching
procedures, information packet registration and routing.
Chapter 5: Introduction of operation of station using IPv6 protocol with mobile
ability, or Mobile IPv6, in order to study operation principles and its basic
characterisations compared to Mobile IPv4 protocol.
Chapter 6: Mobile IP applications in data transmission in a mobile information
system.
Page 8
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
CHƯƠNG 1: SỰ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1 Khái quát mạng điện thoại di động:
Tốc độ phát triển mạng điện thoại di động là đáng ghi nhận. Trong vòng hơn
20 năm nó đã trở thành đối thủ cạnh tranh với mạng cố định đã phát triển 100 năm
để đạt tới trạng thái hiện nay.Và con người ngày càng phải di chuyển nhiều hơn, xa
hơn nên thiết bị di động ngày càng trở thành một phương tiện không thể thiếu được
trong công việc cũng như trong cuộc sống. Người ta dự báo sẽ có khoảng 1 tỷ máy
điện thoại di động được sử dụng vào năm 2003.
Sự phát triển nhanh như mạng điện thoại di động - với tốc độ phát triển điển
hình là 40% năm - chắc chắn các dịch vụ mới sẽ phát triển cho cộng đồng rất nhiều
người sử dụng. Chính điều đó là động lực để phát triển dịch vụ dịch vụ dữ liệu vào
khả năng thoại hiện có. Để hiểu điều này sẽ xảy ra như thế nào, ta hãy xem bức
tranh về mạng hiện tại và cho thấy mạng đó sẽ phát triển như thế nào để hỗ trợ dịch
vụ dữ liệu di động.
Hai yếu tố hạn chế của bất kì hệ thống nào dựa trên truyền dẫn vô tuyến là:
Nguồn tài nguyên phổ tần số là hữu hạn công nghệ hiện có để khai thác nguồn tài
nguyên phổ tần số này. Giới hạn đầu tiên đã được khắc phục phần nào khi viện
nghiên cứu Bell (Bell labs) phát minh ra kĩ thuật sử dụng lại tần số vào những năm
1950. Nhưng phải đến đầu những năm 1980 với sự ra đời của bộ vi sử lý phát minh
này mới được triển khai trong các mạng và thiết bị thực tế.
Công nghệ tế bào cho phép sử dụng có hiệu quả phổ tần số bằng cách chia

vùng phủ sóng địa lý thành các vùng nhỏ ( hoặc tế bào), mỗi vùng có trạm gốc
riêng. Các tế bào được ghép nhóm vào thành các cụm (cluster) và các kênh vô
tuyến được phân bổ cho mỗi cụm tương ứng với một quy luật không đổi, lặp đi lặp
lại trong vùng phủ sóng.
Số lượng các tế bào trong cụm càng nhỏ thì số kênh và tuyến trong một cụm
càng lớn và do đó khả năng truyền tải lưu lượng của các tế bào càng lớn. Song có
một nhược điểm là trong khoảng cách giữa các cụm càng gần thì nhiễu giữa các
cụm càng lớn. Tỉ số giữa khoảng cách lặp trên bán kính tế bào và của cường độ tín
hiệu nhiễu đối với mỗi cấu hình được trình bày hình dưới và bảng 1.1.
Page 9
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.

Hình 1. 1: Mô hình lặp tế bào điển hình
Bảng 1.1: Hướng dẫn lập quy hoạch cho các mô hình lặp tế bào.
Số lượng các tế bào 4 7 12
Khoảng cách lặp/bán kính tế bào 3,5 4,6 6,0
Tín hiệu nhiễu (dB) 13,7 19,4 24,5
Do không có điểm kết nối cố định tới một mạng di động và để hỗ trợ chuyển
vùng giữa các tế bào, tất cả các mạng di động cần triển khai một số hình thức quản
lý vị trí. Các mạng tế bào được chia thành các miền quản lý gọi là các vùng định vị
nhận dạng ( tương đối ) khu vực mà người gọi đang đứng. Miền quản lý sẽ giữ các
bản ghi thuê bao của một khách hàng trong một cơ sở dữ liệu thưòng trú ( home
database ) và cơ sở dữ liệu này được sử dụng cho cả việc kết nối cuộc gọi và thanh
toán. Bất cứ sự chuyển giao nào cần thiết giữa các tế bào trong một cuộc gọi được
giải quyết bằng việc xử lý cuộc gọi trong phạm vi mạng.
Một số công nghệ hệ thống vô tuyến hiện đang được sử dụng. Các hệ thống
tương tự cũ bao gồm hệ thống truyền thông truy nhập toàn bộ ( TACS – Total
Access Communication System ) và hệ thống điện thoại di động tiên tiến ( APMS –
Advanced Mobile Phone System ). Các hệ thống số được đưa ra gần đây bao gồm
hệ thống truyền thông di động toàn cầu ( GSM – Global System for Mobile

