Tài liệu Mobile Wireless Network chương 2

1 MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNGMẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG (Mobile & Wireless Network)(Mobile & Wireless Network) CHƯƠNG 2CHƯƠNG 2 Ả Ý ỘẢ Ý Ộ QU Ả N L Ý DI Đ Ộ NGQU Ả N L Ý DI Đ Ộ NG (MOBILITY MANAGEMENT)(MOBILITY MANAGEMENT) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 1 Department of Computer System & Data Communication Nguyễn Hoàng Việt  Tổng quan Hdff NỘI DUNGNỘI DUNG  H an d o ff  Roaming  Quản lý roaming dưới SS7  Quản lý roaming cho CT2  Tru y ền nối kết vô tu y ến College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 2 y y  Tống kết 2 TỔNG QUAN (1)TỔNG QUAN (1) Quảnlýdiđộng Quản lý di động (Mobility Management):  M ột trong những chức năng chính củacácmạng GSM và UMTS  Theo dõi vị trí của thuê bao (subscriber)  Cho phép các cuộcgọi, SMS và các dịch vụ khác College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 3 SMS và các dịch vụ khác trên điệnthoaidiđộng có thể phân phát đến thuê bao TỔNG QUAN (2)TỔNG QUAN (2)  Các giao thức cho quản lý di động:  Mobile IP  Mobile IP  EIA/TIA Interim Standard 41 (IS-41 or ANSI-41)  Global System for Mobile Communications (GSM) Mobile Application Part (MAP)  Các vấn đề cho quản lý di động:  Định vị người dùng (Locating the user)  Chu y ển tiế p ( Handoff ) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 4 y p( )  Chuyển vùng (Roaming) 3  Theo vết người dùng liên tục  Bắt đầu tìm kiếmtừ nơi nhìn thấylần sau cùng và mở rộng ĐịnhĐịnh vịvị ngườingười dùngdùng  Bắt đầu tìm kiếm từ nơi nhìn thấy lần sau cùng và mở rộng tìm kiếm  Phỏng đoán vị trí, dựa vào:  Mẫu di chuyển thường xuyên (thói quen)  Lịch biểu cá nhân (nếu người dùng cho phép truy cập)  Người dùng thông báo vị trí của họ, dựa vào: Lị hbiể ờidù ( íd thô bá h hệ thố ỗi 1 hút ) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication  Lị c h biể u ngư ời dù ng ( v í d ụ thô ng bá o c h o hệ thố ng m ỗi 1 p hút , … )  Người dùng lắng nghe sự kiện sau đó kiểm tra và thông báo vị trí  Người dùng thông báo vị trí cho đại lý/người trung gian 5  Handoff là quá trình xuất hiện khi mobile di chuyển từ một BS/AP này sang một BS/AP khác (trong cùng PCS) ChuyểnChuyểntiếptiếp (Handoff)(Handoff) KháiKhái niệmniệm  Handoff (North America) = Handover (Europe) Dạng Handoff Giảithích Soft handoff Giữ vài đường đigiữa mobile và mộtsố BS Mobile có thể liên lạcvớicả hai BS cũ và mới Hard handoff Mobile chỉ có thể liên lạcvớihoặc BS này hoăc BS khác Seamless handoff Nếucả người dùng và các ứng dụng đang chạy đều không thông báo vể handoff (bao gồmcả smooth và fast handoff) Glitchless handoff Các delay do handoff đượcloạitrừ khỏi data stream College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 6 Smooth handoff Lưu thông của mobile khi di di chuyểntừ BS này sang BS khác đượclưutrữ lại và được phân phối cho BS mới Fast handoff Chỉ có mộtthờigianngắtngắngiữaviệcngắtvàtạonốikếtvới BS cũ và mới Vertical handoff Khi cell mớilớnhơn cell hiệntại Horizontal handoff Khi cell mớitương tự cell hiệntại 4  Tác động ít nhất đếnlưu thông –thựchiện handoff