Nghiên cứu giao thức wap

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Nghiên cứu giao thức wap

NGHIÊN CỨU GIAO THỨC WAP

Giáo viên hướng dẫn: Ths Phạm Khắc ChưSinh viên thực hiện: Hoàng Đình Thọ

HÀ ĐÔNG 10/2005

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 3

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G 6

1.Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động 6

a.Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến cdma2000 thế hệ 3 8

b.Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA 11

2.Mạng 3G 15

a.Mô hình tham khảo mạng cdma2000 15

b.Mô hình tham khảo mạng W-CDMA 21

a.Môi trường ứng dụng không dây – Wireless Application Environment – WAE 39

b.Giao thức phiên không dây – Wireless Session Protocol –WSP 39

c.Giao thức giao dịch không dây – Wireless Transaction Protocol – WTP 39

d.Bảo mật lớp giao vận không dây – Wireless Transport Layer Security - WTLS 40

e.Giao thức dữ liệu dồ không dây – Wireless Datagram Protocol – WDP 40

f.Các vật mang 41

g.Các dịch vụ và ứng dụng khác 41

h.Các cấu hình mẫu của công nghệ WAP 41

2.Mô hình tham chiếu WAP 43

3.WAE – Lớp Ứng dụng (The Application Layer) 44

a.Nền tảng 44

b.Các mục tiêu và yêu cầu 44

c.Mô hình kiển trúc WAE 45

d.Các thành phần của WAE 48

e.Bảo mật và điều khiển truy nhập 53

4.WSP – Lớp Phiên (The Session Layer) 53

a.Các đặc trưng WSP 53

b.Các ký hiệu WSP 55

c.Các phần tử WSP trong truyền thông giữa các lớp 57

e.Phân loại hoạt động 68

6.WTLS và WDP – Lớp Giao vận và Bảo mật (Security and Transport Layer) 70

a.Wireless Transport Layer Protocol – WTLS 71

b.Wireless Datagram Protocol – WDP 72

CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN KIẾN TRÚC WAP PUSH 76

1.Giới thiệu 76

2.Bộ khung ứng dụng Push 76

3.Push Proxy Gateway 78

a.Tổng quan các dịch vụ 78

b.Truy nhập từ phía Internet 78

c.Dịch vụ điều khiển thông điệp 78

d.Mã hóa và biên dịch 79

e.Dịch vụ truy vấn các năng lực client 79

4.Giao thức truy nhập Push 79

a.Hoạt động của giao thức PAP 79

b.Quy trình push 79

c.Sự báo cáo xác nhận 80

d.Việc hủy Push 80

e.Truy vấn khả năng client 80

5.Giao thức Push Over-the-Air Protocol 80

6.Sự xem xét bảo mật 81

a.Nhận thực một Push Initiator 81

CHƯƠNG V: SO SÁNH: WAP VÀ I-MODE 83

1.Sự khác nhau giữa WAP và I-Mode 83

a.WML và CHTML 83

b.I-Mode: Luôn luôn kết nối 83

c.Cước phí 83

2.Tương lai của công nghệ Internet không dây 84

CHƯƠNG VI: GIỚI THIỆU MỘT ỨNG DỤNG WAP 85

KẾT LUẬN 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Hình 1.1: Quá trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3 7Hình 1.2: Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2000 10Hình 1.3: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA 11Hình 1.4: Biểu đồ thời gian cho HSCSD đối xứng và không đối xứng 12

Hình 1.6: Kiến trúc tổng quát một mạng di động kết hợp cả PS và CS 15

Hình 1.8: Kiến trúc chung của hệ thống cdma2000 21Hình 1.9: Kiến trúc chung của mạng 3G phát hành R3 22

Hình 1.11: Kiến trúc mạng đa phương tiện IP của 3GPP (R5) 24

Hình 2.3: Mô hình mạng không dây kết hợp Internet 32

Hình 3.18: Kiến trúc giao thức Dữ liệu đồ không dây – WDP 72

Hình 4.3: Bộ khung Push với Push Proxy Gateway 76

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã.

DNS Domain Name System Hệ thống phân giải tên miền

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung.

GPRS General Packet Radio System Hệ thống vô tuyến gói chung.

GSM Global System for Mobile Comunications

Hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động.

HDML Handheld Device Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu cho thiết bị cầm tay

HDTP Handheld Device Transport

Protocol Giao thức truyền tải cho thiết bị cầm tay

HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản.

HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản.

IP Internet Protocol Giao thức Internet.

MMI Man Machine Interface Giao tiếp người – máy.

MMS Multimedia Message Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện

PDA Personal Digital Assistant Máy trợ lý cá nhân dùng kĩ thuật số.

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

SSL Secure Socket Layer Tầng Socket an toàn.

UMTS Universal Mobile

Telecommunocation System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

URI Uniform Resource Identifier Định danh tài nguyên thống nhất

URL Uniform Resource Locator Bộ định vị tài nguyên thống nhất

W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access

Đa truy nhập vô tuyến phân chia theo mã băng rộng

WAE Wireless Application Environment Môi trương ứng dụng không dây.

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây.

WDP Wireless Datagram Protocol Giao thức dữ liệu đồ không dây

WML Wireless Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu không dây.

WSP Wireless Session Protocol Giao thức phiên không dây.

WTA Wireless Telephony Application Trình ứng dụng điện thoại không dây

WTAI Wireless Telephony Application

Interface Giao diện Trình ứng dụng điện thoại không dây

WTP Wireless Transaction Protocol Giao thức giao dịch không dây.

