đồ án công nghệ wifi offload cho các mạng vô tuyến di động

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC i THUT NG VIT TT v LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIFI VÀ VAI TRÒ CỦA WIFI OFFLOAD 3 1.1 Giới thiệu Wifi 3 1.1.1 Khái niệm Wifi 3 1.1.2 Quá trình phát triển Wifi 4 1.2 Các chuẩn IEEE 802.11 5 1.2.1 Chuẩn IEEE 802.11 gốc 6 1.2.1 Chuẩn IEEE 802.11 gốc 6 1.2.2 ChuẩnIEEE 802.11b 6 1.2.2 ChuẩnIEEE 802.11b 6 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.11a 6 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.11a 6 1.2.4 Chuẩn IEEE 802.11g 7 1.2.4 Chuẩn IEEE 802.11g 7 1.2.5 Chuẩn IEEE 802.11n 7 1.2.5 Chuẩn IEEE 802.11n 7 1.3 Các thành phần và kiến trúc của Wifi 8 1.3.1 Các thành phần và kiến trúc 8 1.3.2 Lớp vật lý 10 1.3.2.1 Kiến trúc 10 1.3.2.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 11 1.3.2.3 Định dạng khung vật lý 12 1.3.2.4 Thông số vật lý 12 1.3.3 Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) 14 1.3.4 Chức năng kết hợp phân phối 15 1.3.4.1 Cơ chế cảm nhận sóng mang 16 1.3.4.2 Khoảng liên khung 16 1.3.4.3 Thời gian backoff ngẫu nhiên 17 1.3.4.4 Thủ tục truy cập 18 1.4 Vai trò của Wifi Offload 22 CHƯƠNG II: KIN TRÚC GIẢI PHÁP WIFI OFFLOAD 24 2.1 Tổng quan về kiến trúc Wi-Fi Offload 24 2.2 Kiến trúc giải pháp IWLAN 25 2.2.1 Kiến trúc IWLAN cho điều khiển truy cập liên tục 26 2.2.1.1 Xác thực 29 2.2.1.2 Chính sách và điều khiển tính cước 34 2.2.2 Kiến trúc IWLAN cho di động liên tục 38 2.2.3 Ưu nhược điểm của kiến trúc giải pháp IWLAN 40 NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC 2.2.3.1 Ưu điểm 40 2.2.3.2 Nhược điểm 41 2.3 Kiến trúc giải pháp EPC 41 2.3.1 Mạng truy nhập IP Non-3GPP tin cậy 42 2.3.2 Mạng truy cập IP Non-3GPP không tin cậy 53 CHƯƠNG III MỘT SỐ GIẢI PHÁP WIFI OFFLOAD CỦA CÁC HÃNG CUNG CẤP THIT BỊ 55 3.1 Giải pháp Wifi Offload của BelAir Networks 55 3.1.1 Kiến trúc Belair Networks GigXone 55 3.1.2 Kiến trúc giảm tải dữ liệu Belair Networks 3G/LTE 56 Hình3.2: Kiến trúc Belair Networks \ 57 3.2 Giải pháp của Alcatel-Lucent 59 3.2.1 Cổng WLAN 7750 SR 60 3.2.2 Đường hầm ống mỏng và ống dày 61 3.2.3 Giảm tải tế bào qua truy cập WiFi 63 3.3 Giải pháp của INTELLINET 64 3.4 Giải pháp TTG (cổng kết cuối đường hầm) của Radisys 67 KT LUN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC HÌNH VẼ NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC BẢNG BIỂU NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THUT NG VIT TT THUT NG VIT TT 3GPP A Third Generation Partnership Project Hiệp hội nghiên cứu di động thế hệ thứ 3 AAA ANDSF ACK AP APN ATCA B BPSK BSS C CA CAPWAP CCK CG CoA CS CSMA CSMA/CD CTS CW D DCF DIFS Authentication, Authorization, and Accounting Access Network Discovery and Selection Function Acknowledge Access Point Access Point Name Advanced Telecommunications Computing Architecture Binary Phase Shift Keyin Base Station System Channel Aggregation Control and Provisioning of Wireless Access Point Complementary Coded Keying Control Gateway Care of Address Circuit Switch Carrier Sense Multiple Access Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect Clear to send Contention Window Distributed Coordination Function Distributed Coordinate Function Nhận thực, Ủy quyền và Thanh toán Chức năng lựa chọn và phát hiện mạng truy cập Báo nhận Điểm truy nhập Tên điểm truy cập Kiến trúc tính toán vễn thông tiên tiến Điều chế mã nhị phân Tập dịch vụ cơ bản Tập hợp kênh Điểm truy cập vô tuyến điều khiển và dự phòng Khóa mã bổ sung Cổng điều khiển Địa chỉ care-of Chuyển mạch kênh Đa truy cập cảm nhận sóng mang Đa truy cập cảm nhận sóng mang phát hiện xung đột Xóa để gửi Của sổ xung đột Chức năng kết hợp phân phối Khoảng liên khung DCF NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THUT