Tổng quan mạng 3G.doc

Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Chơng I: Tổng quan về mạng 3G.
I.1 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động.
Khi con ngời có hệ thống thông tin cố định thông qua các máy để bàn, họ mong -
ớc có một hệ thống di động để có thể trao đổi thông tin mọi lúc mọi nơi. Để đáp ứng yêu
cầu đó, mạng thông tin di động ra đời, trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ hệ thống t-
ơng tự sử dụng kỹ thuật FDMA đến các hệ thống số TDMA và CDMA. Căn cứ vào các
kỹ thuật sử dụng cho hệ thống, các dịch vụ mà hệ thống có thể đáp ứng đợc ta chia lịch
sử phát triển của hệ thống thông tin di động thành các thế hệ đợc biểu diễn theo bảng
sau:
Bảng 1: lịch sử phát triển lên thế hệ 3 của mạng thông tin di động.
Thế hệ thông tin di
động
Hệ thống Các dịch vụ Chú thích
Thế hệ 1 (1G) AMPS, TACS,
NMT
Tiếng thoại FDMA, tơng tự
Thế hệ 2 (2G) GSM,IS-36,
IS-95
Chủ yếu cho tiếng
thoại kết hợp với
các dịch vụ bản tin
ngắn
TDMA, hoặc CDMA
số băng hẹp (8-
13kbps)
Thế hệ 2.5 GPRS, EDGE,
CDMA 1x
Trớc hết là tiếng
thoại có đa thêm
các dịch vụ số liệu

gói
TDMA (kết hợp nhiều
khe thoại hoặc nhiều
tần số), CDMA tốc độ
mã cao hơn
Thế hệ 3 (3G) CDMA2000,
W-CDMA
Các dịch vụ tiếng
và số liệu gói đợc
thiết kế để truyền
tiếng và số liệu đa
phơng tiện
Sử dụng CDMA băng
rộng
Sơ đồ hình h 1.1 sau đây tổng kết quá trình phát triển của hệ thống thông tin di
động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3.
Đề tài này nghiên cứu về thông tin di động thế hệ 3 trong khi đó các hệ thống trên
thế giới đang sử dụng chủ yếu là thông tin di động thế hệ 2 vì vậy sau đây ta nghiên cứu
hai quá trình phát triển lên 3G .
Mai Thanh Dơng
- 1 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
TACS
NMT
(900)
GSM(900)
GSM(1800)
GSM(1900)
IS-136
(1900)

IS-95 CDMA
(J-STD-008)
(1900)
IS-136
TDMA(800)
IS-95 CDMA
(800)
IDEN
(800)
AMPS
SMR
GPRS
GPRS
EDGE
Cdma2000
1x
W-CDMA
Cdma2000
Nx
h1.1: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3
I.1.1 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến cdma2000 thế hệ 3.
Mạng IS-95 (cdmaOne) không phải là mạng đầu tiên trên thế giới cung cấp truy
nhập số liệu nhng đây lại là mạng đợc thiết kế duy nhất để truyền số liệu. Chúng xử lý
truyền dẫn số liệu và tiếng theo cách rất giống nhau. Khả năng truyền dẫn tốc độ thay
đổi có sẵn ở trong cdmaOne cho phép quyết định lợng thông tin cần phát, vì thế cho phép
chỉ sử dụng tiềm năng mạng theo nhu cầu. Vì các hệ thống cdmaOne sử dụng truyền
tiếng đóng gói trên đờng trục ( ví dụ từ BTS đến MSC) nên khả năng truyền dẫn số liệu
gói đã có sẵn trong các thiết bị. Công nghệ truyền dẫn số liệu gói của cdmaOne sử dụng
ngăn xếp giao thức số liệu gói tổ ong (CDPD : Cellular Digital Packet Data) phù hợp với
giao thức TCP/IP.

Bổ sung truyền số liệu vào mạng cdma 2000 sẽ cho phép nhà khai thác mạng tiếp
tục sử dụng các phơng tiện truyền dẫn, các phơng tiện vô tuyến, cơ sở hạ tầng và các
máy cầm tay sẵn có chỉ cần phải nâng cấp phần mềm cho chức năng tơng tác. Nâng cấp
IS-95B cho phép tăng tốc độ kênh để cung cấp tốc độ số liệu 64-115 kbps và đồng thời
cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứng giữa các tần số. Các nhà sản xuất đã
công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh, Fax số trên các thiết bị cdmaOne của họ.
Mai Thanh Dơng
- 2 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
IP di động (giao thức internet cho di động) là sự cải thiện các dịch vụ số liệu gói.
IP di động cho phép ngời sử dụng duy trì kết nối số liệu liên tục và nhận đợc một địa chỉ
ID khi di động giữa các bộ điều khiển trạm gốc (BSC) hay chuyển đến các mạng CDMA
khác.
Một trong các mục tiêu quan trọng của ITU IMT-2000 là tạo ra các tiêu chuẩn
khuyến khích sử dụng một băng tần trên toàn cầu nhằm thúc đẩy ở mức độ cao việc
nhiều ngời thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ cao. IMT-2000 sẽ sử dụng các đầu cuối bỏ túi
kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phơng tiện khai thác và triển khai cấu trúc mở cho phép đa
ra các công nghệ mới. Ngoài ra các hệ thống 3G hứa hẹn đem lại các dịch vụ tiếng vô
tuyến có các mức chất lợng hữu tuyến đồng thời tốc độ và dung lợng cần thiết để hỗ trợ
đa phơng tiện và các ứng dụng tốc độ cao.
Sự phát triển của các hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vô
tuyến đối với PSTN và truy cập mạng số liệu công cộng, đồng thời cũng đảm bảo các
điều kiện thuận lợi hơn các ứng dụng và các tiềm năng mạng. Nó cũng sẽ đảm bảo
chuyển mạng toàn cầu, di động dịch vụ, ID trên cơ sở vùng, tính cớc và truy nhập th mục
toàn cầu thậm chí có thể hy vọng công nghệ 3G cho phép nối mạng vệ tinh một cách liên
tục.
Một trong các yêu cầu kỹ thuật của cdma2000 là tơng thích với hệ thống cũ
cdmaOne về: các dịch vụ tiếng, các bộ mã hoá tiếng, các cấu trúc báo hiệu và các khả
năng bảo mật.
Giai đoạn một của cdma2000 sẽ sử dụng độ rộng băng tần 1,25 Mbps và truyền số

