nhóm 4 kiến trúc và các thành phần của 4g4g lte
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.9 MB, 35 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA 4G (4GLTE)
N H Ó M 4
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">• Giới thiệu chung về mạng
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">MẠNG 4G (4GLTE)
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">GIỚI THIỆU CHUNG
Mạng di động thế hệ 4G, hay 4G LTE (Long-Term Evolution) là một thế hệ tiên tiến của công nghệ mạng di động, được phát triển để mang lại tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, ổn định hơn, đáng tin cậy hơn, hiệu quả hơn và khả năng hỗ trợ ứng dụng trực tuyến phức tạp hơn so với các thế hệ trước đó như 2G và 3G.
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">Cải thiện độ tin cậy
Cải thiện bảo mật
Tiết kiệm năng lượng
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">1. UE (User
Equipment - Thiết bị
người dùng)
<sub>• Là thiết bị mà người dùng đầu cuối sử dụng để liên lạc. </sub>+ Những thiết bị cầm tay như điện thoại thông minh hoặc một thẻ dữ liệu mọi người vẫn đang sử dụng hiện tại trong mạng 2G và 3G.
+ Hoặc nó có thể được nhúng vào, ví dụ một máy tính xách tay.
• UE cũng có chứa các mođun nhận dạng th bao tồn cầu (USIM). Nó là một mođun riêng biệt với phần còn lại của UE, thường được gọi là thiết bị đầu cuối (TE).
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">1. UE (User
Equipment - Thiết bị
người dùng)
<sub>• Các chức năng của UE là nền tảng cho các ứng dụng </sub>truyền thơng, mà có tín hiệu với mạng để thiết lập, duy trì và loại bỏ các liên kết thơng tin người dùng cần.
• Điều này bao gồm các chức năng quản lý tính di động như chuyển giao, báo cáo vị trí của thiết bị, và các UE phải thực hiện theo hướng dẫn của mạng.
• Quan trọng nhất là UE cung cấp giao diện người sử dụng cho người dùng cuối để các ứng dụng như VoIP có thể được sử dụng để thiết lập một cuộc gọi thoại.
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">2. eNodeB (eNodeB - Evolved Node B)
• Chức năng của eNB hoạt động như một cầu nối giữa 2 lớp là UE và EPC, nó là điểm cuối của tất cả các giao thức vô tuyến về phía UE, và tiếp nhận dữ liệu giữa các kết nối vô tuyến và các kết nối IP cơ bản tương ứng về phía EPC.
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">2. eNodeB (eNodeB - Evolved Node B)
• eNB cũng chịu trách nhiệm về nhiều các chức năng của mặt phẳng điều khiển (CP). eNB chịu trách nhiệm về quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM), tức là kiểm sóat việc sử dụng giao diện vô tuyến , bao gồm: phân bổ tài nguyên dựa trên yêu cầu, ưu tiên và lập lịch trình lưu lượng theo yêu cầu QoS, và liên tục giám sát tình hình sử dụng tài nguyên.
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">2. eNodeB (eNodeB - Evolved Node B)
• eNodeB cịn có vai trò quan trọng trong quản lý tính di động (MM). Điều khiển eNB và đo đạc phân tích mức độ của tín hiệu vơ tuyến được thực hiện bởi UE. Điều này bao gồm trao đổi tín hiệu chuyển giao giữa eNB khác và MME.
• Khi một UE mới kích hoạt theo yêu cầu của eNB và kết nối vào mạng, eNB cũng chịu trách nhiệm về việc định tuyến khi này nó sẽ đề nghị các MME mà trước đây đã phục vụ cho UE, hoặc lựa chọn một MME mới nếu một tuyến đường đến các MME trước đó khơng có sẵn hoặc thơng tin định tuyến vắng mặt.
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">2. eNodeB (eNodeB - Evolved Node B)
Hình 2.3 eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">Evolved Packet Core (EPC)
• M
ột khung được chuẩn hóa trong Phiên bản 8 của 3GPP để cung cấp d ữ liệu và giọng nói hội tụ trên mạng dựa trên 4G LTE.
• Được xây dựng dựa trên một kết nối mạng liên tục hoặc ln bật.