NG VIT TT DSMIPv6 DS DSSS DTLS E EAP EAP AKA EAP SIM EAP-TLS EDCA EPC ePDG ERP ESS F FA FCC G GGSN GPRS GRE GSM GSMA GTP Interframe Space Dual-Stack Mobile IP Protocol Version 6 Distribution System Direct Sequence Spread Spectrum Datagram Transport Layer Security Extensible Authentication Protocol EAP method for UMTS Authentication and Key Agreement EAP method for GSM Subscriber Identity Module EAP-Transport Layer Security Enhanced Distributed Channel Access Evolved Packet Core Evolved Packet Data Gateway Extended Rate Phy Electronic Switching System Foreign Agent Federal Communications Commission Gateway GPRS Suppoort Node General Packet Radio Service Generic Routing Encapsulation Global System for Mobile Communication GSM Association GPRS Tunnelling Protocol Giao thức IP di động kiến trúc kép phiên bản 6 Hệ thống phân phối Trải phổ chuỗi trực tiếp Bảo mật lớp truyền tải gói dữ liệu Giao thức xác thực mở rộng EAP cho xác thực UMTS và thỏa thuận khóa EAP cho modul nhận dạng thuê bao GSM EAP cho bảo mật lớp truyền tải Truy cập kênh phân phối tiên tiến Lõi gói tiên tiến Cổng dữ liệu gói tiên tiến Tốc độ vật lý mở rộng Hệ thống chuyển mạch điện tử Đại diện tạm trú Ủy ban truyền thông liên bang Node hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung Bộ định tuyến dùng chung Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động Hiệp hội GSM Giao thức đường hầm GPRS NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THUT NG VIT TT GW H HA H-ANDSF HCCA HCF HetNet HLR HoA HSS HTTP I IEC IEEE IETF IFS IKE IMS IMSI IP IPsec ISDN ISI ISM ISP I-WLAN L LAN LTE Gateway Home Agent Home-ANDSF HCF Control Channel Access Hybrid Coordination Function Heterogeneous Network Home Location Registry Home Address Home Subscriber Server Hypertext Transfer Protocol International Electrotechnical Commission Institute of Electrical and Electronics Internet Engineering Task Force Interframe Spacing Internet Key Exchange IP Multimedia Subsystem Internationnal Mobile Subscriber Identity Internet Protocol Internet Protocol Security Integrated Service Digital Network InterSymbol Interference Industrial Scientific Medical Internet Service Provider Interworking Wireless LAN Local Area Network Long Term Evolution Cổng Đại diện thường trú ANDSF thường trú Truy cập kênh điều khiển HCF Chức năng kết hợp lai Mạng không đồng nhất Bộ ghi định vị thường trú Địa chỉ thường trú Server thuê bao thường trú Giao thức truyền tải siêu văn bản Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế Viện kỹ thuật điện và điện tử Tổ chức nhiệm vụ kỹ thuật Internet Khoảng liên khung Trao đổi khóa Internet Phân hệ đa phương tiện IP Nhận dạng thuê bao di động quốc tế Giao thức Internet Bảo mật IP Mạng số dịch vụ tích hợp Nhiễu ký tự Y tế khoa học công nghiệp Nhà cung cấp dịch vụ Internet Mạng LAN vô tuyến liên kết Mạng vùng nội hạt Tiến hóa lâu dài NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THUT NG VIT TT M MAC MAG MG MIP MMS MNO MPC MPDU MSISDN MVNO N NAI NAV O OFDM P PC PCC PCEP PCF PDA PDP PDG PDN GW PIFS PLCP PMD PMIP Media Access Control Mobile Access Gateway Management Group Mobile IP Protocol Multimedia Messaging Service Mobile Network Operator Mobile Packet Core MAC Protocol Data Unit Mobile Station ISDN Mobile Virtual Network Operator Network Access Identifier Network Allocation Vector Orthogonal Frequency Division Multiplexing Point Coordinator Policy and Charging Control Policy and Charging Enforcement function Point Coordination Function Personal Digital Assistant Packet Data Protocol Packet Data Gateway Packet Data Network Gateway PCF Interframe Space Physical Layer Convergence Procedure Physical Medium Dependent Proxy Mobile Internet Protocol Điều