liệu tốc độ đỉnh 144 kbps cho các ứng dụng cố định hay di động. Giai đoạn hai của
cdma200 sẽ sử dụng động rộng băng tần 5Mhz và có thể cung cấp tốc độ số liệu 144kbps
cho các dịch vụ số liệu và xe cộ, 2Mbps cho các dịch vụ cố định. Các nhà công nghiệp
tiên đoán rằng giai đoạn cdma200 3x sẽ dần tiến đến tốc độ 1Mhz cho từng kênh lu lợng.
Bằng cách hợp nhất hay bó hai kênh ngời sử dụng sẽ đạt đợc tốc độ đỉnh 2Mbps là tốc độ
đích của IMT-2000.
Sự khác nhau căn bản giữa giai đoạn một và hai của cdma2000 là độ rộng băng
tần và tốc độ băng thông tổng hay khả năng tốc độ số liệu đỉnh. Giai đoạn hai sẽ đa các
khả năng tốc độ tiên tiến và đặt nền móng cho các dịch vụ tiếng 3G phổ biến, sử dụng
VoIP. Vì các tiêu chuẩn cdma2000 1x và cdma2000 3x phần lớn sử dụng chung các dịch
vụ vô tuyến băng gốc nên các nhà khai thác có thể sử dụng một bớc tiến căn bản đến các
khả năng đầy đủ của 3G bằng cách thực hiện cdma2000 1x . Cdma2000 giai đoạn hai sẽ
bao gồm mô tả chi tiết các giao thức báo hiệu, quản lý số liệu và các yêu cầu mở rộng từ
vô tuyến 5Mhz đến 10 Mhz và 15 Mhz trong tơng lai.
Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95 hiện nay sang IS-2000
1x của tiêu chuẩn cdma2000, các nhà khai thác đạt đợc tăng dung lợng vô tuyến gấp đôi
và có khả năng xử lý số liệu gói đến 144kbps. Khả năng của cdma2000 giai đoạn một
bao gồm lớp vật lý mới cho các cỡ kênh 1x1,25 Mhz và 3x1,25 Mhz, hỗ trợ các tuỳ
chọn đờng xuống trải phổ trực tiếp và đa sóng mang 3x và các định nghĩa cho 1x và 3x.
Các nhà khai thác cũng sẽ đợc hởng sự cải thiện dịch vụ tiếng với dung lợng tăng 2 lần.
Cùng với sự ra đời của cdma2000 1x các dịch vụ số liệu cũng sẽ đợc cải thiện.
Giai đoạn hai cũng sẽ hoàn thành cơ cấu MAC (Medium Access Control: điều khiển truy
Mai Thanh Dơng
- 3 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
nhập môi trờng) và định nghĩa giao thức đoạn nối vô tuyến (RLP: Radio Link Protocol)
cho số liệu gói để hỗ trợ các tốc độ số liệu gói ít nhất là 144 kbps.
Thực hiện giai đoạn hai của cdma2000 sẽ mang lại rất nhiều khả năng mới và
tăng cờng dịch vụ. Giai đoạn hai sẽ tăng cờng tất cả các kích cỡ kênh (6x, 9x, 12x) cơ
cấu cho các dịch vụ tiếng, bộ mã hoá tiếng cho cdma2000 bao gồm VoIP. Với giai đoạn

hai các dịch vụ đa phơng tiện thực sự sẽ đợc cung cấp và sẽ mạng lại các cơ hội lợi
nhuận bổ sung cho các nhà khai thác. Các dịch vụ đa phơng tiện sẽ có thể thực hiện đợc
thông qua MAC số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2Mbps, RLP hỗ
trợ tất cả các tốc độ số liệu đến 2Mbps và mô hình gọi đa phơng tiện tiên tiến.
ở lĩnh vực các dịch vụ và báo hiệu, giai đoạn hai cdma2000 sẽ đem đến cấu trúc
báo hiệu 3G cdma2000 tự sinh đối với điều khiển truy nhập đoạn nối (LAC : Link
Access Control) và cấu trúc báo hiệu lớp cao. Các cấu trúc này đảm bảo hỗ trợ để tăng c-
ờng tính riêng t, nhận thực và chức năng mật mã. Cấu trúc và thiết bị mạng hiện có của
nhà khai thác sẽ ảnh hởng đến sự chuyển đổi này. Một mạng đợc xây dựng trên cấu trúc
mở tiên tiến với lộ trình chuyển đổi rõ ràng có thể nhận đợc các khả năng của IS-2000 1x
bằng cách chuyển đổi modul đơn giản. Các mạng có cấu trúc ít linh hoạt hơn có thể đòi
hỏi các bớc chuyển đổi tốn kém để thay thế toàn bộ hệ thống thu phát gốc BTS. Để đạt
đợc tốc độ đỉnh nhà khai thác có thể nâng cấp phần mềm cho mạng và các trạm gốc để
hỗ trợ giao thức số liệu của IS-2000 1x.
Sẽ phải có điểm phục vụ số liệu gói (PDSN : Packet Data Service Node) để hỗ trợ
kết nối số liệu cho Internet. Nhiều nhà cung cấp các thiết bị đã đa ra các giải pháp tích
hợp điểm phục vụ số liệu vì thế mở ra lộ trình liên tục tiến tới các công nghệ 3G. Hình vẽ
sau cho thấy quá trình phát triển của IS-95.
IS-
95A
IS-
95B
Cdma20
0giai đoạn
một
Cdma200
0giai đoạn
hai
2G
cdmaOne

3G
64kbps
14.4kbps
2 Mbps
h1.2: Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2000
Các nhà khai thác cdmaOne có khả năng nâng cấp lên hệ thống 3G mà không cần
thêm phổ, cũng không phải đầu t thêm đáng kể. Thiết kế cdma2000 cho phép triển khai
các tăng cờng của 3G trong khi vẫn duy trì hỗ trợ 2G cho cdmaOne hiện có ở dải phổ mà
nhà khai thác đang sử dụng hiện nay.
Mai Thanh Dơng
- 4 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Cả cdma2000 giai đoạn một và hai đều có thể hoà trộn với cdmaOne để sử dụng
hiệu quả phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn một nhà khai thác có nhu
cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ cao có thể chọn triển khai giai đoạn một cdma2000 và
cdmaOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho cdmaOne. ở một thị trờng khác, ngời sử dụng
có thể cha cần nhanh chóng sử dụng các dịch vụ tốc độ số liệu cao thì số kênh sẽ đợc tập
trung chủ yếu cho cdmaOne. Vì các khả năng cdma2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng, nhà
khai thác thậm chí có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ để hỗ trợ các dịch
vụ mới.
I.1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA
Để đảm bảo đáp ứng đợc các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh
đồng thời đảm bảo tính kinh tế, tính hệ thống, thông tin di động thế hệ hai sẽ đợc chuyển
đổi từng bớc sang thế hệ ba. Tổng quát quá trình chuyển đổi này nh hình vẽ
GSM GPRSHSCSD EDGE W-CDMA
h1.3: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA.
Giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt
hơn. Tồn tại hai chế độ dịch vụ số liệu trong cùng một mạng là chuyển mạch kênh (CS:
Circuit Switching) và chuyển mạch gói (PS:Packet Switching) nh sau:
Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo:

- Dịch vụ bản tin ngắn (SMS :Short Message Service).
- Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4 kbps.
- Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4 kbps.
Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói đảm bảo:
- Chứa cả chế độ dịch vụ kênh.
- Dịch vụ Internet, email...
- Sử dụng chức năng IWF/PDSN.
Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng
dụng vô tuyến (WAP : Wireless Application Protocol). Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ
số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD, dịch vụ
gói vô tuyến chung GPRS và tốc độ số liệu tăng cờng để phát triển EDGE. Các bớc trung
gian này gọi là thế hệ 2,5.
a, Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD
Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD là một dịch vụ cho phép tăng tốc độ
dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh hiện nay 9,6 kbps (hay cải tiến 14,4kbps) của GSM.
Để tăng tốc độ số liệu ngời sử dụng có thể đợc cấp nhiều khe thời gian một lúc hơn. Có
Mai Thanh Dơng
- 5 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
thể kết hợp linh hoạt từ 1 đến 8 khe thời gian để đạt đợc tốc độ số liệu cực đại là 64kbps
cho một ngời sử dụng. Giao diện vô tuyến của HSCSD thậm chí còn hỗ trợ tốc độ lên đến
8x14.4 kbps và nh vậy có thể đạt đợc tốc độ trên 100 kbps.
Một tính năng đặc biệt của HSCSD là nó hỗ trợ cả kết nối đối xứng và không đối
xứng (nh hình h1.4). Từ hình h1.4 ta thấy ở chế độ HSCSD đối xứng, số khe phát từ BTS
đến MS bằng số khe thời gian theo chiều ngợc lại. ở chế độ bất đối xứng, số khe theo đ-
ờng xuống lớn hơn số khe của đờng lên. Chế độ phát không đối xứng đợc sử dụng khi
ngời dùng muốn truy nhập mạng internet, thông thờng dữ liệu tải về lớn hơn rất nhiều dữ
liệu đa lên mạng.
0
0