WAP – Công nghệ mà sẽ đưa mọi người đến gần nhau hơn – đã ra đời và đang từng bước phát triển chứng minh khả năng vô tận của mình Bạn đã biết đến Internet và WWW Bạn biết rằng phải có một máy tính để truy nhập vào kho thông tin khổng lồ ấy, thực hiện những giao dịch với bất kỳ người nào cũng kết nối Internet, ở bất kỳ đâu trên trái đất Tuy nhiên bạn đã thõa mãn với điều đó chưa Hay đơn giản bạn không có thời gian để sử dụng máy tính? Hoặc giả bạn không biết sử dụng máy tính? Bạn lo lắng bạn không thể có được nguồn lợi khổng lồ mà Internet mang lại, … WAP đã cho bạn câu trả lời hoàn thiện cho thắc mắc của bạn WAP sẽ đưa bạn đến với Internet mà không cần phải có một máy tính hay là phải biết sử dụng máy tính Bạn có thể thực hiện những giao dịch qua WAP Bạn cũng có thể lựa chọn các món hàng, thực hiện một trắc nghiệm hay dạo chơi trên xa lộ thông tin Internet.

Đồ án này sẽ nghiên cứu về công nghệ WAP ở khía cạnh Viễn thông, khía cạnh của những người đã xây dựng nên WAP, đưa bạn đến với Internet chỉ qua một thiết bị thông thường nhỏ xíu trong túi quần bạn: Điện thoại di động Bạn thấy kỳ diệu chưa? Không cần đến máy tính phải không? Thật tuyệt!!!

Đồ án này sẽ nghiên cứu về WAP như một kiến trúc mở Các công nghệ trong WAP như WAP Push So sánh WAP với Công nghệ tương đương I-Mode của NTT DoCoMo – Công ty Viễn thông Nhật bản vởi hơn 20 triệu thuê bao.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G

1 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động.

Khi con người có hệ thống thông tin cố định thông qua các máy để bàn, họ mong ước 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 tương 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 được ta chia lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động thành các thế hệ được 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 độngHệ thống Các dịch vụChú thích

Thế hệ 1 (1G) AMPS, TACS, NMT

Tiếng thoại FDMA, tương tựThế 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 Trước hết là tiếng thoại có đưa 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 được thiết kế để truyền tiếng và số liệu đa phương tiện

Sử dụng CDMA băng rộng

Sơ đồ hình 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

IS-95 CDMA(J-STD-008)

IS-95 CDMA(800)

Hình 1.1: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di độngtừ thế hệ 1 đến thế hệ 3.

a 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 nhưng đây lại là mạng được 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 lượng 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 đường 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 ủa 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 phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở hạ tầng và các máy cầm tay sẵn có chỉ cần phải nâng cấp phần mềm cho chức năng tương 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 người sử dụng duy trì kết nối số liệu liên tục và nhận được 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 người 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 phương tiện khai thác và triển khai cấu trúc mở cho phép đưa 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 lượng hữu tuyến đồng thời tốc độ và dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương 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 cước và truy nhập thư 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 tương thích với hệ thống cũ

cdmaOne về: các dịch vụ tiếng, các bộ mã hoá tiếng, các cấu trúc báo hiệu và các khả

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 lưu lượng Bằng cách hợp nhất hay bó hai kênh người sử dụng sẽ đạt được 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 đưa 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 bước 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 tương 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 được tăng dung lượng 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 đường xuống trải phổ trực tiếp và đa sóng mang 3x và các định nghĩa cho 1x và 3x Các nhà khai thác cũng sẽ được hưởng sự cải thiện dịch vụ tiếng với dung lượng tăng 2 lần.

Cùng với sự ra đời của cdma2000 1x các dịch vụ số liệu cũng sẽ được cải thiện Giai đoạn hai cũng sẽ hoàn thành cơ cấu MAC (Medium Access Control: điều khiển truy nhập môi trường) 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 cường dịch vụ Giai đoạn hai sẽ tăng cường 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 phương tiện thực sự sẽ được cung cấp và sẽ mạng lại các cơ hội lợi nhuận bổ sung cho các nhà khai thác Các dịch vụ đa phương tiện sẽ có thể thực hiện được 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 phương 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 cường tính riêng tư, nhận thực và chức năng mật mã Cấu trúc và thiết bị mạng hiện có của nhà khai thác sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển đổi này Một mạng được xây dựng trên cấu trúc mở tiên tiến với lộ trình chuyển đổi rõ ràng có thể nhận được 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 bước chuyển đổi tốn kém để thay thế toàn bộ hệ thống thu phát gốc

BTS Để đạt được 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 đưa 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-Cdma200giai ®o¹n

Cdma2000giai ®o¹n

14.4kbps2 Mbps

Hình 1.2: 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 tư thêm đáng kể Thiết kế cdma2000 cho phép triển khai các tăng cường 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 trường khác, người sử dụng có thể chưa cần nhanh chóng sử dụng các dịch vụ tốc độ số liệu cao thì số kênh sẽ được 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.

b Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA

Để đảm bảo đáp ứng được 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 được chuyển đổi từng bước sang thế hệ ba Tổng quát quá trình chuyển đổi này như hình vẽ:

Hình 1.3: 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) như 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 cường để phát triển EDGE Các bước trung gian này gọi là thế hệ 2,5.

