CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô Trường Đại học TƠN ĐỨC THẮNG nói chung thầy Khoa Điện – Điện Tử, Bộ môn Điện Tử - Viễn Thơng nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt năm học vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Ngơ Thế Anh - tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo hướng dẫn em suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Được bảo thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu Đây điều cần thiết cho em q trình làm việc, cơng tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn lớp động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2014 Tác giả Nguyễn Thị Thúy Hằng ii CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học ThS Ngô Thế Anh Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tơn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2014 Tác giả Nguyễn Thị Thúy Hằng iii iv v vi MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC vii CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ UMTS 1.1 Lịch sử UMTS 1.2 Kiến trúc phiên UMTS 1.2.1 Kiến trúc UMTS phiên R3 1.2.2 Kiến trúc UMTS phiên R4 1.3 Các công nghệ truy nhập UMTS 10 1.4 Quản lý tài nguyên vô tuyến UMTS 11 1.5 Chuyển giao UMTS 12 1.6 Điều khiển công suất UMTS 13 1.7 Kết luận 14 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ WLAN 15 2.1 Quá trình phát triển WLAN 15 2.2 Phân loại mạng WLAN 15 2.3 Các mơ hình WLAN 16 2.3.1 Mơ hình WLAN độc lập 16 2.3.2 Mơ hình mạng WLAN phụ thuộc 16 2.3.3 Mơ hình mạng WLAN mở rộng 17 2.4 Chuẩn 802.11 mạng WLAN 17 2.5 Những ưu điểm hạn chế mạng WLAN 19 vii 2.5.1 Ƣu điểm WLAN 19 2.5.2 Hạn chế WLAN 20 2.6 Kết luận 20 CHƢƠNG KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN 22 3.1 Mạng tích hợp UMTS-WLAN 22 3.2 Chuyển giao UMTS & WLAN 23 3.2.1 Cách thức chuyển giao 23 3.2.1 Đặc tính chuyển giao 24 3.3 So sánh chuyển giao ngang chuyển giao dọc 24 3.3.1 Chuyển giao ngang HHO (Horizontal Handover) 24 3.3.2 Chuyển giao dọc VHO (Vertical Handover) 24 3.4 3.4.1 3.3 Kỹ thuật chuyển giao dọc UMTS WLAN 26 Giao thức Mobile IP 28 Kết luận 36 CHƢƠNG MÔ PHỎNG CHUYỂN GIAO GIỮA UMTS VÀ WLAN 38 4.1 Giới thiệu phần mềm mô OPNET 38 4.2 Mô chuyển giao dọc mạng tích hợp UMTS & WLAN sử dụng giao thức MIPV4 41 4.2.1 Môi trƣờng mô 41 4.2.2 Kết mô 46 4.3 Mô chuyển giao dọc mạng tích hợp UMTS & WLAN sử dụng giao thức MIPV6 50 4.3.1 Môi trƣờng mô 50 4.3.2 Kết mô giao thức Mobile IPV6 58 4.4 So sánh kết mô giao thức MIPV4 & MIPV6 61 viii 4.4 Kết luận 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lịch trình nghiên cứu 3GPP Hình 1.2 Kiến trúc mạng UMTS phiên R3 Hình 1.4 Kiến trúc mạng UMTS R4 Hình 1.4 Kiến trúc mạng R4 Hình 1.5 Kiến trúc UMTS phiên R5, R6 Hình 1.6 Quá trình chuyển giao cứng chuyển giao mềm 12 Hình 1.7 Quá trình chuyển giao mềm 13 Hình 2.1 Quá trình phát triển mạng WLAN 15 Hình 2.2 Mơ hình WLAN độc lập 16 Hình 2.3 Mơ hình WLAN phụ thuộc 16 Hình 2.4 Mơ hình WLAN mở rộng 17 Hình 3.1 Mơ hình tích hợp lỏng (Loose – Coupling) 22 Hình 3.2 Mơ hình tích hợp chặt (Tight – Coupling) 23 Hình 3.3 Quá trình chuyển giao ngang 25 Hình 3.4 Quá trình chuyển giao dọc 25 Hình 3.5 Quá Trình chuyển giao dọc