đúng thời điểm  Chịu lỗi/Thích ứng với tắt nghẽn và khả năng – các cell mới và cũ có Handoff (2)Handoff (2) MụcMụctiêutiêu củacủa HandoffHandoff  Chịu lỗi/Thích ứng với tắt nghẽn và khả năng các cell mới và cũ có thể khác nhau về mức độ sử dụng, băng thông sẵn dùng Î handoff phải quan tâm đến điều này  Hiệusuất - handoff phải đạt đượccảithiệnhiệusuất(lưu thông, tiêu thụ năng lượng) Î bản thân handoff phảitốithiểu hoá việctiêuthụ năng lượng củanó  Cảithiệntínhsẵn dùng - handoff phải đạtkếtquả trong việcdùngBS (băng thông cao hơn, giá thấp, độ trễ thấp, … ) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication (băng thông cao hơn, giá thấp, độ trễ thấp, … )  Tối ưu hoá phầnlớnhệ thống - Mobile phảicókhả năng dùng tập hợptối đa các BS (bao gồm chuyển đổi code, biến điệu, module vô tuyến, …) để đạtviệctối ưuphầnlớnhệ thống, hơnlàchỉ tối ưutrong mộthệ thống đơn độc 7 Handoff (3)Handoff (3) KhiKhi nàonào thựcthựchiệnhiện quyếtquyết địnhđịnh chuyểnchuyểntiếptiếp??  Bằng cách tìm kiếm một BS mới trước khi cần nó, sẽ có thờigianđể thựchiện quyết định (trong khi vẫncònnốikết) thời gian để thực hiện quyết định (trong khi vẫn còn nối kết) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 8 TL - Threshold for Looking around TH - threshold for Handoff 5  Network Controlled Handoff (NCHO) – mạng thựchiện quyết định Handoff (4)Handoff (4) Ai Ai thưcthưchiệnhiện quyếtquyết địnhđịnh chuyểnchuyểntiếptiếp?? quyết định  Được dùng trong CT-2 Plus và AMPS  Mobile Assisted Handoff (MAHO) - mobile cung cấpdữ liệumàmạng dùng để thựchiện quyết định  Được dùng trong GSM và IS-95 CDMA  Mobile Controlled Handoff (MCHO) - mobile tự quyết định Đ dù t DECT PACS Mbil IP College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication  Đ ược dù ng t rong DECT , PACS , M o bil e IP  forward handoff - mobile khởi động chuyểntiếpvàgởiyêucầu đến BS mới  backward handoff - mobile khởi động chuyểntiếpvàgởiyêucầu đến BS cũ 9  Khi 2 cell trong cùng MSC, mobile báo hiệunósẽ thay đổicellvànhậndạng mộtcellmới  MSC thiết đặt các tài nguyên phù hợp trong cell mới, sau đó phân phốilưu thông cho cell mới của mobile (giả sử đang dùng sơ đồ MCHO) Handoff (5)Handoff (5) InterInter BS Handoff (1)BS Handoff (1) mới của mobile (giả sử đang dùng sơ đồ MCHO) BS 2 BS 2 BS 2 BS 2 BS 1 BS 1 BS 1 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 10 1. Mobile đang dùng BS 1 , các lưu thông qua một kênh (A) giữa MSC (qua BSC) và BS 1 ; Mobile báo hiệu cho BS 2 về ý định chuyển tiếp (qua một kênh rỗi B) 2. MSC tạo một cầu nối (C) và lưu thông bây giờ được gởi qua cả hai kênh (A) và (D) 3. Mobile đã chuyển sang BS 2 , nó báo hiệu (qua E) rằng nó đã sẵn sàng dùng kênh D 4. MSC xoá cầu nối C và giải phóng kênh A, mobile bây giờ chỉ dùng kênh D 6  Cách nào giải quyếtvấn đề thiếu tài nguyên tạicellmới?  