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 người sử dụng có thể được cấp nhiều khe thời gian một lúc

hơn Cú thể kết hợp linh hoạt từ 1 đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ số liệu cực đại là 64kbps cho một người sử dụng Giao diện vụ tuyến của HSCSD thậm chớ cũn hỗ trợ tốc độ lờn đến 8x14.4 kbps và như vậy cú thể đạt được tốc độ trờn 100 kbps.

Một tớnh năng đặc biệt của HSCSD là nú hỗ trợ cả kết nối đối xứng và khụng đối xứng (như hỡnh 1.4) Từ hỡnh 1.4 ta thấy ở chế độ HSCSD đối xứng, số khe phỏt từ BTS đến MS bằng số khe thời gian theo chiều ngược lại Ở chế độ bất đối xứng, số khe theo đường xuống lớn hơn số khe của đường lờn Chế độ phỏt khụng đối xứng được sử dụng khi người dựng muốn truy nhập mạng internet, thụng thường dữ liệu tải về lớn hơn rất nhiều dữ liệu đưa lờn mạng.

0 01 02 03 04 0560 70 00 10 20 30

5 06 07 00 01 0230 40 50 60 70 00BTS đến MS

Dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS.

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 người 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 được tài nguyên vô tuyến khi nó thực sự có dữ liệu cần phát và ở thời điểm khác, người sử dụng khác có thể sử dụng chung tài nguyên vô tuyến này Nhờ vậy băng tần được sử dụng rất hiệu quả Cấu trúc của một mạng GPRS như trên hình 1.5.

Một người sử dụng GPRS có thể sử dụng đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ trên 100 kbps Tuy nhiên đây chỉ là tốc độ đỉnh và nếu đồng thời có nhiều người sử dụng dịch vụ thì tốc độ sẽ thấp hơn nhiều.

Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE)

Nói chung cấu trúc EDGE giống như GPRS tuy nhiên ở đây sử dụng kỹ thuật điều chế nhiều trạng thái hơn (8-PSK) vì thế nâng cao được tốc độ truyền dẫn.

2 Mạng 3G

Như 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 nước xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thông tin di động 3G như ở Hàn Quốc và Nhật Bản và với ưu điểm về tốc độ và dịch vụ, 3G sẽ là xu thế tất yếu mà mỗi nhà khai thác cần phải hướng 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 đường phát triển đến mạng toàn IP chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng cũng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói Hình 1.6 cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của thông tin di động 3G.

§iÒu khiÓn dÞchvô tiªn tiÕn

Th«ng tin vÞ trÝ

M¹ng b¸o hiÖu

Chøc n¨ngCSChøc n¨ng

Chøc n¨ngCSChøc n¨ng

PSThiÕt bÞ chuyÓn

m¹ch néi h¹t

ThiÕt bÞ chuyÓnm¹ch cængNode kÕt hîp CS vµ PS

BTS/RNC§Çu cuèi sè liÖu

§Çu cuèi tiÕng

Hình 1.6: Kiến trúc tổng quát một mạng di động kết hợp cả PS và CS

a Mô hình tham khảo mạng cdma2000

Hình 1.7 cho thấy mô hình tham khảo của mạng cho cdma2000

Hình 1.7: 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 cước số liệu cuộc gọi.

CF : Collection Funtion: Chức năng thu thập.

CSC : Customer Service Center: Trung tâm phục vụ khách hàng.

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 lưu 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 :Tương 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 thường 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 Dưới đây ta xét một số thực thể mạng đặc biệt trên hình và chưa được xét ở phần trước.

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 được định nghĩa trong tài liệu của IETF AAA tương tác với PSDN để thực hiện ba chức năng AAA trong việc hỗ trợ PSDN cho các trạm di động yêu cầu AAA tương 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 phương tiện để MS truy nhập mạng bằng đường 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 Lưu lượng và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý tính di động và quản lý MS có thể được truyền trong suốt qua BSC.

5 BTS là tực thể đảm bảo truyền dẫn qua điểm tham khảo U ( hay môi trường 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 cước và cung cấp thông tin liên quan đến cước phí Thông tin này được bổ sung bằng cách sử dụng IS-124.

10 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 người 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 người sử dụng.

15 HLR là bộ ghi định vị để ghi lại số nhận dạng của người sử dụng.

16 IP (ngoại vi thông minh) là thực thể thực hiện chức năng tài nguyên đặc biệt như: 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 lưu các bản tin tiếng, các dịch vụ Fax,

17 IAP đảm bảo việc truy nhập đến các cuộc thông tin đến hoặc từ thiết bị, các phương tiện hay các dịch vụ của một đối tượng 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 được 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 lưu 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 được 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 được dùng để kết cuối đường truyền vô tuyến tại thuê bao.

22 MSC là thực thể chuyển mạch lưu lượng được khởi xướng hoặc kết cuối ở MS Thông thường một MSC được 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 người sử dụng ISDN và mạng.

25 MT2 là kết cuối MS cung cấp giao diện kết nối không phải là giao diện người 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 được 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 như một tác nhân MIP ngoài nhà trong mạng di động PDSN tương tác với AAA để hỗ trợ việc nhận thực, trao quyền, và tính cước 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 như 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 được sắp xếp bên trong HRL, MC, VLR hay MSC.

34 TA là thực thể chuyển đổi báo hiệu và số liệu của người 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 người sử dụng giữa giao diện không phải là ISDN và ISDN.

36 TE1 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện người sử dụng ISDN và mạng.37 TE2 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện giữa người 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 được kết hợp bên trong đầu cuối di động hoặc có thể rút ra được.