UMTS - WLAN 27 Hình 3.6 Q trình chuyển thơng tin đăng ký 30 Hình 3.7 Q trình chuyển tiếp gói 31 Hình 3.8 Nguyên lý hoạt động giao thức Mobile IPv6 33 x Hình 4.1 Một mơ hình mạng cửa sổ Project Editor 39 Hình 4.2 Môi trƣờng mô Mobile IPV4 41 Hình 4.3 Quá trình trao đổi thơng tin từ Server – HA– MN 42 Hình 4.4 Q trình trao đổi thơng tin từ MN – HA – Server 43 Hình 4.5 Định tuyến tam giác MN nằm phủ sóng FA_1 44 Hình 4.6 Quá trình trao đổi từ MN – FA_1 – FTP Server 44 Hình 4.7 Quá trình định tuyến tam giác từ Server – HA – FA_2 – MN 45 Hình 4.8 Q trình trao đổi thơng tin từ MN – FA_2 – FTP Server 46 Hình 4.9 Lƣu lƣợng FTP Server gửi (packets/sec) 46 Hình 4.10 Lƣu lƣợng đƣờng hầm HA gửi 47 Hình 4.11 Lƣu lƣợng đƣờng hầm FA_1 nhận từ HA 47 Hình 4.12 Lƣu lƣợng đƣờng hầm FA_2 nhận từ HA 48 Hình 4.13 Lƣu lƣợng nút di động nhận từ FTP Server (packets/sec) 48 Hình 4.14 Lƣu lƣợng nhận đƣợc MN di chuyển với vận tốc 1m/s 49 Hình 4.15 Lƣu lƣợng nhận đƣợc MN di chuyển với vận tốc 10m/s 49 Hình 4.16 Lƣu lƣợng nhận đƣợc MN di chuyển với vận tốc 20m/s 50 Hình 4.17 Mơi trƣờng mơ Mobile IPV6 51 Hình 4.18 Q trình trao đổi thơng tin từ Server FTP – Internet – HA – MN 52 Hình 4.19 Quá trình trao đổi thông tin từ MN – HA – Internet – Server FTP 53 Hình 4.20 Quá trình trao đổi thông tin từ Server – FA_1 – MN giai đoạn đầu 54 Hình 4.21 Quá trình trao đổi thơng tin từ MN – FA_1 – Internet – FTP Server 55 Hình 4.22 Q trình trao đổi thơng tin giai đoạn sau từ FTP Server – Internet – FA_1 – MN 56 Hình 4.23 Quá trình trao đổi thông tin ngƣợc lại giai đoạn sau từ MN – FA_1 – Internet – Server FTP 57 xi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 53/67 Hình 4.19 Q trình trao đổi thơng tin từ MN – HA – Internet – Server FTP KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 54/67 4.3.1.2 Mobile Node nằm vùng phủ sóng FA_1 Hình 4.20 Q trình trao đổi thơng tin từ Server – FA_1 – MN giai đoạn đầu Khi Mobile chuyển sang vùng phủ sóng FA _1, ban đầu thơng tin định tuyến tam giác sau: FPT Server – Internet –HA – Internet – FA_1 – MN minh họa Hình 4.20 Lúc này, trình trao đổi thơng tin ngược lại định tuyến sau : MN – FA_1 – Internet – FTP Server minh họa Hình 4.21 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 55/67 Hình 4.21 Q trình trao đổi thơng tin từ MN – FA_1 – Internet – FTP Server KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 56/67 Hình 4.22 Quá trình trao đổi thông tin giai đoạn sau từ FTP Server – Internet – FA_1 – MN Quá trình trao đổi thông tin sử dụng giao thức Mobile IPV6 giai đoạn sau định tuyến sau: FTP Server – Internet – FA_1 – MN minh họa Hình 4.22 Q trình trao đổi thơng tin ngược lại định tuyến sau: MN – FA_1 – Internet – Server FTP minh họa Hình 4.23 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 57/67 Hình 4.23 Q trình trao đổi thơng tin ngƣợc lại giai đoạn sau từ MN – FA_1 – Internet – Server FTP Q trình trao đổi thơng tin MN di chuyển vào vùng phủ sóng FA_2 định tuyến tương tự FA_1 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 58/67 4.3.2 Kết mơ giao thức Mobile IPV6 Hình 4.24 Lƣu lƣợng Server gửi (packets/sec) Hình 4.25 Lƣu lƣợng đƣờng hầm HA gửi (packets/sec) KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 59/67 Hình 4.26 Quá trình tối ƣu hóa đƣờng trao đổi liệu Mobile IPV6 Hình 4.27 Lƣu lƣợng MN nhận đƣợc Mobile IPV6 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 60/67 Trong giao thức Mobile IPV6 định tuyến tối ưu hóa đường đi, điều làm cho độ trễ việc trao đổi thông tin từ Server đến MN thấp đảm bảo chất lượng thông tin minh họa Hình 4.27 So sánh lưu lượng nhận thay đổi vận tốc MN trường hợp: vận tốc 5m/s, vận tốc xe máy 10m/s vận tốc xe 20m/s Hình 4.28 Lƣu lƣợng nhận đƣợc MN di chuyển với vận tốc 5m/s Hình 4.29 Lƣu lƣợng nhận đƣợc MN di chuyển với vận tốc 10m/s KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 61/67 Hình 4.30 Lƣu lƣợng nhận đƣợc MN di chuyển với vận tốc 20m/s Từ hình ta nhận thấy vận tốc MN tăng lưu lượng nhận giảm ngược lại Như vận tốc MN tỉ lệ nghịch với lưu lượng nhận 4.4 So sánh kết mơ giao thức MIPV4 & MIPV6 Hình 4.31 So sánh trình nhận lƣu lƣợng Packets/sec Mobile IPB4& Mobile IPV6 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 62/67 Hình 4.32 So sánh thời gian đáp ứng tức thời Mobile IPV4 & Mobile IPV6 Theo kết mơ Hình 4.31 4.32 ta nhận thấy giao thức Mobile IPV6 gói tin gửi đến MN định tuyến tối ưu hóa đường Trong Mobile IPV6 khơng cịn định tuyến tam giác nữa, gói tin truyền đến MN khơng cịn dùng phương pháp đóng gói IP – Trong – IP Vì lưu lượng đường hầm thời gian trễ q trình trao đổi thơng tin từ Server node trao đổi đến MN giao thức Mobile IPV6 thấp so với giao thức Mobile IPV4 Trong mạng tích hợp UMTS & WLAN, việc sử dụng giao thức Mobile IPV6 hỗ trợ chuyển giao liên mạng có nhiều lợi nhiều so với giao thức Mobile IPV4 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63/67 Hình 4.33 So sánh độ trễ từ HA – Internet giao thức Mobile IPV4 & Mobile IPV6 Hình 4.34 So sánh độ trễ từ Internet – FA_2 giao thức Mobile IPV4 & Mobile IPV6 Theo kết mơ Hình 4.33 4.34 ta thấy độ trễ gói tin từ Internet đến HA từ Internet đến FA giao thức Mobile KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64/67 IPV6 thấp so với giao thức Mobile IPV4, chất lượng q trình trao đổi thơng tin sử dụng giao thức Mobile IPV6 mạng tích hợp UMTS & WLAN tốt 4.4 Kết luận Tóm lại, giao thức Mobile IPV6 chứa nhiều ưu điểm giao thức Mobile IPV4 Vì Mobile IPV6 định tuyến tối ưu nên ban đầu có trễ truyền cao nhiều thời gian đăng ký địa CoA sau đăng ký kết thúc thời gian trễ thấp độ tin cậy cao Mobile IPV4 Trong chương mô rõ ưu điểm Mobile IPV6 so với Mobile IPV4 điển hình tốc độ thông tin, độ trễ, khả tối ưu hóa đường điều khiển lưu lượng Vì giao thức Mobile IPV4 sử dụng giao thức đường hầm nên giao thức nhiều thời gian trễ truyền nhược điểm bật Mobile IPV4 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65/67 KẾT LUẬN Tóm lại, sau thời gian thực nhiệm vụ tốt nghiệp, luận văn “Kỹ thuật chuyển giao dọc UMTS WLAN” hoàn thành thời hạn Nội dung luận văn thể nhiệm vụ đặt thiết kế tốt nghiệp Về mặt lý thuyết chương đầu, luận văn trình bày nội dung bao gồm: tổng quan UMTS, tổng quan WLAN, lý thuyết kỹ thuật chuyển giao dọc UMTS WLAN Các nội dung mô Chương trình bày kỹ thuật chuyển giao dọc UMTS WLAN dùng giao thức Mobile IPV4 Mobile