0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
77
0
0
0
1
0
2
0
3
0
5
0
6
0
77
0
0

0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
77
0
0
BTS đến MS
MS đến BTS
Đo
0
0
0
1
0
2
0
3
0
6
0

0
0
1
0
2
0
3
0
5
0
6
0
77
0
0
0
3
0
4
0
5
0
6
0
77
0
0
BTS đến MS
MS đến BTS
Đo

0
4
0
5
0
7
0
1
0
2
HSCSD đối xứng
HSCSD không đối xứng
h1.4: Biểu đồ thời gian cho HSCSD đối xứng và không đối xứng
b, Dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS.
Mai Thanh Dơng
- 6 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai

Mạng PLMN khác
TE MT BSS SGSN GGSN
SGSN
GGSN
EIR
MSC/VLR
SMS-GMSC
SMS-IWMSC
SM-SC
PDN TE
HRL
Gs Gr

Gc
Gi
Gn
Gp
Gf
Gn
Gd
A
D
C
E
R
Uu
Báo hiệu
Báo hiệu và lưu lượng
h1.5. Cấu trúc mạng GPRS
EIR = Equipment Identity Register.
HLR = Home Location Register.
SMS = Short Message Sevice.
SGSN = Serving GPRS Support Node.
GGSN = Gateway GPRS Support Node.
MT = Mobile Terminal.
TE = Terminal Equipment.
PLMN= Public Land Mobile Network.
PDN = Public Data Network.
BSS = Base Station System.
IWMSC InterWorking MSC.
GMSC= Geteway Mobile Services Switching Center.
Dịch vụ GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao cho GSM. GPRS khác với
HSCSD ở chỗ là nhiều ngời sử dụng có thể dùng chung một tài nguyên vô tuyến vì thế

hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến sẽ rất cao. Một MS ở chế độ GPRS chỉ dành đợc
tài nguyên vô tuyến khi nó thực sự có dữ liệu cần phát và ở thời điểm khác, ngời sử dụng
khác có thể sử dụng chung tài nguyên vô tuyến này. Nhờ vậy băng tần đợc sử dụng rất
hiệu quả. Cấu trúc của một mạng GPRS nh trên hình h1.5.
Mai Thanh Dơng
- 7 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Một ngời sử dụng GPRS có thể sử dụng đến 8 khe thời gian để đạt đợc tốc độ trên
100 kbps. Tuy nhiên đây chỉ là tốc độ đỉnh và nếu đồng thời có nhiều ngời sử dụng dịch
vụ thì tốc độ sẽ thấp hơn nhiều.
c, Tốc độ số liệu tăng cờng để phát triển GSM (EDGE)
Nói chung cấu trúc EDGE giống nh GPRS tuy nhiên ở đây sử dụng kỹ thuật điều
chế nhiều trạng thái hơn (8-PSK) vì thế nâng cao đợc tốc độ truyền dẫn.
I.2 Mạng 3G
Nh chúng ta đã theo dõi lịch sử phát triển của mạng thông tin di động. Để tiến tới
một hệ thống thông tin di động 3G chúng ta có hai cách phát triển tuỳ theo hiện trạng
mạng sẵn có sử dụng công nghệ GSM hay công nghệ cdmaOne. Trên thế giới hiện nay
đã có một số nớc xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thông tin di động 3G nh ở Hàn Quốc và
Nhật Bản và với u điểm về tốc độ và dịch vụ, 3G sẽ là xu thế tất yếu mà mỗi nhà khai
thác cần phải hớng tới.
Mạng thông tin di động 3G giai đoạn đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng
chuyển mạch gói (PS) và các vùng chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng.
Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch ứng dụng công nghệ ATM. Trên
đờng phát triển đến mạng toàn IP chuyển mạch kênh sẽ dần đợc thay thế bằng chuyển
mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu thời gian thực (nh tiếng và video) cuối cùng cũng sẽ
đợc truyền trên cùng một môi trờng IP bằng các chuyển mạch gói. Hình h1.6 cho thấy
thí dụ về một kiến trúc tổng quát của thông tin di động 3G.
Điều k hiển dịch
vụ tiên tiến
Thông tin

vị trí
M ạng báo hiệu
Chức năng
C S
Chức năng
PS
Chức năng
CS
Chức năng
PS
Thiết bị chuyển
mạch nội hạt
Thiết bị chuyển
m ạch c ổng
Nod e kết h ợp C S và P S
BS /
nodeB
BT S /
R N C
Đầu cuối số liệu
Đầu cuối tiếng
R A N
Thiết bị cổng
Thiết bị
SM S
In ternet
serve r
in tra net
PS T N /PLM N
h1.6: Kiến trúc tổng quát một mạng di động kết hợp cả PS và CS

Mai Thanh Dơng
- 8 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000
Hình h1.7 cho thấy mô hình tham khảo của mạng cho cdma2000
T5 T9 T1 T2 T6 T4
T8
T3
T7
SCPIP SN
MSC
NPDB
EIR
BS
BTS BSC
Abis
A
Z
E
F
MC HLR VLR
Q C B
N D
M2
M1
SME
AC
OTAF
H N1 D1
G

M3
V
PDSN
AA
P1
P1
P1
Al
Pi
Dl
PSTN
w
DLE
DCE
TE2
PDN
Rx
TE2
ISDN
S
TE2
Sm
MT0
MT1
TE1
TAm
TE2
Rm
MT2
TE2

Rm
ME
MS
Ur
UIM
Ui
MWNE
OSF
DF CDSF CDCP
CSC
CF
CDRP
TNF
O1
O2
d
c
I
k
j
V
D1
X
WNE
IAP
CDIS
h1.7: Mô hình tham khảo mạng cdma2000
AAA :Authentication Authorization Accounting :Nhận thực trao quyền và thanh
toán.
AC : Authentication Center : Trung tâm nhận thực.

BS : Base Station : Trạm gốc.
BSC : Base Station Controller: Điều khiển trạm gốc.
BTS : Base Transceiver Station : Trạm thu phát gốc.
CDCP : Call Data Collection Point : Điểm thu thập số liệu cuộc gọi.
CDGP : Call Data Generation Point: Điểm tạo dữ liệu cuộc gọi.
CDIS : Call Data Information Source: Nguồn thông tin dữ liệu cuộc gọi.
CDRP : Call Data Rating Point : Điểm tính cớc số liệu cuộc gọi.
CF : Collection Funtion: Chức năng thu thập.
CSC : Customer Service Center: Trung tâm phục vụ khách hàng.
DCE : Data Circuit Equipment: Thiết bị mạch số liệu.
Mai Thanh Dơng
- 9 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
DF : Delivery Function: Chức năng chuyển.
EIR : Equipment Identity Register : Bộ ghi nhận dạng thiết bị.
ISDN : Intergrated Service Didital Network: Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ.
IP : Intelligent Peripheral : Ngoại vi thông minh.
IAP : Intercept Access Point : Điểm truy cập mạng bị chặn.
IWF : InterWorking Function: Chức năng liên kết mạng.
MWNE : Manager Wireless Network: Mạng quản lý vô tuyến.
MS : Mobile Station: Trạm gốc.
MC : Message Center : Trung tâm tin nhắn.
MSC : Main Switching Center: Trung tâm chuyển mạch chính.
MT : Mobile Terminal : Đầu cuối di động.
NPDB : Number Portability Database: Cơ sở dữ liệu lu số máy cầm tay.
OSF : Operation System Function: Chức năng khai thác hệ thống.
OTAF : Over The Air Service Function: Chức năng dịch vụ không gian.
PDN : Public Data Network : Mạng số liệu công cộng.
PDSN : Packet Data Serving Node : Node phục vụ số liệu gói.
SCP : Service Control Point : Điểm điều khiển dịch vụ.