39 VRL là bộ ghi định vị khác với HLR, nó được 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 như hình vẽ dưới đây.

M¹ng ®iÖn tho¹ic«ng céng

M¹ng sè liÖu riªngc«ng céngBSC

Home Agent

Hình 1.8: Kiến trúc chung của hệ thống cdma2000

b Mô hình tham khảo mạng W-CDMA

Hình 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 được 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 tương 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 như 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 như BSC ở mạng thế hệ hai.

- Node B: đóng vai trò như các BTS ở các mạng thông tin di động.- UE :User Equipment : thiết bị người sử dụng.

BTSNODE BNODE B

SGSN RNC

M¹ng truy nhËp v« tuyÕn(UTRAN)

M¹ng lâi(CN)

Hình 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 như SIM ở GSM) Giao diện giữ UE và mạng gọi là giao diện Uu Trong các quy định của 3GPP trạm gốc được gọi là node B Node B được nối đến một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC RNC điều khiển các tài nguyên vô tuyến của các node B được nối với nó RNC đóng vai trò giống như BSC ở GSM RNC kết hợp với các node B nối với nó được gọi là hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem) Giao diện giữa node B và RNC được gọi là giao diện Iub Khác với giao diện Abis tương ứng ở GSM, giao diện này được 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 được 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 được 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 ngược 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 được dịch vụ của GSM cũ Nếu UTRAN và GSM BSS được nối đến các MSC khác nhau chuyển giao giữa các hệ thống đạt được 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

MSC Server GMSC ServerSS7 GWSS7 GW

Iu-CS(control)

vỡ nú mang tớnh kế thừa và phỏt triển Để xem xột mức cao hơn của mạng 3G ta xem xột phiờn bản 4.

Hỡnh 1.10 cho thấy kiến trỳc cơ sở của 3GPP phỏt hành R4 Sự khỏc nhau cơ bản của phiờn bản này so với phiờn bản trước là mạng lừi lỳc này là mạng phõn bố Thay cho việc cú cỏc MSC chuyển mạch kờnh truyền thống như ở cỏc kiến trỳc trước, kiến trỳc chuyển mạch phõn bố được đưa vào.

Về căn bản cỏc MSC được chia thành MSC server và cổng đa phương tiện MGW MSC server chứa tất cả cỏc phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động như một MSC tiờu chuẩn nhưng nú lại khụng chứa ma trận chuyển mạch Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW và nú cú thể đặt xa MSC server Bỏo hiệu điều khiển cỏc cuộc gọi được thực thiện giữa RNC và MSC server Thụng thường cỏc MGW nhận cỏc cuộc gọi từ RNC và định tuyến cỏc cuộc gọi này đến nơi nhận trờn cỏc đường trục gúi Trong nhiều trường hợp đường trục gúi sử dụng giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Protocol) dựa trờn giao thức internet.

Bước phỏt triển tiếp theo của UMTS là kiến trỳc mạng đa phương tiện IP Chỳng được đưa ra với tờn gọi R5 Ở phiờn bản này trong mạng sẽ khụng cũn phần chuyển mạch kờnh và tất cả là chuyển mạch gúi từ đầu cuối đến đầu cuối Điều này mở ra khả năng chỳng ta xõy dựng một mạng toàn IP Cú thể coi kiến trỳc mạng này là sự hội tụ toàn diện của tiếng và số liệu

Node B

Node B

RNC RNC

MRF R-SGW

SGSN GGSN

Gi CSCF

Chức năng điều khiển trạngthái cuộc gọi CSCF

Chức năng điều khiển trạngcổng môI trường MGCF

Hỡnh 1.11: Kiến trỳc mạng đa phương tiện IP của 3GPP (R5).

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 được 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 được lựa chọn cho di động IP trong các hệ thống thông tin di động 3G.

a Tổng quan về MIP

Đề xuất tốt nhất để xử lý chuyển giao di động vĩ mô là MIP MIP đã được 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 được coi là một giải pháp ngắn hạn nó vẫn chỉ được triển khai thương 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 được nhận dạng bằng địa chỉ thường trú của nó Khi ra khỏi mạng nhà máy di động nhận được 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 lưu động bằng cách lưu giữ một chuyển động giữa nhận dạng cố định và CoA của máy di động CoA hoạt động như 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 lưu 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 thường là một bộ định tuyến truy nhập mới, nó nhận được 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 được định tuyến theo đường truyền của mạng nhà đến HA Sau khi HA nhận được các gói này thì nó thực hiện đóng bao chúng theo kiểu IP trong IP (IP in IP encapsulation) rồi gửi xuyên đường 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 được khôi phục bằng cách bỏ đi tiêu đề IP ngoài, quá trình này gọi là quá trình mở bao.

Lưu ý rằng MIP chỉ liên quan đến lưu lượng tới máy di động, ở phương ngược lại các gói được gửi trực tiếp đến máy đối tác (ở phương này máy di động được coi như 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 tiờu chuẩn vẫn được tiếp tục sử dụng Chỉ cú cỏc mỏy di động và cỏc tỏc nhõn nhà ( cỏc tỏc nhõn ngoài được xột sau) là biết được việc đưa vào MIP Cỏc bộ định tuyến khỏc coi đú chỉ là cỏc gúi IP thụng thường.

MIP chỉ thực hiện truyền dẫn và sử lý phần bổ sung tại phớa từ HA đến mỏy di động.