Nonprioritized scheme (chuyểntiếp đượcxử lý như call mới) Handoff (6)Handoff (6) InterInter BS Handoff (2)BS Handoff (2)  Khi chuyểntiếpbị nghẽn, dùng tiếp kênh hiệntại đếnkhi:  cuộcgọi không tiếptục (over)  nốikếtbị lỗi(hoặcbị bắtbuộcchấmdứt)  Reserved channel scheme  Dành riêng vài kênh trong mỗi BS dùng cho handoff  Queuing priority scheme  Khai thác cell p hủ lắ p ( đư ợ c gọ i là “vùn g chu y ểntiế p ”nếucó ) để l ập hàn g College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication p p ( ợ gọ g y p ) ập g đợi cho các mobile đang chờ chuyểntiếp  Subrating scheme  Giáng cấpmột call trong cell mới, chia tài nguyên vớicallđang chuyểntiếp (Î call đang chuyểntiếpcũng bị giáng cấp).  Giáng cấpthường bao gồmviệc thay đổitừ full-rate đến half-rate CODEC 11  Khi 2 cell nốikếtvới 2 MSC khác nhau chuyểntiếpsẽ phứctạphơn Handoff (7)Handoff (7) InterInter System Handoff (1)System Handoff (1) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 12 Handoffs between two MSCs 7 Handoff (7)Handoff (7) InterInter System Handoff (2)System Handoff (2) 1. MSC A yêu cầu MSC B đo lường handoff Î MSC B h ứ iê h hdff 2. MSC A kiểm tra: mobile đãtạo ra quá nhiều handoff hoặc “inter system trunks” không sẵn dùng. Đúng MSC A thoát khỏi thủ tục c h ọn ứ ng v iê nc h o h an d o ff Î Giả sử BS2 được tìm thấy Î MSC B trả về cho MSC A thông tin về chấtlượng tín hiệu và các thông tin khác. College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication  Đúng , MSC A thoát khỏi thủ tục .  Ngượclại, MSC A yêu cầu MSC B thiết đặtmột voice channel (VC).  Giả sử có VC trên BS2 Î MSC B yêu cầuMSC A khởi động radio link transfer. 3. MSC A gởi cho mobile lệnh handoff Î Mobile đồng bộ với BS2  Sau khi mobile nốikếtvới BS2, MSC B thông báo với MSC A là handoff thành công  MSC A nốikết (trunk) với MSC B và hoàn thành handoff 13  Chú ý là call luôn đi qua một Handoff (8)Handoff (8) InterInter System Handoff (3)System Handoff (3) luôn đi qua một Anchor MSC (MSC 1 )bởivì phone nốivới PSTN không di chuyển  Cầnphảitối thiểuhoáđườn g College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication g đivìchuỗicác trunk có thể kéo dài 14 Handoffs between multiple MSCs 8  Tuỳ chọn Simultaneous Binding trong Mobile IPv4 cho phép mobile tạo một liên kết giữa BS mới và BS cũ (Home Handoff (9)Handoff (9) Fast Mobile IPv4 handoffFast Mobile IPv4 handoff phép mobile tạo một liên kết giữa BS mới và BS cũ (Home Agent).  BS cũ sẽ saochéptấtcả các packet gởitớimobiletrong lúc handoff và chuyển chúng cho cả BS cũ và mới Î mobile thựchiện handoff bằng cách đơngiảnlàcấuhìnhlạigiao diệncủanó Î Thời g ian n g ắtrấtn g ắn ( < 10ms ) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication g g g ( )  Khi mobile kếtnốivậtlývớimạng mới, nó sẽ nhìn thấycác packets gởi cho nó đã đếnsẵnnơi đó 15 Handoff (10)Handoff (10) Thời gian của Mobile IPv4 handoffThời gian của Mobile IPv4 handoff College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 16 9  Roaming xuấthiệnkhimộtusercủaPCSnàydùngdịch vụ củamột PCS khác ChuyểnChuyển vùngvùng (Roaming)(Roaming) KháiKhái niệmniệm  Thường dựatrên“thoả thuận roaming” giữacácngười điềuhành tổng đài (operator) củacáchệ thống liên quan  Ví dụ operator chủ cùa user thoả thuậntrả tiền cho operator củacáchệ thống khác để thựchiệnlưu thông củangười dùng di động  Thoả thuậnthường dựa trên thuê bao (subscriber), không dựatrênthiết bị nên user có thể thay đổithiếtbị truy