Communication ) và DSC – 1800 ( hiện nay gọi là GSM – 1800 ). GSM cũng xuất
hiện trên băng tần 1900MHz ( GSM – 1900 ) ở Bắc Mỹ, Chilê, gần đây đã được quy
định cho băng tần 450MHz ở một số nơi. GSM chịu sự cạnh tranh của các hệ thống
IS-136 và IS-95. Tiêu chuẩn IS-136 triển khai kỹ thuật vô tuyến giống GSM, còn
IS-95 khai thác kỹ thuật vô tuyến trải phổ. Ở đây chúng ta sử dụng GSM vì có rất
Page 10
2
2
14
1
3
4
2 2
1
3
4
3
1
3
4
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
nhiều nhu cầu về dịch vụ dữ liệu di động dựa trên công nghệ GSM, cho tới nay đây
là công nghệ di động tế bào số quan trọng nhất.
Cũng như mạng điện thoại di động thì mạng Internet hiện nay cũng phát triển
với một tốc độ chóng mặt. Người ta tính rằng, cứ mỗi năm thì số lượng thuê bao
internet lại tăng gấp đôi so với năm trước đó. Cùng với đó, giao thức TCP/IP đã trở
thành giao thức sử dụng để trao đổi dữ liệu phổ biến nhất trên thế giới. Và do sự
phát triển kể trên đã đặt ra một nhu cầu tất yếu là kết hợp hai hướng phát triển này
nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của khách hàng.
1.2 Tìm hiểu mạng di động GSM:

1.2.1.Tiêu chuẩn GSM:
GSM sử dụng độ rộng băng tần 200KHz cho mỗi kênh độc lập và trong
phạm vi mỗi kênh cho tốc độ bít là 270kbit/s. Luồng bit được chia thành chuỗi các
khung với một mẫu lặp với tốc độ 270 lần/s. Mỗi khung có khe thời gian. Mỗi khe
thời gian có độ dài 0.577 m/s và tương đương với 156.25 bit.
Các bit chứa trong mỗi khe thời gian được bổ xung một số bit mào đầu
(overhead bits ), một vài mẫu cố định và theo chu kỳ các bit được phân bổ cho bản
thân tín hiệu. Các mẫu cố định cho phép các bộ điều chỉnh trong phạm vi toàn hệ
thống thích ứng các đặc tính của tín hiệu vô tuyến còn các bit mào đầu cho phép
kiểm soát cuộc gọi từ máy cầm tay tới trạm gốc.
GSM mã hoá tín hiệu tiếng nói tại tốc độ 13kbit/s và tín hiệu này bảo vệ
chống lỗi bằng cách cho thêm một số bit bổ xung vào luồng tín hiệu truyền dẫn. kết
quả tốc độ dữ liệu toàn bộ là 22,8 kbit/s.
Tần số phân bổ cho toàn bộ hệ thống GSM là từ 900 đến 960 MHz cho các
trạm gốc và 890 đến 915 MHz cho các máy cầm tay. Các băng tần 1800 đến 1880
MHz cho các trạm gốc và 1710 đến 1785 MHz cho các máy cầm tay đã giành cho
việc triển khai GSM – 1800.
1.2.2 Hoạt động của GSM:
Một thiết bị GSM hoạt động giống như hệ thống tương tự đã được thiết lập
(hình trên). Thứ nhất, máy cầm tay liên lạc với trạm gốc gần nhất và sau đó là bộ
điều khiển trạm gốc. Bộ điều khiển trạm gốc này xác định vị trí hiện tại của máy
Page 11
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
cầm tay này ở đâu. Bộ điều khiển trạm gốc được kết nối với một trung tâm chuyển
mạch di động có thể liên lạc với các trung tâm chuyển mạch khác cũng như mạng
cố định. Trong một tiến trình gọi, liên lạc đến máy cầm tay được duy trì thông qua
một trạm gốc phù hợp. Tính liên tục của cuộc gọi được thể hiện thông qua thanh ghi
định vị tạm trú, đảm bảo tất cả các cuộc gọi đang đàm thoại được theo dõi và kết nối
tới các trạm gốc phù hợp. Bản thân các trạm gốc được triển khai trong một tổ chức
tế bào theo địa lý sao cho máy cầm tay có thể được liên lạc liên tục.

Hình 1. 2: Cấu trúc của một mạng GSM.
Ngoài các khía cạnh giám sát của hệ thống, một số các hình thức kiểm soát
khác cũng được triển khai. Một thanh ghi nhận dạng thiết bị đươc duy trì sao cho hệ
thống biết cái gì có thể hoặc không thể được kết nối tới mạng. Một bộ thanh ghi
nhận thực chứa đựng chi tiết các mô-đun nhận dạng thuê bao có thể chấp nhận được
( có các thể được đưa vào các máy cầm tay ). Một bộ đăng kí vị trí thường trú chứa
các thông tin về lớp dịch mà một khách hàng cụ thể được pháp sử dụng.
Page 12
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
1.2.3 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM:
a. Sử dụng giao diện vô tuyến:
Trong mỗi ô, trạm BTS liên lạc với nhiều trạm di động. Qua giao diện vô
tuyến trạm di động có thể thiết lập và thực hiện cuộc gọi với bất kỳ thuê bao nào
khác, bao gồm các thuê bao di động cũng như các thuê bao của mạng cố định
PSTN, ISDN,….Việc phân chia các kênh liên lạc cho mỗi trạm di động được gọi là
kỹ thuật đa truy nhập.
Ưu điểm của việc sử dụng giao diện vô tuyến là có thể xây dựng được một
hệ thống đa truy nhập. Điều đó có nghĩa là, trong vùng phủ sóng bất kỳ thuê bao
nào ở bất kỳ vị trí nào đều có thể truy nhập vào mạng.
Hạn chế của việc sử dụng giao diện vô tuyến chính là sự giới hạn về băng
tần. Với hệ thống GSM, tốc độ truyền số liệu bị hạn chế ở mức 9,6kbit/s; GPRS cho
phép thay đổi tốc độ linh hoạt hơn, từ 9,6 đến 179kbit/s (trường hợp sử dụng đồng
thời cả 8 khe thời gian). Tuy nhiên không thể tăng tốc độ lên quá lớn vì sẽ ảnh
hưởng đến lưu lượng của các thuê bao khác. Tốc độ 9,6 nhỏ hơn rất nhiều so với
mạng dial – up 56kbit/s dành cho các máy PC truy cập Internet qua đường điện
thoại. Tốc độ 56kbit/s vẫn được xem là chậm so với sự phát triển nhanh chóng và đa
dạng của các loại hình dịch vụ trên Internet và tạm thời được chấp nhận để truyền
tải dự liệu đơn thuần như các trang Web, hình ảnh, âm thanh,….
Tỷ lệ lỗi bit trên đường truyền vô tuyến cao hơn nhiều so với các phương tiện
truyền hữu tuyến hiện có. Điều đó dẫn tới chất lượng đường truyền vô tuyến thấp.