Vị trí tại nhà của máy di động MH

Mạng (mạng con) nhà

Đóng bao IP trong IP

Máy di động MHMạng con khách

Bó số liệu từ máy di động được truyền trực tiếpcác máy đối tác, định tuyến IP bình thường.Máy đối tác CH

Bó số liệu từ máy đối tácchuyển qua tác nhân nhà

Vị trí tại nhà của máy di động MH

Mạng (mạng con) nhà

Đóng bao IPtrong IP

CH đến NHCập nhật ràng buộc

tối ưu định tuyến.

Hỡnh 1.14: Tối ưu định tuyến.

b MIPv4

Cỏc giao thức MIPv4 được thiết kế đảm bảo hỗ trợ di động bờn trong mạng IPv4 Ngoài HA, MIPv4 cũn đưa ra khỏi niệm một bộ định tuyến đặc thự khỏc là FA (Foreing Agent : tỏc nhõn ngoài) Thớ dụ mọi bộ định tuyến truy nhập là FA Mỏy di động MN luụn nghe ngúng cỏc quảng cỏo tỏc nhõn (Agent Advertisement) được phỏt quảng bỏ định kỳ từ cỏc FA để nhận biết nú đang ở FA nào Quảng cỏo bao gồm tiền tố mạng của FA Khi MN chuyển dịch vào một mạng ngoài mới và nghe thấy quảng cỏo của FA, MN gửi bản tin yờu cầu đăng ký Thay cho việc đợi cỏc quảng cỏo định kỳ MN cú thể phỏt bản tin khẩn nài (Solicitation) đến FA để yờu cầu nú phỏt quảng cỏo ngay lập tức.

Cú hai phương ỏn MIP v4 phụ thuộc vào dạng CoA Phương ỏn tứ nhất MN sử dụng địa chỉ FA như CoA của mỡnh và FA đăng ký FA-CoA (Foreing Agent Care of Address: Chăm súc địa chỉ của tỏc nhõn ngoài) cho HA Lỳc này cỏc gúi gửi theo tunnel từ HA đến FA, FA mở gúi và chuyển gúi gốc trực tiếp đến MN Trong phương ỏn hai MN nhận được một CoA cho chớnh mỡnh chẳng hạn thụng qua DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) và đăng ký CoA đồng vị trớ này (CCoA: Co-Allocate CoA) hoặc trực tiếp với HA hoặc thụng qua FA Cỏc gúi được gửi tunnel từ HA được MN tự mỡnh mở bao.

Ưu điểm chớnh của việc sử dụng FA-CoA là ta cần ớt hơn địa chỉ IPv4 toàn cầu (IP global) vỡ nhiều MN cú thể đăng ký tại cựng một FA Hiện nay cỏc địa chỉ IPv4 đang rất khan hiếm nờn cỏch này được ưa dựng Phương phỏp 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 phương án FA-CoA và CCoA

Dưới đây ta sẽ xét một số hạn chế mà MIPv4 thường gặp phải:

- Định tuyến tam giác và tối ưu 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 người trong cùng một toà nhà Một mở rộng tuỳ chọn cho MIP được gọi là tối ưu định tuyến cho phép CH gửi trực tiếp đến MN HA gửi một ràng buộc (binding) đến CN để phúc đáp các thông báo trước của máy di động hoặc yêu cầu của CN Tuy nhiên tối ưu 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 trường hợp nó không hiệu quả (chẳng hạn MN đã thoả thuận với rất nhiều server để lấy thông tin)

- Truyền tunnel ngược

MIPv4 gặp trở ngại với các tường lửa (hay nói một cách tổng quát hơn với một bức tường lửa lọc đầu vào) MN sử dụng địa chỉ tại nhà của nó như địa chỉ nguồn nhưng tường 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 ngược Nó thiết lập một tunnel ngược từ CoA đến HA Khi này các gói gửi từ MN được mở bao tại HA và được truyền đến CN theo địa chỉ IP nguồn.

- Truyền ngang NAT

MIPv4 gặp khó khăn với bộ phiên dịch địa chỉ mạng (NAT: Network Address Translator) NAT được 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 nhưng nếu nhiều MN chung một địa chỉ nó không làm được điều này Một giải pháp được 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 được MN cần thiết.

- Thiếu hụt địa chỉ

Ngay cả khi sử dụng FA-CoA, MN vẫn cần địa chỉ thường trú Sự thiếu hụt các địa chỉ IPv4 thể hiện ở chỗ ISP hay nhà khai thác mạng phải gán cho mỗi người sử dụng

- 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 nhược điểm này cần thiết cho ra đời phiên bản mới MIPv6

c MIPv6

MIPv6 được thiết kế để đảm bảo hỗ trợ di động trong mạng IPv6 Nó rất giống MIPv4 nhưng sử dụng rất nhiều tính năng được cải thiện của IP v6 để giải quyết các vấn đề của MIPv4.

- Chỉ sử dụng CCoA vì số địa chỉ của IPv6 được tăng thêm

- Không có FA Nhờ các tính năng tăng cường của IPv6 như 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 ngược Gói chứa địa chỉ nhà của MN trong phần tuỳ chọn nơi nhận địa chỉ nhà (tiêu đề của gói IP thông thường được mở rộng bằng một trường tuỳ chọn) Điều này cho phép MN sử dụng CoA của mình như là địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP của gói mà nó gửi đi vì thế các gói này có thể truyền bình thường qua tường lửa.