IPV6 Các phân tích kết mơ so sánh hoạt động giao thức Mobile IPV4 Mobile IPV6, giao thức chứa ưu nhược điểm riêng chúng mục đích cuối làm cho q trình chuyển giao dọc mạng tích hợp UMTS & WLAN nói riêng mạng tích hợp nói chung diễn cách liên tục với độ trễ thấp, chất lượng dịch vụ chấp nhận đẩm bảo an toàn thông tin cho người sử dụng Giao thức Mobile IPV4 đời sớm dựa tảng IPV4 giao thức đơn giản với số thay đổi nút di động, thiết bị chủ thiết bị khách hoạt động sở mạng tại, đồng thời tương thích với hầu hết ứng dụng có Mobile IPV4 có độ trễ lớn, tính bảo mật Giao thức Mobile IPV6 đời khắc phục nhược điểm Mobile IPV4 Mobile IPV6 dựa IPV6 IPV6 thiết kế để có tính hỗ trợ Mobile IP Để dùng Mobile IPV6 cần thay đổi nút di động, thiết bị chủ node trao đổi Nhược điểm Mobile IPV6 có số lượng tin trao đổi chuyển giao nhiều nên Mobile IPV6 không dùng chuyển giao khu vực nhỏ với tần suất chuyển giao lớn KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 66/67 Tóm lại, mạng tích hợp UMTS WLAN đời giải vấn đề cước phí cho người sử dụng, giúp người sử dụng tiết kiệm chi phí sử dụng dịch vụ Hiện vấn đề cước phí 3G đắt, truy nhập Wifi rẻ nhiều nên việc tích hợp UMTS WLAN cần thiết Kỹ thuật chuyển giao UMTS WLAN khơng thực hóa việc giảm cước cho người sử dụng dịch vụ di động, mà thúc đẩy phát triển hệ thống di động số lượng thuê bao cho hệ thông KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 67/67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách [1] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2001), Thông tin di động hệ thứ 3, Nhà Xuất Bưu điện [2] TS Nguyễn Xuân Dũng (2008), Xây dựng hệ thống phần mềm đánh giá nâng cao chất lượng chuyển giao dọc 3G WLAN, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng [3] ThS Lê Quỳnh Hoa (2010), Nghiên cứu tối ưu hóa việc chuyển giao dọc mơi trường không dây di động khác nhau, Trường Đại học Công nghệ [4] Lưu Thanh Huy (2014), Kỹ thuật chuyển giao dọc UMTS WLAN, Luận văn Thạc sĩ ,Trường Đại học Giao thông vận tải [5] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2001), Thông tin di động hệ thứ 3, Nhà Xuất Bản Bưu Điện Tài liệu trực tuyến [6] Nghiên cứu ứng dụng mô Opnet – Trang vntelecom.org [7] http://www.gsma.com/aboutus/history [8] http://congnghe.nld.com.vn/cong-nghe-moi/chuan-wi-fi-80211ac-mot-so-thongtin-co-ban-20130624022642527.htm [9] https://sites.google.com/site/minhdat229/home/khoa-hoc/tuong-lai-cua-wi-fi-sera-sao-802-11ac-wave-2-802-11ax-va-hon-the-nua KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG ... đề liên quan mật thi? ??t RRM 3.2.1 Đặc tính chuyển giao Trong suốt q trình liên lạc, thi? ??t bị người dùng đo lượng thu từ BS nối kết BS xung quanh mạng tích hợp Thi? ??t bị đầu cuối ( thi? ??t bị di động... tích hợp mà cho chất lượng đường truyền tốt để thi? ??t bị đầu cuối kết nối vào Thi? ??t bị người dùng thi? ??t lập nối kết với trạm tài nguyên dành riêng cho thi? ??t bị người dùng trạm cũ giải phóng Q trình... trường hợp địa nhờ gửi địa thi? ??t bị khách MN gửi yêu cầu đăng ký tới thi? ??t bị khách (a).Trong địa nhờ gửi mà MN yêu cầu xác định qua thông tin quảng bá thi? ??t bị khách Thi? ??t bị khách kiểm tra tính