SN : Service Node : Node dịch vụ.
SME : Short Message Entity :Thực thể bản tin ngắn.
TA : Terminal Adapter :Tơng thích đầu cuối.
TE :Terminal Equipment :Thiết bị đầu cuối.
UIM : User Identity Mudule : Modul nhận dạng thuê bao.
VLR : Visitor Location Register : Bộ ghi vị trí thờng trú.
WNE : Wireless Network Entity: Thực thể mạng vô tuyến.
Mô hình tham khảo bao gồm: Các thực thể mạng và các điểm tham khảo. Dới đây
ta xét một số thực thể mạng đặc biệt trên hình và cha đợc xét ở phần trớc.
1. AAA là một thực thể đảm bảo hoạt động giao thức Internet để hỗ trợ nhận thực
trao quyền và thanh toán. Các chức năng IP đợc định nghĩa trong tài liệu của IETF. AAA
tơng tác với PSDN để thực hiện ba chức năng AAA trong việc hỗ trợ PSDN cho các trạm
di động yêu cầu. AAA tơng tác với các thực thể AAA khác để thực hiện các chức năng
khi AAA tại nhà nằm ngoài mạng di động đang phục vụ.
2. AC là thực thể quản lý thông tin nhận thực liên quan đến MS. AC có thể hoặc
không đặt bên trong HLR. Một AC có thể phục vụ nhiều HLR.
3. BS là thực thể cung cấp các phơng tiện để MS truy nhập mạng bằng đờng vô
tuyến. MS bao gồm BTS và BSC.
Mai Thanh Dơng
- 10 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
4. BSC là thực thể đảm bảo điều khiển và quản lý với nhiều BTS. BSC trao đổi bản
tin với cả BTS và MSC. Lu lợng và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý
tính di động và quản lý MS có thể đợc truyền trong suốt qua BSC.
5. BTS là tực thể đảm bảo truyền dẫn qua điểm tham khảo U ( hay môi trờng vô
tuyến).
6. CDCP Là thực thể thu nhận thông tin chi tiết về cuộc gọi.
7. CDGP là thực thể cung cấp các thông tin chi tiết về cuộc gọi cho CDCP ở
khuôn dạng IS-124.
8. CDIS là thực thể có thể là nguồn thông tin chi tiết về cuộc gọi. Thông tin này

có thể ở một khuôn dạng riêng không nhất thiết phải ở dạng IS-124.
9. CDRP là thực thể nhận thông tin chi tiết cuộc gọi khuôn dạng IS-124, không
tính cớc và cung cấp thông tin liên quan đến cớc phí. Thông tin này đợc bổ sung bằng
cách sử dụng IS-124.
!0. CF là thực thể chịu trách nhiệm thu thập thông tin bị chặn cho các cơ quan thi
hành pháp luật.
11. CSC là thực thể mà tại đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể nhận các cuộc gọi
điện thoại từ khách hàng muốn đăng ký cho việc cho việc bắt đầu dịch vụ vô tuyến hoặc
các yêu cầu khác.
12. CDE là một kết cuối bảo đảm giao diện giữa mạng với ngời sử dụng không
phải là ISDN.
13. DF là thực thể làm nhiệm vụ chuyển các cuộc gọi bị chặn đến một hay nhiều
CF.
14. EIR là một thực thể đảm bảo để ghi lại số nhận dạng thiết bị của ngời sử
dụng.
15. HLR là bộ ghi định vị để ghi lại số nhận dạng của ngời sử dụng.
16. IP (ngoại vi thông minh) là thực thể thực hiện chức năng tài nguyên đặc biệt
nh: thông báo bằng lời (từ băng), thu thập các chữ số, thực hiện việc chuyển đổi tiếng
thành văn bản hoặc văn bản thành tiếng, ghi và lu các bản tin tiếng, các dịch vụ Fax, các
dịch vụ số liệu...
17. IAP đảm bảo việc truy nhập đến các cuộc thông tin đến hoặc từ thiết bị, các
phơng tiện hay các dịch vụ của một đối tợng bị chặn.
18. IWF là một thực thể đảm bảo việc biến đổi thông tin cho một hay nhiều
WNE. Một IWF có thể có giao diện đến một WNE để đảm bảo các dịch vụ biến đổi.
IWF có thể làm tăng thêm một giao diện đợc nhận dạng giữa hai WNE để cung cấp các
dịch vụ biến đổi cho cả hai WNE.
Mai Thanh Dơng
- 11 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
19. MWNE là thực thể vô tuyến bên trong thực thể tập thể hay một thực thể mạng

đặc thù bất kỳ cần quản lý vô tuyến của OS bao hàm cả OS khác.
20. MC là thực thể làm nhiệm vụ lu và phát các bản tin ngắn. MC cũng có thể
đảm bảo các dịch vụ bổ sung cho dịch vụ bản tin ngắn (SMS).
21. MS là đầu cuối đợc thuê bao sử dụng để truy nhập mạng ở giao diện vô tuyến.
MS có thể là thiết bị cầm tay, đặt trong xe hoặc đặt cố định. MS là thiết bị vô tuyến đợc
dùng để kết cuối đờng truyền vô tuyến tại thuê bao.
22. MSC là thực thể chuyển mạch lu lợng đợc khởi xớng hoặc kết cuối ở MS.
Thông thờng một MSC đợc kết nối với ít nhất một BS. Nó cũng có thể đóng vai trò cổng
khi kết nối với một mạng khác.
23. MT0 là kết cuối MS có khả năng tự truyền số liệu mà không hỗ trợ giao diện
ngoài.
24. MT1 là kết cuối MS cung cấp giao diện ngời sử dụng ISDN và mạng.
25. MT2 là kết cuối MS cung cấp giao diện kết nối không phải là giao diện ngời
sử dụng ISDN và mạng.
26. NPDB là một thực thể cung cấp thông tin về tính cầm tay cho các số danh bạ
cầm tay.
27. OSF đợc định nghĩa bởi OSF của TMN (mạng quản lý viễn thông). Các chức
năng này bao hàm cả chức năng lớp quản lý phần tử, lớp quản lý mạng, lớp quản lý dịch
vụ và lớp quản lý kinh doanh phân bố ở tất cả các chức năng của hệ điều hành.
28.OTAF là thực thể giao diện theo chuẩn riêng đến CSC để hỗ trợ các hoạt động
trang bị dịch vụ.
29. PDSN là thực thể cung cấp các chức năng giao thức Internet cho mạng di
động. PDSN thiết lập, duy trì và kết nối các phiên của lớp đoạn nốivới MS. PDSN định
tuyến các datagram IP đến PDN. PDSN có thể hoạt động nh một tác nhân MIP ngoài nhà
trong mạng di động. PDSN tơng tác với AAA để hỗ trợ việc nhận thực, trao quyền, và
tính cớc. PDSN có thể giao tiếp với một hay nhiều mạng IP để đảm bảo truy nhập mạng
Internet.
30. PDN đảm bảo cơ chế truyền tải số liệu gói giữa các thực thể mạng và thực
hiện xử lý các khả năng sử dụng các dịch vụ này.
31. SCP là thực thể hoạt động nh một cơ sở dữ liệu thời gian thực và hệ thống xử