- Không cần đóng bao vì CoA của MN được mang trong tuỳ chọn tiêu đề định tuyến được bổ sung cho gói gốc (trong thực tế các gói được gửi qua HA trước khi định tuyến tối ưu 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.

Không cần tách riêng gói điều khiển vì tuỳ chọn nơi nhận cho phép gộp các gói này trên mọi gói IP.

4 Tóm tắt chương

Trong chương 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 được phát hành Chương này chúng ta chú ý đến hai xu hướng 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 chương chúng ta xem xét một kỹ thuật quan trọng xử lý tính di động của thuê bao.

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC WAP

Chương trước ta đã giới thiệu sơ lược về mạng thông tin di động, quá trình phát triển và trưởng thành của mạng di động từ IS-95 đến cdma2000, W-CDMA Mạng di động đã mang mọi người đến gần nhau hơn, đem lại sự tiện lợi không nhỏ trong cuộc sống và thương mại Tuy nhiên, không dừng lại ở đó khi mà công nghệ di động kết hợp với Internet Bạn có thể tưởng tượng được lợi ích khổng lồ của điều này? Và đó là gì?

1 Giới thiệu

Bạn có thể nghĩ đơn giản rằng, việc giao dịch với các khách hàng của bạn tại bất cứ thời gian nào, bất kỳ ở đâu trên thế giới có thể thực hiện dễ dàng qua Internet Tuy nhiên, có phải tất cả các khách hàng của bạn trên thế giới đều biết sử dụng máy tính, biết đến Internet? Hay đơn giản là họ quá bận Cái gì sẽ giải quyết vấn đề đó cho bạn?

Câu trả lời là WAP.

Vậy WAP là gì? WAP là viết tắt của Wireless Application Protocol – Giao thức

ứng dụng không dây Nó đơn giản là cầu nối giúp các thiết bị không dây như điện thoại

di động hay các máy PDA có thể truy cập vào Internet.

Có hàng triệu điện thoại di động trên thế giới Chúng được sử dụng ở khắp mọi nơi Và có hàng triệu khách hàng ở hàng ngàn thành phố trên thế giới đang dùng điện thoại di động Và như vậy, với WAP, họ có thể so sánh giá cả, lựa chọn mặt hàng, thanh toán, theo dõi các thông tin thị trường Tóm lại, WAP đã kéo con người ta lại gần Internet hơn, và đem cho mỗi người sử dụng điện thoại di động một lượng thông tin vô cùng phong phú.

2 Khái niệm WAP

Như ở phần trên, ta đã tìm hiểu được một vài điều về WAP Bây giờ ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn khái niệm WAP WAP – Wireless Application Protocol, ở đó

- Application: Một chương trình máy tính, hoặc một đơn vị của phần mềm

máy tính được thiết kế để làm một nhiệm vụ xác định

- Wireless: Không có, hoặc không cần thiết phải có dây, liên quan mạt

thiết đến truyền dẫn vô tuyến

- Protocol: Một tập các quy tắc kỹ thuật về thông tin làm thế nào để

truyền và nhận giữa các máy tính hay thiết bị.

WAP là một tập hợp các quy tắc cho việc truyền và nhận dữ liệu giữa các ứng dụng máy tính thông qua các thiết bị không dây như điện thoại di động

Như vậy WAP không đơn thuần là một giao thức đơn lẻ Nó là một tập hợp của

WAP và các tác nhân người dùng có thể làm việc đến việc làm thế nào để các giao thức vận chuyển tương tác với các vật mang chúng

WAP là một công nghệ được chuẩn hoá cho các nền tảng ngang hàng, tính toán

phân bố, rất giống với sự kết hợp trong Internet của Hypertext Markup Language -

HTML và Hypertext Transfer Protocol – HTTP Ngoại trừ nó bao gồm một số đặc trưng

sống còn: tối ưu hoá cho khả năng hiển thị thấp, bộ nhớ thấp, băng thông thấp như các PDA, điện thoại di động …

Thành tựu chính của WAP là nó đã khắc phục được các nhược điểm của các thiết bị cầm tay:

- Màn hình hiển thị nhỏ.

- Không có một bộ nhớ đủ lớn để có thể chạy các ứng dụng ở bất kỳ kích cỡ nào

Công nghệ WAP là công nghệ kết hợp giữa Internet và mạng không dây, cho kiến trúc mạng kết hợp như hình vẽ

Các khách hàng có thể tin tưởng WAP ở các đặc điểm:- Khả chuyển

- Dễ sử dụng

- Có thể truy cập đến các dịch vụ phong phú và đa dạng trên thương trường.

- Dịch vụ có thể cá nhân hoá

- Truy nhập nhanh, thuận tiện, hiệu quả tới các dịch vụ

- Các thiết bị WAP là có sẵn trong nhiều dạng khác nhau (ĐTDĐ, PDA,…)

3 Lịch sử về WAP

Năm 1995, Ericsson bắt đầu một dự án với mục đích là phát triển một giao thức chung, hoặc đúng hơn là một khái niệm cho các dịch vụ giá trị gia tăng trên các mạng di

động Đó là giao thức: Intelligent Terminal Transfer Protocol (ITTP) – giao thức truyền

tải đầu cuối thông minh Và nó điều khiển truyền thông giữa hai nút dịch vụ, nơi mà

ứng dụng dịch vụ được cài đặt và một điện thoại di động thông minh Hoài bão đưa

Trong suốt năm 1996, 1997,Unwired Planet, Nokia, và một số hãng khác lao vào các khái niệm cộng thêm trong phần của các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng di động

Unwired Planet đưa ra ngôn ngữ đánh dấu cho thiết bị cầm tay - Handheld Device

Markup Language (HDML), và giao thức truyền tải cho thiết bị cầm tay -Handheld Device Transport Protocol (HDTP) Giống như HTML được sử dụng trên Web, HDML

được sử dụng để mô tả nội dung và giao tiếp người dùng nhưng nó tối ưu cho Internet không dây truy nhập từ các thiết bị cầm tay với màn hình hiển thị nhỏ và tài nguyên hạn chế HDTP cũng có thể được xem xét tương đương với HTTP của Internet với thế giới

không dây; nó là giao thức cơ bản cho truyền tải Client/Server.

