Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G

Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Học viện bu chính viễn thông Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Khoa viễn thông I Độc lập Tự do Hạnh phúc.
đề tài đồ án tốt nghiệp đại học.
Họ và tên: Mai Thanh Dơng.
Lớp : D2001VT.
Khoá : 2001-2006.
Ngành: Điện tử viễn thông.
Tên đề tài: ứng dụng giao thức IGRP cho mạng 3G.
Nội dung đồ án:
Tổng quan về mạng 3G.
Tìm hiểu về mạng IP.
Xây dựng mạng 3G.là một mạng IP.
Giao thức định tuyến và IGRP.
ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G
Ngày giao đề tài: 19/5/2005
Ngày nộp đồ án: 27/10/2005.
Ngày 10 tháng 10 năm 2005
Giáo viên hớng dẫn
GVC-Th.s Phạm khắc ch
Nhận xét của ngời phản biện





Mai Thanh Dơng
- 1 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai

Điểm: (Bằng chữ : )
Ngày tháng năm 2005

Giáo viên phản biện

Nhận xét của ngời hớng dẫn
















Mai Thanh Dơng
- 2 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai

Điểm: (Bằng chữ : )
Ngày tháng năm 2005
Giáo viên hớng dẫn

Mục lục
Lời mở đầu
Chơng I.Tổng quan về mạng 3G 1
I.1 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di
động 1
I.1.1 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến cdma2000 thế hệ 3 2
I.1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA 5
I.2 Mạng 3G 8
I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000 9
I.2.2 Mô hình tham khảo mạng W-CDMA 13
I.3 MIP 17
I.3.1 Tổng quan về MIP 17
I.3.2 MIPv4 19
I.3.3 MIPv6 20
I.4 Tóm tắt ch-

ơng 21
Chơng II Mạng
IP 22
II.1 Giới thiệu về mạng
IP 22
II.1.1 Cấu hình (topology) 22
II.1.2 Các thiết bị LAN trong một cấu hình 23
II.1.3 Các card mạng NIC (Network Interface Card) 23
II.1.4 Môi trờng 23
II.1.5 Repeater 24
II.1.6 Hub 24
Mai Thanh Dơng
- 3 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
II.1.7 Bridge 25
II.1.8 Switch 25
II.1.9 Router 26
II.1.10 Mây (cloud) 27
I.1.11 Các segment mạng 27
II.2 Chồng giao thức
TCP/IP 27
II.3 Địa chỉ
IP 29
II.3.1 Khái niệm 29
II.3.2 Subnet, subnet mask và kỹ thuật subnetting 32
II.4 SIP ( Section initization
Protocol) 35
II.4.1 Mô hình tham chiếu SIP 35
II.4.2 Kiến trúc mạng của hệ thống SIP 36
II.4.3 Các phơng thức hoạt động của SIP 38

II.4.3 Các chức năng của SIP 39
II.5 Tóm tắt ch-
ơng 41
Chơng III IP cho mạng 3G 42
III.1 Mở
đầu
42
III.1.1 IP 42
III.1.2 3G 42
III.1.3 IP cho mạng 3G 43
III.1.4 Nguyên lý thiết kế một mạng IP 43
III.2 IP cho 3G 44
III.2.1 Nguyên lý 44
III.2.2 Kiến trúc tổng thể 45
II.2.3 Định tuyến và tính di động 47
II.2.4 Giao diện 48
III.3 Quá trình phát triển
mạng 50
III.3.1. Truyền dẫn trên mạng IP với UMTS R4 50
III.2.5 UMTS R5- điều khiển cuộc gọi IP và báo hiệu 51
III.3 Tóm tắt ch-
ơng 55
Chơng IV Giao thức định tuyến
IGRP 56
IV.1 Router 56
IV.1.1 Các thành phần của Router 56
IV.1.2 Hoạt động định tuyến của Router 58
IV.2 Định tuyến và các giao thức định tuyến 60
IV.2.1 Các cơ sở định tuyến 60
IV.2.2 Định tuyến tĩnh 61