lý thao tác để đảm bảo chức năng điều khiển dịch vụ và số liệu dịch vụ.
32. SN là thực thể đảm bảo điều khiển dịch vụ, số liệu dịch vụ các tài nguyên đặc
biệt và các chức năng điều khiển cuộc gọi để hỗ trợ các dịch vụ liên quan đến vật mang.
33. SME là thực thể sắp xếp và giải sắp xếp các bản tin ngắn. SME có thể hoặc
không đợc sắp xếp bên trong HRL, MC, VLR hay MSC.
Mai Thanh Dơng
- 12 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
34. TA là thực thể chuyển đổi báo hiệu và số liệu của ngời sử dụng giữa giao diện
không phải là ISDN và giao diện ISDN.
35. TAm (bộ thích ứng m) là thực thể biến đổi báo hiệu và số liệu của ngời sử
dụng giữa giao diện không phải là ISDN và ISDN.
36. TE1 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện ngời sử dụng ISDN và mạng.
37. TE2 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện giữa ngời sử dụng không phải
ISDN và mạng.
38. UIM chứa thông tin về thuê bao và có thể chứa thông tin đặc thù thuê bao.
UIM có thể hoặc đợc kết hợp bên trong đầu cuối di động hoặc có thể rút ra đợc.
39. VRL là bộ ghi định vị khác với HLR, nó đợc MSC sử dụng để thu nhận thông
tin cho việc xử lý cuộc gọi đến hoặc từ thuê bao khác.
40. WNE là thực thể mạng ở thực thể tổng thể.
Kiến trúc chung của một hệ thống cdma2000 nh hình vẽ dới đây.

Router Router
Mạng điện thoại
công cộng
internet
Mạng số liệu riêng
công cộng
BSC
BSC

BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
MSC
HLR
SMS-SC
PDSN
AAA
Home Agent
MSC
h1.8: Kiến trúc chung của hệ thống cdma2000
I.2.2 Mô hình tham khảo mạng W-CDMA
Hình h.1.9 cho thấy cấu trúc mạng cơ sở của W-CDMA phiên bản 3.
Mai Thanh Dơng
- 13 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và các node hỗ trợ
chuyển mạch gói phục vụ (SGSN). Các kênh thoại và chuyển mạch gói đợc kết nối với
các mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch kênh và các node chuyển mạch
gói cổng: GMSC và GGSN. Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần
có thêm phần tử làm chức năng tơng tác mạng (IWF). Ngoài các trung tâm chuyển mạch
kênh và các node chuyển mạch gói, mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho
mạng di động nh HLR, AUC và EIR.
Mạng truy nhập vô tuyến có các phần tử sau:
- RNC: Radio Network Controller : Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trò
nh BSC ở mạng thế hệ hai.
- Node B: đóng vai trò nh các BTS ở các mạng thông tin di động.

- UE :User Equipment : thiết bị ngời sử dụng.
BTS
NODE B
NODE B
SGSN
RNC
MSC/VLR
HLR
GGSN
BSC
A
Gb
Iur
IuB
(ATM)
IuB
IuB
Iu-CS
Iu-CS
Iu-PS
Iu-PS
(ATM)
Ga
UE
U
u
U
u
SS7
PSTNPCM

InternetG1
Mạng truy nhập vô tuyến
(UTRAN)
Mạng lõi
(CN)
h.1.9: Kiến trúc chung của mạng 3G phát hành R3
UE bao gồm thiết bị di động ME và modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM).
USIM là vi mạch chứa một số thông tin liên quan đến thuê bao cùng với khoá bảo an
(giống nh SIM ở GSM). Giao diện giữ UE và mạng gọi là giao diện Uu. Trong các quy
định của 3GPP trạm gốc đợc gọi là node B. Node B đợc nối đến một bộ điều khiển mạng
Mai Thanh Dơng
- 14 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
vô tuyến RNC. RNC điều khiển các tài nguyên vô tuyến của các node B đợc nối với nó.
RNC đóng vai trò giống nh BSC ở GSM. RNC kết hợp với các node B nối với nó đợc gọi
là hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem). Giao diện giữa node B
và RNC đợc gọi là giao diện Iub. Khác với giao diện Abis tơng ứng ở GSM, giao diện
này đợc tiêu chuẩn hoá hoàn toàn và để mở vì thế có thể kết nối node B của nhà sản xuất
này với RNC của nhà sản xuất khác.
Khác với GSM các BSC trong mạng W-CDMA không nối với nhau, trong mạng
truy nhập vô tuyến của UMTS (UTRAN) có cả giao diện giữa các RNC. Giao diện này
gọi là Iur có tác dụng hỗ trợ tính di động của thuê bao giữa các RNC và chuyển giao gữa
các node B ở biên RNS. Báo hiệu Iur hỗ trợ chuyển giao.
UTRAN đợc nối đến mạng lõi thông qua giao diện Iu. Giao diện Iu có hai phần tử
khác nhau: Iu-CS và Iu-PS để chuyên trách các loại kết nối chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói. Thông tin chuyển mạch kênh thông qua giao diện Iu-CS để đến MSC/VLR
còn thông tin gói sẽ đợc chuyển qua giao diện Iu-PS đến SGSN.
Trong thực tế tiêu chuẩn UMTS cho phép hỗ trợ chuyển giao cứng từ UMTS đến
GSM và ngợc lại. Đây là một yêu cầu rất quan trọng vì cần phải có thời gian để triển
khai rộng khắp UMTS nên sẽ có khoảng trống trong vùng phủ của UMTS vì thế các thuê

bao UMTS có khả năng nhận đợc dịch vụ của GSM cũ. Nếu UTRAN và GSM BSS đợc
nối đến các MSC khác nhau chuyển giao giữa các hệ thống đạt đợc bằng cách chuyển
giao giữa các MSC. Nếu giả thiết rằng nhiều chức năng của MSC/VLR giống nhau đối
với UMTS và GSM thì các MSC cần phải có khả năng hỗ trợ đồng thời kết nối Iu-PS đến
RNC và Gb đến GPRS BSC.
Node B
Node B
RNC
RNC
MGW MGW
MSC Server
GMSC Server
SS7 GW
SS7 GW
HSS/
HLR
SGSN GGSN
SS7
PSTN
internet
IuB
IuB
Iur
Iu-PS
Gn
(GTP/IP)
Gi
(IP)
Iu-CS
(control)

Iu-CS
(carry)
RTP/IP PCM
H248/IP
H248/IP
h1.10: Kiến trúc mạng 3G phát hành R4
Mai Thanh Dơng
- 15 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Trong hầu hết sản phẩm của các nhà sản xuất, nhiều phần tử mạng đang đợc nâng
cấp để hỗ trợ đồng thời GSM/GPRS và UMTS. Các phần tử mạng này gồm có
MSC/VLR, HLR và SGSN, GGSN. Đối với nhiều nhà sản xuất, các trạm gốc đợc triển
khai cho GSM/GPRS đã đợc thiết kế để có thể nâng cấp chúng hỗ trợ cả GSM và UMTS.
Phiên bản mạng 3G R3 đảm bảo cho quá trình chuyển giao từ GSM lên UMTS vì nó
mang tính kế thừa và phát triển. Để xem xét mức cao hơn của mạng 3G ta xem xét phiên
bản 4.
Hình h1.10 cho thấy kiến trúc cơ sở của 3GPP phát hành R4. Sự khác nhau cơ bản
của phiên bản này so với phiên bản trớc là mạng lõi lúc này là mạng phân bố. Thay cho
việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống nh ở các kiến trúc trớc, kiến trúc
chuyển mạch phân bố đợc đa vào.
Về căn bản các MSC đợc chia thành MSC server và cổng đa phơng tiện MGW.
MSC server chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động nh một MSC
tiêu chuẩn nhng nó lại không chứa ma trận chuyển mạch. Ma trận chuyển mạch nằm
trong MGW và nó có thể đặt xa MSC server. Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi đợc thực
thiện giữa RNC và MSC server. Thông thờng các MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và
định tuyến các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đờng trục gói. Trong nhiều trờng hợp
đờng trục gói sử dụng giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Protocol) dựa
trên giao thức internet.
Bớc phát triển tiếp theo của UMTS là kiến trúc mạng đa phơng tiện IP. Chúng đợc
đa ra với tên gọi R5. ở phiên bản này trong mạng sẽ không còn phần chuyển mạch kênh

và tất cả là chuyển mạch gói từ đầu cuối đến đầu cuối. Điều này mở ra khả năng chúng
ta xây dựng một mạng toàn IP. Có thể coi kiến trúc mạng này là sự hội tụ toàn diện của
tiếng và số liệu.
Node B
Node B
RNC
RNC
MRF
R-SGW
HSS/
HLR
SGSN GGSN
SS7
PSTN
internet
IuB
IuB
Iur
Gn
Gi
CSCF
MGW
Gi PCM
Mc
Gr
Cx
Mr
Gi
Mg
Cx