Trong các kênh vô tuyến, tạp âm lớn, trực tiếp là tạp âm KTB, tiếp đến là tạp âm do
giao thoa giữa các kênh. Tín hiệu trên đường truyền vô tuyến chịu tác động nhiều
bởi điều kiện môi trường như mưa, che chắn địa hình, nhà cửa,…Ngoài ra, do việc
sử dụng lại tần số, công suất của máy phát cũng bị hạn chế để tránh ảnh hưởng đến
các vùng khác cũng như ảnh hưởng đến các tần số lân cận.
b. Sử dụng phương pháp đa truy nhập:
Trong GSM, giao diện vô tuyến sử dụng kết hợp hai phương thức đa truy
nhập là FDMA và TDMA. Như hình 1.3, trong hệ thống GSM 900MHz, hai dải tần
số của tuyến lên và tuyến xuống cách nhau 45MHz.Dải tần số 890 – 915 MHz được
Page 13
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
sử dụng cho các kênh kết nối trạm di động với hệ thống trạm gốc - tuyến lên; Còn
dải tần số 935 – 960MHz được sử dụng để truyền dẫn từ trạm gốc tới trạm di động -
tuyến xuống. Như vậy độ rộng của mỗi băng tần cho tuyến lên và tuyến xuống là
25MHz.Mỗi băng tần kể trên được chia thành 124 sóng mang tương ứng với 124
kênh tần số (FCH – Frequency Channel) khác nhau. Mỗi kênh tần số có độ rộng là
200KHz. Mỗi ô trong hệ thống GSM sẽ được phân bổ một số lượng nhất định các
kênh kể trên.
Mỗi kênh tần số FCH được chia thành 8 khe thời gian (TS – Time Slot) hay 8
kênh vật lý khác nhau. Thông tin được phát đi trong một khe thời gian được gọi là
một cụm (burst). Như vậy số kênh vật lý trong hệ thống GSM là 124 x 8 = 992
kênh. Phương pháp phân chia kênh như vậy được gọi là phương pháp đa truy cập
phân chia theo thơi gian – TDMA.
Tám khe thời gian này tạo thành một khung TDMA. Mỗi khe thời gian trong
khung TDMA có độ rộng là 156,25 lần chiều dài bit (tương ứng với 577µs). Do vậy,
một khung TDMA sẽ có chiều dài là 4,615 ms. Hệ thống GSM sử dụng cùng một
khe thời gian để truyền các kênh của tuyến lên và tuyến xuống. Trong đó khe thời
gian của tuyến lên trễ hơn so với khe thời gian tuyến xuống với độ rộng bằng 3 lần
độ rộng của một khe thời gian, để thuận tiện cho việc chuyển đổi từ thu sang phát và
ngược lại.

Một kênh vô tuyến trong hệ thống GSM sử dụng 2 tần số riêng biệt, một
dùng cho tuyến lên và một dùng cho tuyến xuống. Các kênh này được gọi là kênh
song công (FDD – Frequency Division Duplex). Khoảng cách giữa 2 tần số nói trên
là không đổi và bằng 25MHz. Do đó đảm bảo được mạch lọc ở máy thu không thu
tín hiệu của máy phát của cùng một trạm.
Page 14
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
Hình 1. 3: Tần số sóng mang GSM và các khung TDMA.
Vùng mạng trong hệ thống GSM được chia thành nhiều ô vô tuyến, mỗi ô vô
tuyến được điều khiển bởi một trạm thu phát BTS. Để sử dụng triệt để băng tần, hệ
thống GSM đã được ra phương pháp sử dụng lại tần số một cách hiệu quả, qua đó
một nhóm tần số có thể được sử dụng lại ở một khu vực khác với khoảng cách thích
hợp để tránh nhiễu đồng kênh. Kỹ thuật này được gọi là phân chia theo không gian.
1.2.4 Các tiêu chuẩn đang được phát triển:
Nếu dự báo bức tranh tương lai các công nghệ của hệ thống vô tuyến thì có
thể nhận thấy sự hội tụ giữa các mạng di động và cố định hiện đang được khai thác
thông qua sáng kiến với các tên gọi khác nhau là Truyền thông di động quốc tế
(IMT – 2000), Dịch vụ viễn thông di động toàn cầu (UMTS – Universal Mobile
Telecommunication Services) hoặc di động thế hệ thứ ba (3G – Third Generation
Mobile). Các giấy phép khai thác hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đã được
cấp ở một số nước nhưng các dịch vụ vẫn chưa được cung cấp nên các ý kiến thảo
luận về triển vọng tương lai vẫn còn tiếp tục. Cho đến nay, chúng ta sử dụng tiêu
Page 15
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
chuẩn GSM đã được thiết lập như một chuẩn. Tình trạng của một số công nghệ và
tiêu chuẩn của các ứng cử viên khác cho mạng di động trong bảng 1.2 sau:
Công nghệ Thời điểm Chú thích
Tốc độ dữ liệu nâng cao cho
phát triển GSM (toàn cầu)
(EDGE – Enhanced Data