Nó giúp kết hợp thoại và dữ liệu trên một kiến trúc dịch vụ Internet P
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">Mạng lõi EPC được phát triển bao gồm các thành phần sau:
1. MME (Mobility Management Entity)
- Xác thực và bảo mật - Quản lý tính dao động
+ Chọn MME cho chuyển giao
+ Chọn SGSN cho chuyển giao mạng ở 2G và 3G(3GPP) - Quản lý hồ sơ thuê bao và dịch vụ kết nối
- Giám sát quyền truy nhập vào mạng
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">Mạng lõi EPC được phát triển bao gồm các thành phần sau:
2. S-GW (Serving Gateway)
- Cung cấp dữ liệu đường hầm GTP cho hướng lên, xuống
- Gián tiếp chuyển giao dữ liệu hướng xuống khi thực hiện chuyển giao
- Ánh xạ giữa các luồng dịch vụ IP
- Chức năng cao cấp của của S-GW là quản lý đường hầm IP và chuyển mạch
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">Mạng lõi EPC được phát triển bao gồm các thành phần sau:
3. P-GW (Packet Data Network Gateway)
- Chọn và lọc các luồng IP của dữ liệu người dùng
- Điều khiển các đường hầm của mặt phẳng người dùng - Các yêu cầu về chính sách và quản lý tính cược
- Cấp các địa chỉ IP cho UE
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">Mạng lõi EPC được phát triển bao gồm các thành phần sau:
4. PCRF (Policy and Charging Rules Function)
- Chịu trách nhiệm về chính sách và điều khiển tính cước - Kiểm soát các yêu cầu về quy tắc QoS
- Các quy tắc QoS cho việc ánh xạ các luồng dịch vụ IP và đường hầm GTP
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">Mạng lõi EPC được phát triển bao gồm các thành phần sau:
5. HSS (Home Subscriber Server)
- Lưu trữ bản gốc các thông tin của hồ sơ thuê bao
- Ghi lại vị trí của người sử dụng ở mức độ của nút điều khiển mạng tạm trú
- Chứa các dịch vụ mà UE sử dụng
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">4. Mạng trung gian (Backhaul Network)
• Mạng trung gian (Backhaul Network) là một phần của mạng lưới có phân cấp, kết nối giữa mạng trung tâm (mạng trục, mạng lõi) và mạng từ xa (mạng con).
• Nó chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu từ các thiết bị thuộc mạng con đến các thiết bị thuộc mạng trục hoặc ngược lại
• Mạng backhaul cũng đóng vai trị quan trọng trong việc cung cấp băng thông cao cho các thiết bị di động, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu và cải thiện chất lượng dịch vụ .
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">• Hầu hết các mạng backhaul truyền thống trên thế giới có kiến trúc truy nhập hub-spoke hoặc ring và một số đang tận dụng lợi thế nhờ khả năng linh động của IP/Ethernet để bắt đầu lập kế hoạch các cấu hình mạng mesh từng phần. Đó là thực tế phổ biến trong các tôpô hub-spoke liên kết lại với nhau thành một chuỗi giữa các trạm cell, đặc biệt khi sử dụng sóng ngắn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">5. IP Network (Internet Protocol Network)
• Giống như 3G, mạng 4G dựa trên công nghệ IP, nghĩa là dùng chuẩn giao thức liên lạc để gửi và nhận dữ liệu dưới dạng các gói, tuy nhiên khác với 3G, IP của 4G được áp dụng cho cả dữ liệu âm thanh.
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">5. IP Network (Internet Protocol Network)
<small>• Các gói dữ liệu được gửi và nhận thông qua kết nối của điên thoại tới các trạm, các trạm này có vai trò trung chuyển dữ liệu giữa internet và </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">6. IMS (IP Multimedia Subsystem)
• Được tạo ra bởi 3GPP
• IMS, thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào
• Cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm cả mạng di động và cố định kết nối với nhau thông qua lớp dịch vụ chung
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">6. IMS (IP Multimedia Subsystem)
• Application server: Cung cấp dịch vụ như kiểm soát cuộc gọi, chuyển tiếp cuộc,...