T-SGW
SS7
Iu
Chức năng điều khiển trạng
thái cuộc gọi CSCF
Chức năng điều khiển trạng
cổng môI trường MGCF
h1.11: Kiến trúc mạng đa phơng tiện IP của 3GPP (R5)
Mai Thanh Dơng
- 16 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
I.3 MIP
IP di động (MIP : Mobile IP) là một vấn đề quan trọng trong các hệ thống thông
tin di động 3G vì mục tiêu cuối cùng của hệ thống này là tiến tới một mạng toàn IP. Vấn
đề thách thức đối với IP di động là phải chuyển các ứng dụng IP đến các kết cuối di động
thậm chí về mặt truyền thống các giao thức IP đợc thiết kế với giả thiết là các kết cuối cố
định. Có nhiều giải pháp cho di động IP, trong phần này chúng ta xét tổng quan IP di
động là giải pháp đợc lựa chọn cho di động IP trong các hệ thống thông tin di động 3G.
I.3.1 Tổng quan về MIP
Đề xuất tốt nhất để xử lý chuyển giao di động vĩ mô là MIP. MIP đã đợc phát
triển nhiều năm bởi IETF, đầu tiên cho phiên bản 4 và hiện nay cho phiên bản 6. Mặc dù
đã tồn tại nhiều năm và đợc coi là một giải pháp ngắn hạn nó vẫn chỉ đợc triển khai th-
ơng mại hạn chế. Đã có các sản phẩm của MIP từ Nextel và IpUnplugged.
Trong MIP, không phụ thuộc vào điểm nối mạng hiện thời, máy di động luôn
luôn đợc nhận dạng bằng địa chỉ thờng trú của nó. Khi ra khỏi mạng nhà máy di động
nhận đợc một địa chỉ khác gọi là CoA (Care of Address ) liên quan đến vị trí hiện thời
của máy di động. MIP giải quyết vấn đề lu động bằng cách lu giữ một chuyển động giữa
nhận dạng cố định và CoA của máy di động. CoA hoạt động nh một định vị tạm thời.
Phần tử then chốt của MIP là tác nhân nhà HA (Home Agent) là một bộ định
tuyến đặc biệt lu giữ chuyển đổi giữa địa chỉ nhà và CoA của máy di động. Mỗi lần máy

di động (viết tắt là MH: Mobile Host hay MN: Mobile Node) chuyển đến một mạng con
mới thông thờng là một bộ định tuyến truy nhập mới, nó nhận đợc một CoA mới và đăng
ký CoA này với tác nhân nhà. MIP đảm bảo là máy đối tác (viết tắt là CH:
Correspondent Host) có thể luôn luôn gửi các gói đến một máy di động theo địa chỉ nhà
của máy di động, các gói đợc định tuyến theo đờng truyền của mạng nhà đến HA. Sau
khi HA nhận đợc các gói này thì nó thực hiện đóng bao chúng theo kiểu IP trong IP (IP
in IP encapsulation) rồi gửi xuyên đờng hầm (ta gọi là truyền tunnel) đến CoA của máy
di động (nói một cách khác HA tạo lập các gói mới với tiêu đề mới chứa CoA và phần số
liệu mới chứa toàn bộ gói ban đầu và phần tiêu đề gốc). Tại đầu kia của tunnel, gói gốc
đợc khôi phục bằng cách bỏ đi tiêu đề IP ngoài, quá trình này gọi là quá trình mở bao.
Lu ý rằng MIP chỉ liên quan đến lu lợng tới máy di động, ở phơng ngợc lại các
gói đợc gửi trực tiếp đến máy đối tác (ở phơng này máy di động đợc coi nh ở mạng nhà).
Sau đây là một số tính năng của MIP:
- Trong suốt đối với các ứng dụng. Các ứng dụng vẫn có thể tiếp tục sử dụng
cùng địa chỉ IP, vì HA chuyển chúng trong suốt đến CoA.
- Trong suốt đối với mạng. Giao thức định tuyến mạng tiêu chuẩn vẫn đợc tiếp
tục sử dụng. Chỉ có các máy di động và các tác nhân nhà ( các tác nhân ngoài
đợc xét sau) là biết đợc việc đa vào MIP. Các bộ định tuyến khác coi đó chỉ là
các gói IP thông thờng.
MIP chỉ thực hiện truyền dẫn và sử lý phần bổ sung tại phía từ HA đến máy di
động.
Mai Thanh Dơng
- 17 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Vị trí tại nhà của máy di động MH
Mạng (mạng con) nhà
Đóng bao IP trong IP
Máy di động MH
Mạng con khách
Bó số liệu từ máy di động được truyền trực tiếp

các máy đối tác, định tuyến IP bình thường.
Máy đối tác CH
Bó số liệu từ máy đối tác
chuyển qua tác nhân nhà
Tác nhân nhà HA.
h 1.12 : Đăng ký tam giác và định tuyến.

New header Old header Load
New Load
h 1.13: IP trong IP

Vị trí tại nhà của máy di động MH
Mạng (mạng con) nhà
Đóng bao IP
trong IP
Mạng con khách
Cập nhật ràng buộc tối ưu định tuyến (phiên
bản 6)
Máy đối tác CH
Bó số liệu được định
tuyến trực tiếp từ
CH đến NH
Cập nhật ràng buộc
tối ưu định tuyến.
h1.14: Tối u định tuyến
Mai Thanh Dơng
- 18 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
I.3.2 MIPv4
Các giao thức MIPv4 đợc thiết kế đảm bảo hỗ trợ di động bên trong mạng IPv4.