rate for GSM Evulation).
UMTS
Đa truy nhập phân chia theo
thời gian (TDMA-Time
Division Multiple Access).
Đa truy nhập phân chia theo
mẫu (CDMA – Code
Division Multiple Access)
(IS – 95 – B).
Dữ liệu chuyển mạch kênh
tốc độ cao (HSCSD-High
Speed Circuit-Switched
Data).
Giao thức truy nhập vô
tuyến (WAP-Wireless
Access Protocol).
2001
2003
Hiện nay
Hiện nay
Hiện nay
Hiện nay
Một biến thể kém chặt chẽ hơn của
GSM cung cấp dữ liệu tốc độ cao
hơn nhưng đòi hỏi thiết bị vô tuyến
mới và các thiết bị được nâng cấp.
Một tiêu chuẩn toàn cầu thực thụ có
thể có lợi thế rất lớn so với GPRS.
Được thiết lập ở Mỹ không thể thay
thế đến khi UMTS ra đời.TDMA

đang hội tụ với GSM trong các công
nghệ dịch vụ vô tuyếnchuyển mạch
gói chung và EDGE.
Phiên bản CDMA của chuẩn mở
rộng GPRS của GSM.
Hệ thống chuyển mạch kênh chỉ đòi
hỏi nâng cấp phần mềm của GSM
nhưng lại yêu cầu đổi mới các thiết
bị người tiêu dùng.
Bổ xung tính năng trình duyệt Web và
thư điện tử và các máy di động WAP.
Bảng 1.2: Một số công nghệ ứng cử viên cho dịch vụ dữ liệu di động.
Ngoài ra còn có rất nhiều mạng điện thoại di động trị giá nhiều tỷ USD khác.
Thậm chí còn có nhiều công nghệ cho mạng cục bộ vô tuyến (LAN) và mạng truy
Page 16
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
cập cá nhân (PAN – personal Access Network). Do vậy, chúng tôi sẽ giới thiệu các
phần tử cơ bản cần thiết để liên kết cho máy di động tới các máy tính cung cấp dịch
vụ của nó.
1.3 DỊCH VỤ TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI:
Sự phát triển của Internet đã thúc đẩy sự phát triển của một số công nghệ truy
nhập dữ liệu nhanh cho điện thoại di động. Và gần đây dữ liệu được truyền qua
mạng GSM giống như cách mà một máy tính gọi đến số kết nối của một nhà cung
cấp dịch vụ Internet (ISP). Kết nối là một kết nối dành riêng mà người sử dụng được
gắn vào mạng trong thời gian cuộc gọi. Tốc độ kết nối thông thường bị giới hạn ở
14,4 kbit/s. GSM thế hệ thứ hai đã đưa ra chuẩn Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói
chung GPRS cho phép thiết bị di động gửi và nhận các gói tin mà không cần một
kết nối dành riêng.
Khác với kỹ thuật truyền sô liệu theo phương thức kênh, trong phương thức
truyền số liệu gói, mạng chỉ truyền thông tin tới thuê bao khi có nhu cầu. Do đó