• Call session control function (CSCF) kiểm soát các phiên làm việc giữa các thiết bị và tầng ứng dụng
• Home subscriber sever (HSS): Cơ sở dữ liệu chủ chứa dữ liệu của người dùng để để xác thục và phân quyền • Media resource function (MRF) cung
cấp các chức năng đa phương tiện như phát âm thanh hoặc thông báo số
Kiến trúc cơ bản của IMS
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">7. QoS (Quality of Service)
Trong mạng 4G LTE, QoS (Quality of Service) là
• Một tập hợp các kỹ thuật và cơ chế được áp dụng để đảm bảo chất lượng dịch vụ cao cho các ứng dụng nhạy cảm về độ trễ và băng thơng.
• Giúp ưu tiên xử lý và cung cấp tài nguyên mạng cho các ứng dụng quan trọng như video trực tuyến, trò chơi trực tuyến, hội thoại trực tuyến và các ứng dụng thời gian thực khác.
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">7. QoS (Quality of Service)
Sự khác nhau khi thiết bị có hỗ trợ QoS và khơng có QoS
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">7. QoS (Quality of Service)
Sự khác nhau khi thiết bị có hỗ trợ QoS và khơng có QoS
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">8. Security (Bảo mật)
Kiến trúc bảo mật mạng 4G/LTE
Mô tả năm mức bảo mật được 3GPP [3] xác định để đối mặt với các mối đe dọa và đạt được các yêu cầu bảo mật nhất định, cụ thể:
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">8. Security (Bảo mật)
Kiến trúc bảo mật mạng 4G/LTE
Mô tả năm mức bảo mật được 3GPP [3] xác định để đối mặt với các mối đe dọa và đạt được các yêu cầu bảo mật nhất định, cụ thể:
• Mức I: Bảo mật truy cập mạng cung cấp quyền truy cập an toàn vào các dịch vụ cho người dùng và bảo vệ chống lại các cuộc tấn công liên kết truy cập vô tuyến.
• Mức II: Bảo mật miền người dùng cung cấp cách thức an toàn để truyền dữ liệu báo hiệu và dữ liệu người dùng.
• Mức III: Bảo mật miền người dùng cung cấp quyền truy cập an toàn vào các trạm di động bao gồm cơ chế xác thực giữa môđun nhận dạng thuê bao toàn cầu (USIM) và UE.
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">8. Security (Bảo mật)
Kiến trúc bảo mật mạng 4G/LTE
Mô tả năm mức bảo mật được 3GPP [3] xác định để đối mặt với các mối đe dọa và đạt được các yêu cầu bảo mật nhất định, cụ thể:
• Mức IV: Bảo mật miền ứng dụng đảm bảo trao đổi tin nhắn bảo mật của các ứng dụng trong miền người dùng và nhà cung cấp.
• Mức V: Khả năng hiển thị và khả năng cấu hình của bảo mật. Mức độ này cho phép người dùng kiểm sốt các thơng báo để kiểm tra hoạt động của tính năng bảo mật và việc sử dụng, cung cấp dịch vụ có nên phụ thuộc vào các tính năng bảo mật hay khơng.
</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">8. Security (Bảo mật)
Phân cấp khóa bảo mật 4G/LTE
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">8. Security (Bảo mật)
Phân cấp khóa bảo mật 4G/LTE
<small>• K là khóa master cố định được lưu trữ an toàn trong USIM và trung tâm xác thực (AuC).</small>
<small>• CK và IK là khóa mã hóa và khóa giải mã có nguồn gốc từ USIM và AuC từ K để mã hóa và kiểm tra tính tồn vẹn.</small>
<small>• KASME có nguồn gốc từ CK và IK, và nó được chia sẻ giữa UE và MME để tạo ra một loạt các khóa phiên.</small>
<small>• KeNB có nguồn gốc từ UE và MME hoặc e-NodeB từ KASME theo trạng thái của UE.</small>
<small>• KNASint và KNASenc là một cặp khóa được UE và MME lấy từ KASME để bảo vệ lưu lượng NAS.• KUPenc có nguồn gốc từ UE và eNodeB từ KeNB </small>
<small>để bảo vệ lưu lượng mặt phẳng người dùng.</small>
</div>