khiển truy cập môi trường Cổng truy cập di động Nhóm quản lý Giao thức IP di động Dịch vụ báo tin đa phương tiện Nhà khai thác mạng di động Lõi gói di động Khối số liệu giao thức MAC Trạm di động ISDN Điều hành mạng ảo di động Nhận dạng truy cập mạng Vector phân bổ mạng Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Bộ kết hợp điểm Điều khiển chính sách và tính cước Chức năng thực thi chính sách và tính cước Chức năng kết hợp điểm Hỗ trợ số cá nhân Giao thức dữ liệu gói Cổng dữ liệu gói Cổng mạng dữ liệu gói Khoảng liên khung PCF Lớp con thủ tục hội tụ lớp vật lý Lớp con phụ thuộc môi trường vật lý Giao thức Internet di động NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 viii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THUT NG VIT TT PoE PPDU Q QAM QoS R RAN RADIUS RF RTS S SAE SaMOG SAP SBC SeGW SGSN SIM SMS SON SSID SWM T TAL TCP TTG U UDP UE PLCP Protocol Data Unit Quadrature Amplitude Modulation Quality of Service Radio Access Network Remote Authentication Dial In User Service Radio Frequency Request to send System Architecture Evolution – core network for LTE S2a Mobility based on GPRS Tunneling Protocol Service Access Point Session Broder Controller Security Gateway Serving GPRS Support Node Subscriber Identity Module Short Message Servive Self Organizing Network (3GPP) Service Set Identifier Transparent Automatic Logon Transmission Control Protocol Tunnel Termination Gateway User Datagram Protocol User Equipment cấp phép Đơn vị dữ liệu giao thức PLCP Điều chế biên độ cầu phương Chất lượng dịch vụ Mạng truy cập vô tuyến Tính toán dịch vụ người sử dụng quay số xác thực từ xa Tần số vô tuyến Yêu cầu gửi Phát triển kiến trúc hệ thống- mạng lõi cho LTE S2a di động dựa trên giao thức đường hầm GPRS Điểm truy cập dịch vụ Bộ điều khiển biên phiên Cổng bảo mật Node hỗ trợ phục vụ GPRS Modul nhận dạng thuê bao Dịch vụ nhắn tin Mạng tự tổ chức (3GPP) Bộ mô tả tập dịch vụ Đăng nhập tự động trong suốt Giao thức điều khiển giao vận Cổng kết cuối đường hầm Giao thức gói dữ liệu người sử dụng Thiết bị di động NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THUT NG VIT TT UMTS W WAG WECA WFA WiFi WISPr WLAN Universal Mobile Telecommunications System WLAN Access Gateway Wireless Ethernet Compatibility Alliance WiFi Alliance Wireless Fidelity Wireless Internet Service Provider Roaming Wireless Local Area Network Hệ thống thông tin di động toàn cầu Cổng truy cập WLAN Liên minh tương thích Ethernet không dây Liên minh WiFi Chuyển vùng nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây Mạng cục bộ vô tuyến NGUYỄN THỊ NHUNG_D08VT2 x [...]... các máy khách dễ dàng và an toàn chuyển vùng giữa các giao di n 3G/4G và Wi-Fi AP trên cơ sở ứng dụng hoặc thậm chí trên mỗi luồng cơ sở để nâng cao chất lượng tổng thể của kinh nghiệm cho các khách hàng băng thông rộng di động Với mong muốn tìm hiểu phương pháp giảm tải lưu lượng cho mạng di động hiệu quả em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp của mình là Công nghệ Wifi Offload cho các mạng vô tuyến di. .. bao di động (không có modul nhận dạng thuê bao [SIM]) • Dung lượng phổ tần khả dụng toàn cầu • Các tiêu chuẩn khả dụng đối với việc tích hợp vào các mạng lõi di động Hiện nay các nhà khai thác di động đã giới thiệu và bắt đầu thực hiện chiến lược giảm tải dữ liệu di động Nói cách khác, họ sẽ phải tìm ra các công nghệ bổ sung để cung cấp lượng lớn dữ liệu cho các mạng 3G/4G WiFi được xem như là công nghệ. .. dụng dữ liệu di động là hạn chế, và giải pháp để tăng tổng dung lượng mạng di động là tăng tỷ lệ sóng mang trên nhiễu trong khi giảm kích thước tế bào và triển khai các công nghệ tế bào nhỏ Các tế bào này được đặc trưng bằng cách chuyển lưu lượng lớn dữ liệu trên một khoảng cách