cùng một kênh vô tuyến có thể được sử dụng đồng thời cho nhiều trạm di động khác
nhau. Không những thế một trạm di động có thể sử dụng đồng thời 8 khe thời gian
vô tuyến. Khi trạm di động cần truyền một gói tin, mạng sẽ chuyển gói tin này lên
khe thời gian đầu tiên còn trống, và các tin tiếp theo trên khe thời gian khác nếu có
thể. Do bản chất của thông tin số liệu thường tồn tại dưới dạng cụm nên việc cấp
khe thời gian động như trên giúp cho việc sử dụng các kênh vô tuyến trở nên hiệu
quả hơn.
Công nghệ dữ liệu chuyển mạch gói lại rất quan trọng bởi vì các gói cung
cấp một kết nối tức thời và thông suốt từ một máy di động tới Internet hoặc tới
mạng Intranet công ty. Điều này cho phép tất cả các ứng dụng Internet hiện có như
thư điện tử, trình duyệt web được khai thác thuận lợi mà không phải quay số vào
một ISP. Các dịch vụ như BT Gennie là ví dụ cho khả năng này.
Từ quan điểm của nhà cung cấp mạng, ưu điểm của cách tiếp cận chuyển
mạch gói như GPRS là nó chỉ sử dụng phương tiện dùng chung mà trong trường
hợp này là một phổ tần số quý hiếm, trong thời gian dữ liệu thực sự được truyền
hoặc được nhận. Điều này có nghĩa là nhiều người sử dụng chung một kênh vô
Page 17
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
tuyến và và hứa hẹn việc sử dụng hiệu quả phổ tần số vô tuyến. Ngược lại, các kết
nối chuyển mạch kênh hiện tại cho phép người sử dụng gửi và nhận các gói tin của
họ qua các kết nối dành riêng trong toàn bộ thời gian gọi, bất kể họ có dang gửi hay
nhận dữ liệu hay không. Do nhiều ứng dụng có thời gian trống trong một phiên liên
lạc nên lãng phí là khó có thể tránh khỏi đối với các kết nối chuyển mạch kênh, đặc
biệt khi các ứng dụng trở nên phi đối xúng. Với dữ liệu chuyển mạch gói, người sử
dụng sẽ chi trả tiền cho lượng dữ liệu họ thực tế liên lạc và không trả tiền cho thời
gian trống. Thời gian bị lãng phí trong các kết nối giành riêng có thể cho người
dùng khác sử dụng chung dải tần số đó. Trong thực tế, với GPRS, người dùng có thể
được kết nối “ảo” nhiều giờ tại một thời điểm, nhưng chỉ trả cước “kết nối” một
cách khiêm tốn.
Nếu bản tin cần truyền có dung lương quá lớn , bản tin này có thể được chia

nhỏ thành nhiều gói tin. Khi các gói tin này tới nơi nhận, bên nhận tin có nhiệm vụ
sắp xếp và nối ghép các gói tin lại thành bản tin ban đầu. Việc định tuyến các gói tin
tới đích dựa vào các thông tin địa chỉ được gửi kèm trong mỗi gói tin.
Một khía cạnh thú vị của GPRS là nó đạt được tốc độ cao như thế nào khi mà
dữ liệu chuyển mạch kênh ngày nay bị giới hạn ở mức 9.6 hoặc 14.4 kbit/s. GPRS
sử dụng chung một kênh vô tuyến như một cuộc gọi thoại, một kênh rộng 200kHz.
Kênh vô tuyến này truyền tải một luồng tín hiệu vô tuyến số gốc 271 kbit/s. Đối với
các cuộc gọi thoại, luồng dữ liệu này được chia thành 8 luồng dữ liệu riêng rẽ, mỗi
luồng tốc độ 34 kbit/s. Ngoài phần tiêu đề của giao thức và sửa lỗi, khoảng 14 kbit/s
nên kết quả là một nhóm người sử dụng có thể đạt tốc độ cao nhất lên tới 100 kbit/s.
Nhưng không phải tất cả các kênh thoại được sử dụng. Trong thực tế, việc
triển khai kinh tế nhất sẽ là giới hạn băng thông cung cấp cho mỗi người sử dụng,
để giành một phần dung lượng dự phòng cho các mục đích khác. Tiêu chuẩn GPRS
định nghĩa một cơ chế mà một máy di động có thể yêu cầu lượng băng thông cần
thiết tại thời điểm nó thiết lập một phiên liên lạc dữ liệu.
1.3.1 Kiến trúc hệ thống GPRS:
GPRS được xem như là một dịch vụ của mạng GSM. GPRS được thiết kế
bởi ETSI để triển khai trên cơ sở hạ tầng mạng có sẵn của GSM mà không ảnh
Page 18
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
hưởng đến các dịch vụ hiện tại. Mục đích là để cho phép 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 dịch vụ chuyển
mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói, ví dụ như tuyến giữa BTS và BSC. Hai nút
mới được bổ xung là: nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động (SGSN) và nút hỗ
trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng.
Các giao diện của GSM cũng được sử dụng lại và bổ xung thêm chức năng
để hỗ trợ các nút GPRS. Trạm BTS của GSM được bổ xung thêm các giao thức mới
để truyền tải dữ liệu dưới dạng gói. Ngoài ra một số các chức năng như phân bổ tài

nguyên khe thời gian và phân bổ kênh số liệu gói cũng được thực thi tại đây.Do đó
các kênh số liệu gói (PDCH) của GPRS được trộn lẫn với các kênh lưu lượng
(TCH) của chuyển mạch kênh. Trong khi một số kênh lưu lượng được phân bổ cho
chỉ một người dùng thì một kênh số liệu gói có thể được chia sẽ đồng thời bởi nhiều
thuê bao GPRS khác nhau.
Dưới đây là kiến trúc chính của một hệ thống GPRS và chức năng cụ thể của
từng khối.
Hình 1. 4: Các phần tử và giao diện chính của một mạng GPRS
a.Thiết bị đầu cuối số liệu – TE:
Thiết bị đầu cuối số liệu (TE) về bản chất là một máy tính, thường là một
máy tính xách tay, mà thông qua nó người sử dụng có thể truy cập và lấy các thông
Page 19
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
tin từ mạng. Thiết bị đầu cuối có nhiệm vụ trao đổi các gói tin với mạng. Hệ thống
GPRS sẽ cung cấp kết nối IP giữa thiết bị đầu cuối số liệu với một nhà cung cấp
dịch vụ (ISP) hay một mạng LAN cộng tác.
b. Đầu cuối di động:
Nếu nhìn từ góc độ người sử dụng, đầu cuối di động (MT) có thể được xem
như một modem làm nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối với hệ thống GPRS. Đầu
cuối di động có nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối số liệu với hệ thông GPRS thông
qua giao diện vô tuyến. Xét về bản chất, đầu cuối di động là một máy điện thoại
GSM thông thường, tuy nhiên nó được trang bị thêm một số chức năng để cung cấp
dịch vụ chuyển mạch gói di động.
Đầu cuối di động gắn liền với một thuê bao GSM thông thường. Khi thiết bị
đầu cuối cần trao đổi số liệu thì đầu cuối di động sẽ thiết lập một liên kết với nút
SGSN. Nhiệm vụ của đầu cuối di động là phải làm sao cho thiết bị đầu cuối số liệu
kết nối được với mạng thông qua giao thức IP mà không nhận biết được sự di động
của nó. Nghĩa là TE không nhận biết được rằng nó đang di chuyển và địa chỉ IP của
nó còn được gán chừng nào MT còn liên kết với hệ thống GPRS.
c. Trạm di động – MS:

Để hỗ trợ dịch vụ số liệu gói, trạm di động (MS) sẽ bao gồm một thiết bị đầu
cuối di động (MT) và một thiết bị đầu cuối số liệu (TE). Đầu cuối di động và thiết bị
đầu cuối số liệu có thể được đặt trên hai phần tử vật lý riêng biệt. Tuy nhiên trạm di
động cũng có thể là một thiết bị duy nhất thực hiện cả hai chức năng MT và TE.
Các hệ thống GPRS và GSM phải có khả năng tương tác với nhau và chia
sẻ tài nguyên động giữa những người sử dụng. Chính lý do này, ba kiểu thiết bị
đầu cuối (ứng với ba chế độ làm việc khác nhau của trạm di động) được định
nghĩa , đó là:
o Nhóm A: Một trạm di động thuộc nhóm A có thể đồng thời sử dụng các kết
nối chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (khi trạm di động đang trong chế
độ truyền gói), cho pép thuê bao thực hiện cuộc gọi mà không phải ngắt quá
trình truyền số liệu. Kiểu thiết bị này có thể không được đưa ra thị trường
khi mạng GPRS mới được triển khai do sự phức tạp và giá thành cao.
Page 20
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
o Nhóm B: Một trạm di động thuộc nhóm B có thể giám sát tất cả các dịch vụ
chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói nhưng tại một thời điểm chỉ có thể
hỗ trợ một loại dịch vụ. Trường hợp trạm di động đang trong chế độ truyền
gói và đang trao đổi dữ liệu mà có một cuộc gọi của chuyển mạch kênh đến,
để nhận cuộc gọi, trạm di động phải tạm dừng trao đổi dữ liệu. Khi cuộc gọi
kết thúc, quá trình trao đổi dữ liệu tiếp tục được thực hiện.
o Nhóm C: Trạm di động chỉ có thể sử dụng một trong hai loại dịch vụ tại một
thời điểm. Chế độ hoạt động này thường được áp dụng với các trạm di động
chỉ hỗ trợ dịch vụ GPRS mà không hỗ trợ các dịch vụ của chuyển mạch
kênh.
Tuỳ theo yêu cầu đặc điểm của trạm di động và khả năng của mạng mà trạm
di động có thể lựa chọn chỉ sử dụng các dịch vụ chuyển mạch gói hoặc kết hợp các
dịch vụ chuyển mạch gói và các dịch vụ chuyển mạch kênh.
d. Hệ thống trạm gốc BSS:
Hệ thống GPRS sử dụng chung các tài nguyên với GSM trên giao diện vô

tuyến. Nghĩa là có thể trộn lẫn các kênh GPRS với các kênh của chuyển mạch kênh
trong cùng một ô. GPRS có thể phân tài nguyên động, xen giữa các khoảng hở trong
các phiên làm việc của chuyển mạch kênh, do đó dải phổ được sử dụng hiệu quả
hơn. Với GPRS nhiều người sử dụng có thể cùng chia sẽ một kênh vật lý. Ngoài ra
các kênh vật lý GPRS chỉ được phân bổ khi cần truyền hoặc nhận dữ liệu.
Hệ thống GPRS tận dụng hiệu quả cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng GSM.
GPRS sử dụng BTS và BSC của GSM. Để có thể truyền dữ liệu dưới dạng gói thì
cả BTS và BSC, cùng với một số bộ phận khác của hệ thống GSM cũ như MSC,
VLR, HLR,… đều phải nâng cấp về phần mềm; chỉ riêng BSC phải bổ xung thêm
cả phần cứng, đó là khối điều khiển gói (PCU).
PCU bao gồm cả phần cứng và phần mềm, có nhiệm vụ điều khiển các kênh
số liệu gói và chia sẻ các kênh vô tuyến giữa GPRS và GSM. Dữ liệu chuyển mạch
kênh được gửi qua giao diện A tới MSC trong khi dữ liệu gói qua giao diện Gb tới
SGSN và mạng đường trục GPRS.
Page 21
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
e. Bộ đăng ký định vị thường trú – HLR:
HLR là cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về thuê bao thuộc phạm vi quản lý
của nó, bao gồm thông tin của tất cả các dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ
chuyển mạch gói. Các thông tin trong HLR gồm có: Các dịch vụ mà thuê bao đăng
ký, bộ ba tham số nhận thực, thuê bao có sử dụng dịch vụ chuyển mạch gói hay
không, tên của điểm truy cập (APN) hay nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP), địa
chỉ IP tĩnh (nếu có) được phân bổ cho trạm di động, vị trí hiện thời của thuê bao,…
Các thông tin này được thiết lập bởi nhà khai thác mạng. Trong GPRS các thông tin
về thuê bao sẽ được trao đổi giữa HLR và SGSN.
g. Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động – SGSN:
SGSN là bộ phận không thể thiếu trong các mạng di động GSM có hỗ trợ
dịch vụ chuyển mạch gói. Nhiệm vụ chính của SGSN là chuyển các gói tin IP đi và
đến tất cả các trạm di động trong vùng phục vụ của nó.
SGSN giám sát mọi thuê bao nằm trong vùng phục vụ của nó. Một SGSN