Ngoài HA, MIPv4 còn đa ra khái niệm một bộ định tuyến đặc thù khác là FA (Foreign
Agent : tác nhân ngoài). Thí dụ mọi bộ định tuyến truy nhập là FA. Máy di động MN
luôn nghe ngóng các quảng cáo tác nhân (Agent Advertisement) đợc phát quảng bá định
kỳ từ các FA để nhận biết nó đang ở FA nào. Quảng cáo bao gồm tiền tố mạng của FA.
Khi MN chuyển dịch vào một mạng ngoài mới và nghe thấy quảng cáo của FA, MN gửi
bản tin yêu cầu đăng ký. Thay cho việc đợi các quảng cáo định kỳ MN có thể phát bản
tin khẩn nài (Solicitation) đến FA để yêu cầu nó phát quảng cáo ngay lập tức.
Có hai phơng án MIP v4 phụ thuộc vào dạng CoA. Phơng án tứ nhất MN sử dụng
địa chỉ FA nh CoA của mình và FA đăng ký FA-CoA (Foreign Agent Care of Address:
Chăm sóc địa chỉ của tác nhân ngoài) cho HA. Lúc này các gói gửi theo tunnel từ HA
đến FA, FA mở gói và chuyển gói gốc trực tiếp đến MN. Trong phơng án hai MN nhận
đợc một CoA cho chính mình chẳng hạn thông qua DHCP (Dynamic Host Configuration
Protocol) và đăng ký CoA đồng vị trí này (CCoA: Co-Allocate CoA) hoặc trực tiếp với
HA hoặc thông qua FA. Các gói đợc gửi tunnel từ HA đợc MN tự mình mở bao.
Ưu điểm chính của việc sử dụng FA-CoA là ta cần ít hơn địa chỉ IPv4 toàn cầu
(IP global) vì nhiều MN có thể đăng ký tại cùng một FA. Hiện nay các địa chỉ IPv4 đang
rất khan hiếm nên cách này đợc a dùng. Phơng pháp này cũng loại bỏ phần bổ sung cho
đóng bao trên đoạn nối vô tuyến mặc dù trong thực tế có thể sử dụng nén tiêu đề trong
các phơng án FA-CoA và CCoA.
Dới đây ta sẽ xét một số hạn chế mà MIPv4 thờng gặp phải:
Định tuyến tam giác và tối u định tuyến
Trong MIPv4 cơ sở nói trên tất cả các gói từ máy đối tác CN đều đi qua HA đến
MN. Định tuyến tam giác hiệu suất kém thí dụ một du khách từ úc đến Anh muốn liên
lạc với một ngời trong cùng một toà nhà. Một mở rộng tuỳ chọn cho MIP đợc gọi là tối u
định tuyến cho phép CH gửi trực tiếp đến MN. HA gửi một ràng buộc (binding) đến CN
để phúc đáp các thông báo trớc của máy di động hoặc yêu cầu của CN. Tuy nhiên tối u
định tuyến yêu cầu cập nhật cho ngăn xếp giao thức của CN (để nó tàng trữ CoA của MN
và đóng bao) và trong một số trờng hợp nó không hiệu quả (chẳng hạn MN đã thoả thuận
với rất nhiều server để lấy thông tin)
Truyền tunnel ngợc

MIPv4 gặp trở ngại với các tờng lửa (hay nói một cách tổng quát hơn với một bức
tờng lửa lọc đầu vào). MN sử dụng địa chỉ tại nhà của nó nh địa chỉ nguồn nhng tờng lửa
muốn tất cả các gói trong mạng của nó sử dụng địa chỉ nguồn theo cấu hình topo (nghĩa
là sử dụng cùng tiền tố của mạng) và vì thế loại bỏ các gói đến tù MN. Để giải quyết vấn
đề này một mở rộng của bổ sung đó là truyền tunnel ngợc. Nó thiết lập một tunnel ngợc
từ CoA đến HA. Khi này các gói gửi từ MN đợc mở bao tại HA và đợc truyền đến CN
theo địa chỉ IP nguồn.
Mai Thanh Dơng
- 19 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Truyền ngang NAT
MIPv4 gặp khó khăn với bộ phiên dịch địa chỉ mạng (NAT: Network Address
Translator). NAT đợc sử dụng rất phổ biến trong các mạng IPv4 do thiếu các địa chỉ IP.
NAT cho phép nhiều MN sử dụng chung một số ít các địa chỉ IP global trong đó nhiều
nút IP sử dụng chung một địa chỉ với các port khác nhau. Điều này rất bất lợi cho MIP:
HA hay CN truyền tunnel bằng bao IP trong IP đến địa chỉ CoA định tuyến công cộng
của MN, khi các gói này đến NAT, NAT phải phiên dịch địa chỉ này vào CoA riêng của
MN nhng nếu nhiều MN chung một địa chỉ nó không làm đợc điều này. Một giải pháp đ-
ợc đề xuất là sử dụng đóng bao IP trong UDP (IP in UDP encapsulation) : Tiêu đề UDP
mang thêm nhiều thông tin về số của port cho phép NAT nhận dạng đợc MN cần thiết.
Thiếu hụt địa chỉ
Ngay cả khi sử dụng FA-CoA, MN vẫn cần địa chỉ thờng trú. Sự thiếu hụt các địa
chỉ IPv4 thể hiện ở chỗ ISP hay nhà khai thác mạng phải gán cho mỗi ngời sử dụng một
địa chỉ IP động thông qua giao thức DHCP.
Các tác nhân ngoài
Việc triển khai các FA là lý do cản trở việc triển khai MIPv4: nhà khai thác mạng
phải mua bổ sung các thiết bị, MN mất dịch vụ khi chuyển đến một mạng mới không có
FA, đảm bảo an ninh khó hơn vì tác nhân nhà kiểm tra các FA và không thực hiện
nguyên tắc thiết kế đầu cuối - đầu cuối của IP vì trong mạng có các điểm thay đổi gói.
Để khắc phục các nhợc điểm này cần thiết cho ra đời phiên bản mới MIPv6

I.3.3 MIPv6
MIPv6 đợc thiết kế để đảm bảo hỗ trợ di động trong mạng IPv6. Nó rất giống
MIPv4 nhng sử dụng rất nhiều tính năng đợc cải thiện của IP v6 để giải quyết các vấn đề
của MIPv4.
- Chỉ sử dụng CCoA vì số địa chỉ của IPv6 đợc tăng thêm .
- Không có FA. Nhờ các tính năng tăng cờng của IPv6 nh phát hiện nút lân cận,
lập cấu hình tự động địa chỉ và khả năng mọi bộ định tuyến phát quảng cáo bộ
định tuyến.
- Không cần truyền tunnel ngợc. Gói chứa địa chỉ nhà của MN trong phần tuỳ
chọn nơi nhận địa chỉ nhà (tiêu đề của gói IP thông thờng đợc mở rộng bằng
một trờng tuỳ chọn). Điều này cho phép MN sử dụng CoA của mình nh là địa
chỉ nguồn trong tiêu đề IP của gói mà nó gửi đi vì thế các gói này có thể
truyền bình thờng qua tờng lửa.
- Không cần đóng bao vì CoA của MN đợc mang trong tuỳ chọn tiêu đề định
tuyến đợc bổ sung cho gói gốc (trong thực tế các gói đợc gửi qua HA trớc khi
định tuyến tối u không thể sử dụng tiêu đề định tuyến mà không an toàn vì HA
phải truyền tunnel các gói này đến CoA của MN). Vì thế ít tốn kém các phần
bổ sung hơn và có thể đơn giản QoS.
Mai Thanh Dơng
- 20 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Không cần tách riêng gói điều khiển vì tuỳ chọn nơi nhận cho phép gộp các gói
này trên mọi gói IP.
I.4 Tóm tắt chơng
Trong chơng này chúng ta làm quen với khái niệm mạng 3G, quá trình phát triển
lên mạng 3G và một số mô hình hệ thống mạng đã đợc phát hành. Chơng này chúng ta
chú ý đến hai xu hớng phát triển mạng thông tin di động lên 3G xuất phát từ hai kỹ thuật
mạng đang sử dụng trong hệ thống mạng hiện nay là mạng GSM và mạng CDMA. Cuối
chơng chúng ta xem xét một kỹ thuật quan trọng xử lý tính di động của thuê bao.
Mai Thanh Dơng