IV.2.3 Định tuyến mặc định 61
IV.2.4 Định tuyến động 62
IV.2.5 Định tuyến Distance-vector 65
IV.2.6 Định tuyến Link-state 68
IV.3 Giao thức định tuyến IGRP : Interior Gateway Routing Protocol 71
IV.3.1 Hoạt động của IGRP 72
IV.3.2 Các bộ định thời trong giao thức IGRP và đặc trng về sự ổn định 74
IV.3.3 IGRP metric 75
IV.3.4 Định dạng gói tin IGRP 80
IV.3.4 Cấu hình IGRP 83
Mai Thanh Dơng
- 4 -
§å ¸n tèt nghiÖp Sv: sö lai
IV.4 Tãm t¾t ch-
¬ng 84
Ch¬ng V. øng dông giao thøc IGRP cho m¹ng 3G 85
V.1 KiÕn tróc cña mét m¹ng 3G toµn
IP 85
V.2 øng dông giao thøc IGRP trong m¹ng 3G 87
Tham kh¶o
Tõ viÕt t¾t
AAA :Authentication Authorization Accounting
AAAL: Local Access Authentication and Acouting server
AC : Authentication Center
BS : Base Station
BSC : Base Station Controller
BTS : Base Transceiver Station
BSS : Base Station System
CDCP: Call Data Collection Point
CDGP: Call Data Generation Point

CDIS : Call Data Information Source
CDRP: Call Data Rating Point
CF : Collection Funtion
CSC : Customer Service Center
CDPD : Cellular Digital Packet Data
CS: Circuit Switching
DCE :Data Circuit Equipment
DF : Delivery Function
EIR : Equipment Identity Register
GMSC: Geteway Mobile Services Switching Center
GGSN: Gateway GPRS Support Node
HA :Home Agent
HSS :Home Subcriber Server
HLR = Home Location Register
ISSLL :InServ over Specific Link Layer
ISDN : Intergrated Service Didital Network
IP : Intelligent Peripheral
IAP : Intercept Access Point
I-CSCF : Interrogating CSCF
IWF : InterWorking Function
IWMSC: InterWorking MSC
MWNE : Manager Wireless Network
MS : Mobile Station
Mai Thanh D¬ng
- 5 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
MC : Message Center
MSC :Main Switching Center
MT : Mobile Terminal
MAC : Medium Access Control

MT = Mobile Terminal
LAC : Link Access Control
NPDB : Number Portability Database
OSF : Operation System Function
OTAF : Over The Air Service Function
PDN : Public Data Network
PDSN : Packet Data Serving Node
PS: Packet Switching
PLMN: Public Land Mobile Network
PDN : Public Data Network
P-CSCF: Proxy CSCF
SCP : Service Controll Point
SN : Service Node
SME : Short Message Entity
SMS :Short Message Service
SG :Signalling Gateway
SGSN: Serving GPRS Support Node
S-CSCF: Serving CSCF
TA : Terminal Adapter
TE :Terminal Equipment
TE : Terminal Equipment
UIM : User Identity Mudule
UA: User Agent
UAC: User Agent Client
UAS: User Agent Server
VLR : Visitor Location Register
WAP : Wireless Applycation Protocol
WNE : Wireless Network Entity
Lời mở đầu
Ngày nay chúng ta ai cũng thấy rõ vai trò quan trọng của thông tin di động