thực thi hầu hết các chức năng trong GPRS, giống như MSC trong hệ thông GSM.
Nghĩa là nó phải điều khiển việc liên kết, huỷ liên kết, cập nhật vị trí cho trạm di
động,
Các thuê bao GPRS có thể được phục vụ bởi bất kỳ SGSN nào tuỳ theo vị trí
hiện tại của chúng. SGSN thực hiện các chức năng chủ yếu sau:
- Quản lý di động: SGSN quản lý sự di động của thuê bao tại giao diện vô
tuyến. Các thủ tục quản lý di động bao gồm: liên kết GPRS, cập nhật vùng
định tuyến (RA) và các thủ tục cập nhật RA và LA kết hợp.
- Quản lý phiên làm việc: Thủ tục quản lý phiên làm việc bao gồm: kích hoạt,
giải kích hoạt, và hiệu chỉnh giao thức số liệu gói (PDP). Việc kích hoạt giao
thức số liệu gói sẽ thiết lập một kênh dữ liệu ảo giữa thiết bị đầu cuối số liệu
với một GGSN thích hợp.
- Truyền và định tuyến gói tin đi và đến các trạm di động trong vùng phục vụ
của mình. Gói tin từ SGSN sẽ được định tuyến tới BSC, qua BTS tới trạm di
động.
- Bảo mật đường truyền vô tuyến bằng các thủ tục nhận thực và mã hoá.
Page 22
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
- Lựa chon GGSN thích hợp cho trạm di động dựa trên các thông tin như: kiểu
giao thức số liệu gói, tên điểm truy nhận (APN) và các tham số cấu hình.
- Kết nối tới các nút GSM như: MSC, HLR, BSC, SMS – SC,…
- Đưa ra các thông tin về cước: SGSN ghi nhận các thông tin về cước sử dụng
tài nguyên vô tuyến của trạm di động. Cả SGSN và GGSN đều ghi các thông
tin về cước sử dụng tài nguyên mạng của từng trạm di động.
- Thực hiện các chức năng của bộ đăng ký định vị tạm trú (VLR): SGSN thực
hiện tất cả các chức năng giống như chức năng của VLR (trong GSM) cho
các dịch vụ chuyển mạch gói di động. Nghĩa là SGSN chứa các thông tin
hiện thời của thuê bao cũng như các thông tin về thuê bao tạm trú. Khi trạm
di động chuyển tới vùng phục vụ của SGSN mới, SGSN này (đóng vai trò
như một VLR) gửi yêu cầu đến bộ đăng ký định vị thường trú (HLR) của

trạm di động đó và yêu cầu HLR gửi các thông tin về trạm di động. Các
thông tin này được SGSN lưu trữ trong suốt quá trình thuê bao lưu chuyển
trong vùng phục vụ của nó. Khi trạm di động cần truyền số liệu thì SGSN có
thể cung cấp ngay các thông tin cần thiết.
h. Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng – GGSN:
GGSN có chức năng chủ yếu là giao tiếp với các mạng số liệu gói bên ngoài,
điển hình là mạng dựa tren giao thức IP. Do đó nó phải có các chức năng truy cập
mạng. Cụ thể GGSN liên kết với các phần tử ở mạng ngoài như: các bộ định tuyến,
các máy chủ RADIUS (dùng cho mục đích nhận thực), các máy chủ phục vụ,… Nếu
nhìn từ mạng ngoài 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 GPRS. GGSN phải thực hiện định
tuyến gói tin đến đúng SGSN hiện thời đang phục vụ trạm di động và chuyển đổi
giao thức giữa mạng GPRS với mạng ngoài. GGSN thực hiện các chức năng cơ bản
sau:
- Kết nối với mạng IP bên ngoài.
- Quản lý phiên làm việc: GGSN hỗ trợ các thủ tục quản lý phiên làm việc,
bao gồm: kích hoạt, giải kích hoạt và hiêu jchỉnh giao thức số liệu gói.
Page 23
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
- Đưa ra các thông tin về cước: GGSN có nhiệm vụ ghi nhận các thông tin về
cước liên quan tới việc sử dụng tài nguyên của mạng bên ngoài đối với tưng
thuê bao. Cả GGSN và SGSN đều ghi nhận các thông tin về cước liên quan
tới việc sử dụng tài nguyên của bản thân mạng di động.
- Bảo mật IP (IPSec): Đặc trưng bảo mật IP ( là các biện pháp bảo mật được
thực hiện tại lớp IP) cho phép truyền dẫn một cách an toàn giữa GGSN và
SGSN (giao diện Gn) và giữa GGSN với các máy trạm và các bộ định tuyến
ở mạng ngoài (Giao diện Gi). Điều này là cần thiết khi mà các thuê bao
GPRS muốn kết nối với các mạng cộng tác của họ hay các mạng riêng ảo
(VPN). Nó cũng tăng cường tính bảo mật trong việc quản lý di động giữa nút
hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động (GSN) và hệ thống quản lý. IPSec