cập  Roamin g có th ể cần p hảithựchiệnnhậndạn g và cấ p q u y ền College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication g p g p qy để truy cậpvàoPCSmới Î Database di động củaPCSchủ phải đượccậpnhật để phản ánh sự hiệndiệncủa user trên PCS khác Î bảo đảmviệc forward/redirect thông tin cho user và cũng làm cơ sở cho việc tính phí 17 Khi mobile di h ể Roaming (2)Roaming (2) User roamingUser roaming di c h uy ể n đếnPCS 2 , local VLR đượccập nhật, HLR đượccập nhât, và former VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication cũng được cậpnhật. 18 Mobile roams from PCS1 to PCS2 10 Roaming (3)Roaming (3) Roaming ManagementRoaming Management  Gồm2phần:  Registration (location update) – quá trình MS thông báo cho hệ  Registration (location update) quá trình MS thông báo cho hệ thống vị trí hiệntạicủanó  Call Delivery – quá trình định vị user để phân phốicuộcgọi  EIA/TIA IS-41 (ANSI-41) và GSM MAP định nghĩachiến lược2mức, sử dụng dữ liệu2lớp:  Home Location Register (HLR) – ghi nhận các thông tin chính của thuê bao tạihệ thống chủ củangười dùng College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19  Visitor Location Register (VLR) – mộtmẩutintạmtạihệ thống đang viếng thăm Roaming (4)Roaming (4) VíVí dụdụ vềvề roamingroaming Mobile roams from PCS 1 to PCS 2 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 20 1. Khi user (và MS) đến Stockholm, MS này phải đăng ký (register) với VLR của PCS 2 . 2. VLR củaPCS 2 thông báo đếnHLRcủausertại Kiruna về vị trí hiệntạicủa user (ví dụ HLR sẽ chỉđến VLR trong PCS 2 ). HLR gởi profile củauserđếnVLRcủaPCS 2 . 3. VLR của PCS 2 thông báo cho mobile (MS) rằng nó đã đăng ký thành công. 4. HLR thông báo cho VLR của PCS 1 để xoá mục từ của nó tương ứng với user. [...]... MSC PCN (PCS Network) Interconnection between Mobile communications network and PSTN College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 24 12 Quản lý Roaming dưới SS7 (4) Registration Mobile di chuyển từ VLR1 đến VLR2 1 MSC2 gởi yêu cầu registration tới VLR của nó thông qua STP2 2 VLR2 gởi thông điệp registration tới HLR4 (HLR của mobile) VLR2 có thể không... thông Cache Scheme Cache entry bao gồm 2 trường: MIN của mobile và địa chỉ VLR đang viếng thăm hiện tại của mobile College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 32 16 Quản lý Roaming dưới SS7 ( 12) Call Delivery (2) Call Delivery through SS7 Khi có một cuộc gọi hướng đến mobile, SSP sẽ kiểm tra cache entry của mobile: Cache entry không tồn tại: xử... tuyến Các trường hợp truyền nối kết Intracell handoff Giữa 2 khe thời gian hoặc kênh trong cùng BS Intercell handoff (Inter-BS handoff) Giữa 2 BS trong cùng BSC Inter-BSC handoff Giữa 2 BS của 2 BSC khác nhau Intersystem handoff (Inter-MSC handoff) Giữa 2 BS nối kết 2 BSC khác nhau trên các MSC khác nhau Intersystem handoff giữa 2 mạng PCS Giữa 2 BSs nối kết với các MSC khác nhau trên các PCS khác nhau... CT2 CT2 Control System switch BS switch PSTN switch BS handset Hệ thống CT2 cơ bản (One-Way Calling) Không hỗ trợ call delivery CT2 control system Chịu trách hiệ Chị t á h nhiệm giám sát và tính tiền iá át à tí h tiề Nối kết gián tiếp với các BS thông qua PSTN Mở rộng, dùng hệ thống paging để cung cấp call delivery Gởi 1 page đến 1 người dùng người dùng gọi đến meeting point (làm nhiệm vụ nối kết 2. .. Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 22 11 Quản lý Roaming dưới SS7 (2) Các giao thức hỗ trợ mobility management: EIA/TIA Interim Standard 41 (IS-41 or ANSI-41) ( ) GSM Mobile Application Part (MAP) IS-41and GSM MAP are based on SS7 Trong kiến trúc UMTS all-IP, SS7 được thực hiện bởi IPbased network Báo hiệu (Signaling) giữa một mạng PCS và PSTN được thực hiện tiêu... (directly reached) y ) bởi 1 call thông qua mạng điện thoại di động SMR (Specialized Mobile Radio): là một non-cellular radio system NMT (Nordic ( Mobile Telephone), GSM (Groupe System Mobile) , PCS: là cellular radio systems College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 52 26 Hệ thống nhắn tin Hệ thống tin nhắn hai chiều Two-way paging/messaging: cho... kết sóng vô tuyến (Radio Link Transfer) Khi cần handoff, một kênh vô tuyến mới sẽ được chọn lựa bởi mobile Một thông điệp yêu cầu handoff sẽ được chuyển từ mobile tới BS mới Nhiệm vụ của mobile là lựa chọn BS tốt nhất TDMA, FDMA Khi handoff bị lỗi, quá trình (process) duy trì chất lượng nối kết của mobile sẽ phải quyết định: Khởi động một handoff khác để có một kênh tốt nhất Giữ lại kênh cũ và thử... của HLR4 VLR2 gởi thông điệp với nhận dạng của mobile, được gọi là MIN (Mobile Identification Number) đến STP (STP3) Registration through SS7 3 Dịch địa chỉ MIN-to-HLR được thực hiện tại STP3 bởi bảng tìm kiếm GTT (Global Title Translation) STP3 sẽ chuyển thông điệp registration đến HLR4 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 25 Quản lý Roaming... từ nhiều BS được được kết hợp tại MSC College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 42 21 Truyền qua nối kết sóng vô tuyến Soft HO (2) O ld B S MS 1 pilo t s tren gth m ea su re m e nt Thêm vào một BS mới MSC 2 ha n do ff re q ue st m e ssa ge N ew B S 3 ha n do ff req ue st m e ssa ge 4 nu ll traffic m es sa ge 5 jo in req ue st m es sag e 6... gởi một acknowledgement cho VLR2 Bởi vì địa chỉ của VLR2 đã biết, acknowledgement có thể được gởi đến VLR2 theo một đường ngắn không cần chuyển qua STP3 5 Sau bước 3, HLR4 gởi một thông điệp deregistration tới VLR1 để huỷ bỏ mẩu tin đã lỗi thời Registration through SS7 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 26 13 Quản lý Roaming dưới SS7 . 1 MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNGMẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG (Mobile & Wireless Network) (Mobile & Wireless Network) CHƯƠNG 2CHƯƠNG 2 Ả Ý ỘẢ Ý Ộ QU Ả N L Ý DI Đ Ộ NGQU Ả N L Ý DI Đ Ộ NG (MOBILITY. VLR1 đếnVLR2 1. MSC2 gởiyêucầu registration tới VLR của nó thông qua STP2 2. VLR2 gởi thông điệp registration tớiHLR4(HLRcủa mobile)  VLR2 có thể không biết địachỉ thựccủaHLR4  VLR2 gởi thông. entry bao gồm2trường: MIN củamobilevàđịachỉ VLR đang viếng thămhiệntạicủa mobile 32 phí lưu thông 17 QuảnQuảnlýlý Roaming Roaming dướidưới SS7 ( 12) SS7 ( 12) Call Delivery (2) Call Delivery (2)  Khi