Tháng 3/1997, Nokia chính thức đưa ra khái niệm Tin nhắn thông minh (Smart

Message), một công nghệ dịch vu truy nhập Internet đặc biệt cho các thiết bị cầm tay

GSM(Global System for Mobile Communications).

Truyền thông giữa người dùng di động và server chứa thông tin Internet sử dụng

dịch vụ nhắn tin ngắn - Short Message Service (SMS) và ngôn ngữ đánh dấu gọi là Ngôn ngữ đánh dấu thẻ hoá văn bản - Tagged Text Markup Language (TTML) Giống

như HDML, ngôn ngữ này tương thích với truyền thông không dây với kết nối băng hẹp.

Với tất cả các khái niệm, sẽ dẫn đến rủi ro rất lớn khi tham gia vào thị trường thương mại Do đó, các công ty chấp nhận đưa ra một giải pháp chung, và WAP ra đời.

Tháng 6 – 1997, Ericsson, Motorola, Nokia, và Unwired Planet đưa ra khởi điểm và tháng 12/1997, WAP Forum chính thức được tạo Nhiệm vụ của WAP Forum là mang sự tiện lợi của Internet vào thế giới không dây, và sau khi tiêu chuẩn WAP 1.0 ra đời (4/1998) câu lạc bộ thành viên của WAP Forum đã mở với mọi người.

Theo WAP Forum, mục tiêu của WAP là:

- Tạo một giao thức không dây toàn cầu làm việc như nhau trên các công nghệ mạng không dây khác nhau, độc lập với các tiêu chuẩn mạng không dây.

- Đệ trình các chỉ tiêu kĩ thuật và các tiêu chuẩn

- Tạo các ứng dụng có khả năng như nhau vởi nhiều loại truyền tải - Tạo các ứng dụng có khả năng như nhau vởi nhiều thiết bị khác nhau- Có khả năng mở rộng để tương thích với các mạng và các thông số

truyền tải mới

4 Kiến trúc tổng quan

Phần này sẽ mô tả tổng quan về mô hình kiến trúc WAP, và quan hệ khăng khít của nó với mô hình World Wide Web

a Mô hình World Wide Web

Kiến trúc World Wide Web cung cấp một cơ chế lập trình mạnh và mềm dẻo Các ứng dụng và nội dung sẽ được trình bày trong các định dạng dữ liệu chuẩn, và được

duyệt bởi các ứng dụng gọi là Web browser (Trình duyệt Web) Trình duyệt web là một

ứng dụng mạng, nghĩa là nó gửi yêu cầu dữ liệu đến các máy chủ mạng, và các máy chủ mạng đáp ứng với dữ liệu đã mã hoá sử dụng các tiêu chuẩn định dạng.

Các chuẩn WWW xác định nhiều cơ chế cần thiết để xây dựng một môi trường ứng dụng đa năng, bao gồm:

- Cơ chế đặt tên chuẩn: Tất cả các server và nội dung trên WWW được đặt tên với một chuẩn Internet gọi là: Bộ định vị tài nguyên

thống nhất – Uniform Resource Locator (URL).

- Định kiểu nội dung: Tất cả nội dung trên WWW được trình bày dựa trên một chuẩn xác đinh, bằng cách ấy các trình duyệt có thể hiển thị đúng nội dung dựa trên các kiểu của nó.

- Các định dạng nội dung tiêu chuẩn: Tất cả các trình duyệt hỗ trợ một tập các định dạng tiêu chuẩn Bao gồm, Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn

bản HTML, ngôn ngữ kịch bản – Javascript, và một số lớn các định

dạng khác

- Các giao thức chuẩn: Các giao thức mạng chuẩn cho phép bất kỳ

trình duyệt nào có thể truyền thông với bất kỳ Web server nào Giao

thức được sử dụng phổ biến nhất trên WWW là Giao thức truyền tải

siêu văn bản – HTTP.

Cơ sở hạ tầng này giúp người dùng dễ dàng sử dụng các dịch vụ nội dung và các ứng dụng của các nhà phát triển thứ 3 Nó cho phép các nhà phát triển ứng dụng có thể

dễ dàng tạo ra các ứng dụng và các dịch vụ nội dung cho một cộng đồng khách hàng rộng lớn

Các giao thức WWW xác định 3 loại dịch vụ:

- Các server gốc: Các server mà các tài nguyên (nội dung) cư trú hoặc

được tạo ra.