cho phép mã hoá toàn bộ dữ liệu truyền tải trên mạng, chống lại những truy
cập trái phép, đảm bảo độ tin cậy, tính toàn vẹn và nhận thực được nguồn
gốc dữ liệu.
- Chức năng bức tường lửa (firewall): Khi GGSN kết nối với mạng ngoài,
nhiều lựa chọn gói được thực thi để chống lại sự tấn công và xâm nhập trái
phép. Các thông tin được sử dụng để lọc gói bao gồm: Địa chỉ nguồn, địa chỉ
đích, giao thức, số hiệu cổng,…
- Chức năng cổng biên (BG): Hoạt động như một điểm truy cập mạng trong
trường hợp kết nối các mạng GPRS khác nhau. Chức năng BG thường được
tích hợp trong GGSN và nó sử dụng cùng một bộ định tuyến với GGSN. Do
vậy các giao diện vật lý cũng được dùng chung để truyền số liệu. Trong thực
tế, để tăng khả năng xử lý, BG và GGSN có thể được đặt trên hai phần tử vật
lý riêng biệt.
1.3.2 Hoạt động của GPRS:
Khi hoạt động một thiết bị GPRS làm việc giống như một điện thoại di động
chuẩn - cả hai liên lạc với một trạm gốc và cơ sở hạ tầng gắn kèm cung cấp tính
năng xác thực, kết nối và dịch vụ. Có một số khác biệt lớn, tuy nhiên khác biệt
chính là GPRS cho phép người sử dụng “được kết nối” liên tục tới mạng.
Page 24
Công nghệ Mobile IP. SV:Quan Chế Linh – 4 5K2.
Thay vì gửi dữ liệu tới một đích cố định, kết nối quay số, GPRS cho phép các
gói dữ liệu được chèn vào một luông kết nối thưòng trực. Các gói tin từ những
người sử dụng khác nhau trong một tế bào được đan xen sao cho dung lượng truyền
dẫn luôn có được chia sẻ mà không có khe thời gian định trước thường trực được
phân bổ cho một cá nhân. Do đó, dung lượng có thể được phân bổ khi cần thiết và
giải phóng khi không cần.
Tốc độ dữ liệu GSM là 14.4 thông qua một kết nối cố định được thay thế
trong GPRS bằng cách truy nhập lên tới 8 khe thời gian với dung lượng kết nối vào
khoảng 14.4 kbit/s cho mỗi khe. Tốc độ dữ liệu chính xác phụ thuộc vào các điều
kiện vô tuyến. Dung lượng này có được đến mức nào thì có thể biến đổi khác nhau.

Các phiên bản GPRS khác nhau có các đặc tính khác nhau. Ví dụ, GPRS lớp 8 khe
(class 8 GPRS) có thể xử lý tới năm khe thời gian kế tiếp nhau, 4 khe cho nhận và
một khe cho phát tín hiệu, cho tốc độ dữ liệu về lên tới 50 kbit/s. Lớp 12 (class 12)
cho phép bất kì tổ hợp nào của 5 khe thời gian giữa thu và phát.
Tất cả các gói tin được truyền dẫn trên các khe thời gian được gửi từ trạm
gốc (BTS) bằng nút mạng hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN). Một SGSNcó thể hỗ trợ
nhiều trạm gốc. Như đã đề cập ở trên, SGSN truy tìm tất cả các máy di động trong
phạm vi vùng phục vụ của nó. Khi một thiết bị di động gửi tới gói dịch vụ, chúng đi
qua SGSN đến GGSN, tại đây các gói được biến đổi để truyền qua mạng, mạng đó
có thể là Internet, X25 hoặc một mạng riêng. Các gói tin nhận từ Internet ( nghĩa là
gói IP) gửi đến máy di động được nhận bởi GGSN, chuyển tiếp đến SGSN phù hợp
và sau đó gửi tới người sử dụng di động.
Để chuyển tiếp các gói tin cho nhau, SGSN cà GGSN bọc gói chúng bằng
một giao thức chuyên dùng được gọi là giao thức chuyên dùng GPRS (GTP – GPRS
Tunnel Protocol) hoạt động trên nền giao thức TCP/IP chuẩn. Chi tiết cảu SGSN và
GGSN đều không nhìn thấy và không liên quan đến người sử dụng là những người
chỉ đơn giản cảm thấy một kết nối IP thông suốt nó mới chỉ xảy ra dưới phương
thức vô tuyến.
Các giao thức và thủ tục đã được thiết lập để quản lý cách thức mà một thiết
bị di động truy nhập và làm việc với một mạng GPRS. Chúng khá phức tạp – các
tiêu chuẩn liên quan (đặc biệt là ETSI, EN 301 204 – mô tả dịch vụ GPRS) cho
Page 25