rất ngắn NGUYỄN THỊ NHUNG _D08VT2 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIFI VÀ VAI TRÒ CỦA WIFI OFFLOAD Phương... quản lý mạng lưới của mình một cách hiệu quả nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng Sự phát triển công nghệ của các mạng truy cập vô tuyến bị giới hạn bởi các định luật vật lý, và sự tăng trưởng đáng kể về hiệu quả trong tần số vô tuyến (RF) hiệu quả có thể không còn được như mong đợi Truy cập vô tuyến dựa trên công nghệ mới như LTE đang đạt đến giới hạn của định luật Shannon, phổ tần khả dụng cho các. .. toán chung, điều khiển truy cập, tính cước và truy cập tới các dịch vụ PS TS 23.327: Kịch bản 4 và 5 – Các dịch vụ liên tục – Trường hợp vô tuyến đơn và di động TS 23.261: Kịch bản 4 và 5 – Các dịch vụ liên tục – Trường hợp vô tuyến kép và luồng di động Ý tưởng cơ bản của kiến trúc I-WLAN là thiết lập một đường hầm được điều khiển giữa các thiết bị di động và cơ sở hạ tầng của nhà khai thác mạng di động. .. cổng Cơ sở hạ tầng mạng WiFi để giảm tải dữ liệu di động bao gồm ba phần: • Mạng truy cập vô tuyến WiFi (WiFi RAN) • Cổng truy cập WiFi (WAG) và hệ thống back-end WiFi • Các phần tử tích hợp lõi gói (nhiều lựa chọn) NGUYỄN THỊ NHUNG _D08VT2 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương II KIẾN TRÚC GIẢI PHÁP WIFI OFFLAOD Tổ chức nhiệm vụ WLAN của GSMA đã hoàn thành nghiên cứu một cách toàn di n và xác định sự... mặt với các nhà khai thác di động là sự khả dụng và khả năng của phổ tần 3G/4G được cấp phép để đáp ứng nhu cầu băng rộng di động đang phát triển Triển khai các tế bào nhỏ và các công nghệ đầu vô tuyến từ xa (remote radio head technologies) sẽ giúp làm giảm bớt tắc nghẽn băng thông, nhưng các giải pháp hiệu quả chi phí dung lượng cao vẫn còn cần thiết để bổ sung cho các kiến trúc truy cập di động thế... bởi công nghệ 802.11n WiFi, chi phí tương đối thấp của 802.11n WiFi AP, và áp dụng rộng rãi của khách hàng 802.11a/b/g/n trong điện tử tiêu dùng, sử dụng miễn phí WiFi 802.11n đã nổi lên như là công nghệ lý tưởng để tăng dung lượng băng thông rộng di động và để phục vụ như là một mở rộng của mạng truy nhập vô tuyến của nhà điều hành di động Tiêu chuẩn công nghiệp như 802.11u, Hotspot 2.0, và EAP-SIM cho. .. có hạn, nên đồ án của em chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự thông cảm và ý kiến đóng góp của quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2012 Sinh viên Nguyễn Thị Nhung NGUYỄN THỊ NHUNG _D08VT2 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIFI VÀ VAI TRÒ CỦA WIFI OFFLOAD CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIFI VÀ VAI TRÒ CỦA WIFI OFFLOAD 1.1... WiFi 1.1.1 Khái niệm WiFi WiFi - Wireless Fidelity là tên gọi mà các nhà sản xuất đặt cho một chuẩn kết nối không dây (IEEE 802.11), công nghệ sử dụng sóng radio để thiết lập hệ thống kết nối mạng không dây Đây là công nghệ mạng được thương mại hóa tiên tiến nhất thế giới hiện nay Công nghệ này hoạt động trong dải tần số ISM, cụ thể hơn trong băng tần 2.4GHz và trong băng tần 5GHz Lợi thế lớn của các . Wifi Offload cho các mạng vô tuyến di động. Nội dung đồ án của em gồm ba chương chính: Chương I: Tổng quan công nghệ Wifi và vai trò của Wifi Offload Chương II: Kiến trúc giải pháp Wifi Offload Chương. nghiệm cho các khách hàng băng thông rộng di động. Với mong muốn tìm hiểu phương pháp giảm tải lưu lượng cho mạng di động hiệu quả em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp của mình là Công nghệ Wifi Offload. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương I. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIFI VÀ VAI TRÒ CỦA WIFI OFFLOAD CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIFI VÀ VAI TRÒ CỦA WIFI OFFLOAD 1.1 Giới thiệu WiFi 1.1.1 Khái niệm WiFi WiFi