- 21 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Chơng II Mạng IP
II.1 Giới thiệu về mạng IP
Ngày nay chúng ta thấy rõ tầm quan trọng cũng nh tính u việt của mạng internet
toàn cầu. Đây là kho thông tin vô tận đáp ứng toàn diện mọi nhu cầu của con ngời. Về
mặt kỹ thuật, internet là mạng sử dụng chồng giao thức TCP/IP đó là một hệ thống mạng
mở có thể kết nối các loại mạng con sử dụng IP. Với xu hớng chung của thế giới là xây
dựng một hệ thống mạng IP chung nên tất cả các mạng ban đầu nằm độc lập với mạng
internet nh PSTN, PLMN... đều có xu hớng IP hoá để có thể trao đổi qua lại thông tin dễ
dàng với mạng internet. Mạng 3G là một bớc phát triển của mạng PLMN nên nó cũng
không nằm ngoài xu thế này. Chính vì vậy chơng này chúng ta sẽ tìm hiểu về mạng
internet để tiến tới xây dựng một mạng IP cho 3G. Trớc hết ta tìm hiểu các thành phần
cấu hình lên mạng internet dựa trên mô hình chuẩn OSI.
II.1.1 Cấu hình (topology)
Cấu hình định nghĩa cấu trúc của một mạng. Có hai loại cấu hình đợc xét đến là
cấu hình vật lý và cấu hình luận lý.
Cấu hình vật lý là biểu hiện thực của dây dẫn (môi trờng truyền dẫn). Các cấu
hình vật lý đợc sử dụng một cách phổ biến là bus, star, extended star, ring, hierarchical.
Chúng đợc thể hiện thông qua hình vẽ dới đây.
Token-ring
Bus Topology Ring Topology Star Topology
Extended Star Topology Hirarchical Topology Mesh Topology
h 2.1: Các cấu hình vật lý
Cấu hình luận lý của mạng là cách thức các host truyền tin qua mỗi môi trờng. Có
hai cấu hình luận lý phổ biến là Broadcast và Tokenpassing.
Kỹ thuật Broadcast có ý nghĩa đơn giản là mỗi host gửi dữ liệu của nó đến tất cả
các host khác trên môi trờng. Không có sự đăng ký các trạm kế tiếp sử dụng môi trờng
Mai Thanh Dơng
- 22 -

Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
thay vì thế dữ liệu đến trớc sẽ đợc phục vụ trớc. Đây chính là cách thức làm việc của
ethernet .
Loại thứ hai là Tokenpassing điều khiển việc truy xuất mạng bằng cách chuyển
một token tuần tự đến mỗi host. Khi host này nhận đợc token nghĩa là nó đợc phép
truyền dữ liệu trên mạng. Nếu host không có dữ liệu để chuyển token sẽ đợc chuyển đến
host tiếp theo.
II.1.2 Các thiết bị LAN trong một cấu hình
Các thiết bị nối trực tiếp vào trong một segment mạng đợc gọi là một host. Các
host bao gồm có máy tính, cả server và client, các máy in, máy scaner... Các thiết bị giúp
ngời dùng thực hiện kết nối vào trong mạng, qua đó ngời dùng có thể chia xẻ môi trờng,
tạo ra và tiếp nhận thông tin.
Thiết bị host không phải là phần của bất cứ lớp nào. Chúng có một kết nối vật lý
đến môi trờng mạng bằng cách sở hữu một card giao tiếp mạng (NIC) và các lớp OSI
khác đợc thực hiện bằng phần mềm bên trong host. Điều này nói lên rằng chúng hoạt
động tại tất cả bảy lớp.
II.1.3 Các card mạng NIC (Network Interface Card)
Cho đến lúc này chúng ta có thể lặp lại các khái niệm và các thiết bị lớp 1. Khi
bắt đầu với các card NIC thì chủ đề thảo luận là nằm ở lớp 2 trong mô hình OSI. Trong
thuật ngữ miêu tả, NIC là một bản mạch in cắm vào trong một khe mở rộng (expansion
slot) của bus trên mainboard của máy tính hay thiết bị ngoại vi. Các NIC đợc xem nh
thiết bị lớp 2 và mỗi NIC là duy nhất, nó sở hữu một địa chỉ duy nhất gọi là địa chỉ
MAC. Địa chỉ này dùng để điều khiển truyền số liệu của các host trên mạng. Địa chỉ
MAC dùng cho các giao thức ARP kết hợp với địa chỉ IP để tìm ra nguồn nhận tin.
II.1.4 Môi trờng.
Ký hiệu về môi trờng có thể thay đổi. Các ký hiệu cơ bản đợc sử dụng nh sau:

Token ring
FDDI ring
Ethernet line

Serial line
h.2.1: Môi trờng
Các chức năng cơ bản của môi trờng là mang thông tin dới dạng các bit và byte
xuyên qua LAN. Chúng ta có thể thiết lập các mạng máy tính với nhiều loại môi trờng
Mai Thanh Dơng
- 23 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
khác nhau. Mỗi môi trờng có những u điểm và khuyết điểm nhất định. Một vài đặc tính
đợc xét đến trong đánh giá một môi trờng là :
Chiều dài cáp
Giá thành
Dễ lắp đặt
Cáp đồng trục, cáp quang, vô tuyến là các môi trờng mang các tín hiệu mạng.
II.1.5 Repeater
Nh chúng ta đã thảo luận về môi trờng: có nhiều loại môi trờng dùng để truyền tải
thông tin, và có một yếu tố ảnh hởng đến việc truyền tin chính là chiều dài cáp. Ví dụ
cáp UTP trong mạng là 100m. Nếu chúng ta cần mở rộng mạng thì chúng ta phải dùng
thêm một thiết bị là repeater.
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network

Data link
Physical
Repearter
h.2.2 Repeater: thiết bị lớp 1
Physical: lớp vật lý Data link: Lớp liên kết dữ liệu
Network: Lớp mạng Transport: Lớp chuyển tiếp
Session: Lớp phiên Presentation: Lớp trình diễn
Application: Lớp ứng dụng
Repeater đợc liệt vào các thiết bị lớp 1 của mô hình OSI vì chúng hoạt động ở
mức bit và không có thông tin nào khác hơn.
II.1.6 Hub
Mục đích của hub là tái sinh và định thời lại tín hiệu mạng. Định nghĩa của hub
cũng giống nh của repeater, chính vì vậy chúng ta có thể coi hub là một repeater đa port.
Điểm khác biệt là số lợng cáp nối vào thiết bị. Chúng ta thờng sử dụng hub để tạo ra
điểm kết nối tập trung cho môi trờng dây dẫn và tạo độ tin cậy cho mạng. Độ tin cậy của
mạng gia tăng khi cho phép bất cứ một cáp đơn nào bị hỏng mà không ảnh hởng đến
toàn mạng. Hub đợc xem nh thiết bị lớp 1 vì nó chỉ thực hiện tái sinh tín hiệu và truyền
ra tất cả các port còn lại.
Mai Thanh Dơng
- 24 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation

Session
Transport
Network
Data link
Physical
Hub
h2.3: Hub: thiết bị lớp 1
II.1.7 Bridge
Bridge (cầu) là một thiết bị lớp 2 đợc thiết kế để nối các segment LAN với nhau.
Mục đích của bridge là lọc các tải mạng, giữ lại các tải cục bộ và đồng thời cho phép các
tải trao đổi thông tin giữa hai mạng. Điều này thực hiện đợc là nhờ địa chỉ lớp 2 (MAC)
của các thiết bị trong mạng. Mỗi thiết bị trong mạng có một địa chỉ MAC duy nhất trên
NIC, bridge theo dõi các địa chỉ này để quyết định việc truyền tải.
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Bridge
h.2.4: Bridge: thiết bị lớp 2
II.1.8 Switch

Switch là một thiết bị lớp 2 giống nh bridge. Thực sự thì switch là một bridge đa
port giống nh hub là một repeater đa port. Khác nhau giữa hub và switch là đa ra quyết
định dựa trên địa chỉ MAC. Do vậy switch sẽ làm giảm vùng đụng độ trong mạng và sẽ
làm các LAN hoạt động hiệu quả hơn. Hoạt động của chúng chỉ đa dữ liệu ra đúng các
port thích hợp để truyền đến các host thực sự cần. Ngợc lại hub sẽ truyền dữ liệu ra các
port làm cho tất cả các host có thể thấy và xử lý dữ liệu. Cả switch và hub đều có nhiều
Mai Thanh Dơng
- 25 -