bởi khả năng kết nối thông tin mọi lúc mọi nơi, đảm bảo sự hài lòng đối với tất cả
khách hàng. Cùng với sự phát triển của xã hội, sự bùng nổ thông tin thì thông tin
di động cũng liên tục phát triển để đáp ững những nhu cầu ngày càng cao của ngời
tiêu dùng. Thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời với tên IMT 2000 là một nỗ
lực phát triển của những ngời nghiên cứu nhằm tạo ra một hệ thống thông tin di
động có tốc độ truy cập cao, linh hoạt , tơng thích với các hệ thống thông tin di
động hiện có. Hai đề xuất về hệ thống 3G đã đợc ITU chấp thuận đa vào thực tế là
W-CDMA và CDMA2000.
Đề tài tốt nghiệp ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G ,
đây là một đề tài kết hợp các kiến thức về mạng viễn thông và thông tin di động.
Mai Thanh Dơng
- 6 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Khi nhận đề tài này tôi không khỏi bỡ ngỡ vì quả thực tôi không thể tìm thấy tài
liệu nào đã nghiên cứu về vấn đề trên. Nhng khi tìm hiểu về giao thức định tuyến
IGRP và hiểu ra rằng giao thức này chỉ áp dụng đợc cho mạng IP, điều đó có nghĩa
là chúng ta chỉ cần phải xây dựng một mô hình mạng IP hoàn chỉnh cho mạng 3G
là ta có thể hoàn thành đề tài. Xuất phát từ suy nghĩ đó kết hợp với sự giúp đỡ
nhiệt tình của thầy giáo Phạm Khắc Ch, tôi đã cố gắng để hoàn thành tốt đề tài đợc
giao.
Phần trình bày gồm 5 chơng:
Chơng I: Nêu tổng quan về mạng 3G cũng nh quá trình phát triển lên mạng 3G
Chơng II: Trình bày chi tiết về mạng IP bao gồm các phần tử trong mạng IP, địa
chỉ IP và các thao tác xử lý địa chỉ .
Chơng III: Xây dựng mô hình IP cho mạng 3G. Đây là phần xây dựng mô hình IP
dựa trên giao thức SIP để đáp ứng các nhu cầu về dịch vụ VoIP hay các loại dịch
vụ khác có tốc độ cao.
Chơng IV: Chơng này nghiên cứu về cách thức xây dựng một giao thức định
tuyến, tìm hiểu khá kỹ về Router cũng nh hoạt động của nó. Phần chính của chơng
là trình bày cụ thể về giao thức định tuyến IGRP.

Chơng V: ứng dụng của IGRP cho mạng IP.
Nh vậy đồ án của tôi đã hoàn thành, qua đây cho tôi gửi lời cám ơn sâu sắc
nhất đến thầy Nguyễn Khắc Ch và các thầy cô giáo đã dìu dắt tôi trong suốt thời
gian học đại học.
Xin chân thành cảm ơn
Hà Nội tháng 10 năm 2005
Mai Thanh Dơng
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
TDMA, hoặc CDMA
số băng hẹp (8-

13kbps)
Mai Thanh Dơng
- 7 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
ngắn
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

- 8 -
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 9 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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
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
Mai Thanh Dơng
- 10 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 11 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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
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.
Mai Thanh Dơng
- 12 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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
- 13 -
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 l u l ợng
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.
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)
Mai Thanh Dơng
- 14 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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 khiển dịch
vụ tiên tiến
Thông tin
vị trí
Mạng báo hiệu
Chức năng
CS
Chức năng
PS
Chức năng
CS
Chức năng
PS
Thiết bị chuyển
mạch nội hạt
Thiết bị chuyển
mạch cổng
Node kết hợp CS và PS
BS/
nodeB
BTS/
RNC
Đầu cuối số liệu

Đầu cuối tiếng
RAN
Thiết bị cổng
Thiết bị
SMS
Internet
server
intranet
PSTN/PLMN
h1.6: Kiến trúc tổng quát một mạng di động kết hợp cả PS và CS
I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000
Hình h1.7 cho thấy mô hình tham khảo của mạng cho cdma2000
Mai Thanh Dơng
- 15 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 16 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 17 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 18 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 19 -

Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.
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.
Mai Thanh Dơng
- 20 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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
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
Mai Thanh Dơng
- 21 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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
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.
Mai Thanh Dơng
- 22 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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 tr ờng MGCF
h1.11: Kiến trúc mạng đa phơng tiện IP của 3GPP (R5)
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 thơng
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 đ-
ợc 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
Mai Thanh Dơng
- 23 -
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
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.

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 đ ợc truyền trực tiếp
các máy đối tác, định tuyến IP bình th ờng.
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
Mai Thanh Dơng
- 24 -
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
Mạng con khách
Cập nhật ràng buộc tối u định tuyến (phiên
bản 6)
Máy đối tác CH
Bó số liệu đ ợc định
tuyến trực tiếp từ

CH đến NH
Cập nhật ràng buộc
tối u định tuyến.
h1.14: Tối u định tuyến
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
Mai Thanh Dơng
- 25 -