- Proxy: Một chương trình trung gian hoạt động như cả server và client cho mục đích thay mặt các client khác Một proxy điển hình cư

trú tại cả server và client, và không có nghĩa là truyền thông trực tiếp, nghĩa là ngang hàng với một firewall Các yêu cầu được phục vụ bởi hoặc chương trình proxy, hoặc được đi qua tới các server khác Một proxy phải cài đặt lên cả hai client và server các chỉ tiêu

Các ứng dụng và nội dung WAP được xác định trong một tập hợp các định dạng nội dung nổi tiếng dựa trên các chuẩn truyền thống của WWW Nội dung được giao vận sử dụng một tập các giao thức truyền thông chuẩn dựa trên các giao thức truyền thông của WWW Nội dung WAP hiển thị phía người dùng nhờ vào một trình duyệt siêu nhỏ, tương tư như trình duyệt web WAP định nghĩa một tập các thành phẩn tiêu chuẩn có

khả năng truyền thông giữa các đàu cuối di động và các server mạng, bao gồm:

- Cơ chế đặt tên chuẩn: Các URL chuẩn WWW được sử dụng để nhận

dạng các nội dung WAP trên các server gốc Các URL chuẩn WWW

được sử dụng để nhận dạng các tài nguyên địa phuwong trên thiết bị Ví dụ các chức năng điều khiển cuộc gọi.

- Định kiểu nội dung: Tất cả nội dung WAP được chỉ định một kiểu nội dung phù hợp với định kiểu WWW Nó cho phép các tác nhân người dùng WAP xử lý đúng nội dung dựa trên các kiểu.

- Các định dạng nội dung tiêu chuẩn: Các định dạng nội dung WAP dựa trên công nghệ WWW và bao gồm thẻ hiển thị, thông tin lịch, các đối tượng thiệp thương mại điện tử, hình ảnh và ngôn ngữ kịch bản.

- Các giao thức truyền thông tiêu chuẩn: Các giao thức truyền thông WAP có khả năng truyền các yêu cầu duyệt từ các đầu cuối di động

tới web server mạng.

Các kiểu nội dung và giao thức WAP phải được tối yêu cho thị trường tập trung, các thiết bị không dây cầm tay WAP tận dụng công nghệ proxy để kết nối giữa tên miền vô tuyến và WWW WAP proxy điển hình bao gồm các chức năng sau:

- Cổng giao thức(Protocol Gateway): Cổng giao thức chuyển các yêu cầu từ chồng giao thức WAP (WSP, WTP, WTLS, và WDP) tới chồng giao thức WWW (HTTP và TCP/IP).

- Các bộ mã hoá và giải mã nội dung: Các bộ mã hoá nội dung chuyển nội dung WAP thành dạng tối ưu đã mã hoá để thu nhỏ kích cỡ dữ liệu qua mạng

Một minh hoạ về mạng WAP:

Cơ sở hạ tầng này bảo đảm các người sử dụng đầu cuối di có thể duyệt các ứng dụng và nội dung WAP phong phú, đa dạng, và những nhà phát triển ứng dụng có thể viết các ứng dụng và dịch vụ nội dung cho số lượng lớn các đầu cuối di động WAP

Proxy cho phép nội dung và các ứng dụng WAP có thể được đặt tại các WWW server tiêu chuẩn và được phát triển sử dụng các công nghệ đã được thử thách trong WWW giống như các kịch bản CGI Do, tên sử dụng của WAP sẽ bao gồm 1 Web server, WAP

proxy và WAP client, kiến trúc WAP sẽ hoàn toàn dễ dàng hỗ trợ các cấu hình khác Có

khả năng tạo một server gốc có chứa các chức năng của WAP proxy.

Hình 2.6 mô tả một mạng lý thuyết WAP Trong ví dụ, WAP client truyền thông

với 2 server trong mạng không dây WAP proxy chuyển yêu cầu WAP thành các yêu cầu WWW, băng cách đó WAP client có thể đệ trình các yêu cầu tới web server Proxy cũng mã hoá các đáp ứng từ web server thành dạng nhị phân tối ưu mà WAP client có

thể hiểu được Nếu web server cung cấp nội dung WAP (ví dụ WML), WAP proxy nhận nó trực tiếp từ web server Tuy nhiên nếu web server cung cấp nội dung WWW (giống như HTML), một bộ lọc được WAP proxy sử dụng để chuyển nội dung WWW thành nội dung WAP Ví dụ bộ lọc HTML sẽ chuyển HTML thành WML.

Một server ứng dụng điện thoại không dây (Wireless Telephony Application -

WTA) là một ví dụ về một server gốc hay server cổng, mà sẽ đáp ứng trực tiếp các yêu

cầu từ WAP client WTA server được dùng để cung cấp truy nhập WAP tới các đặc

trưng của mạng không dây của các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng viễn thông.

CHƯƠNG III: CHỒNG GIAO THỨC WAP

1 Nhìn chung

Chương này sẽ giới thiệu các thành phần của kiến trúc WAP Kiến trúc WAP cung cấp một chồng giao thức tổng quát bảo đảm tất cả các yêu cầu cần thiết của WAP Forum được thoã mãn.

Kiến trúc WAP cung cấp một môi trường có khả năng mở rộng và nâng cấp cho việc phát triền ứng dụng cho các thiết bị truyền thông di động Điều này đạt được qua thiết kế phân lớp của toàn bộ chồng giao thức WAP Mỗi lớp của kiến trúc được truy nhập bới các lớp trên.

Kiến trúc phân lớp WAP tạo khả năng cho các dịch vụ và ứng dụng tận dụng các đặc trưng của chồng giao thức qua một tập các giao diện được định nghĩa tốt Các ứng dụng bên ngoài có thể truy nhập trực tiếp các lớp Session, Transaction, Security, và Transport Các phần tiếp theo sẽ mô tả sơ qua các thành phần của kiển trúc.