Dịch chapter 6 wireless and mobile networks,addison wesley computer networking, a top down approach 6th (2013)

Dịch chapter 6 wireless and mobile networks,addison wesley computer networking, a top down approach 6th (2013)

BÀI TẬP LỚN MƠN : MẠNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI : Dịch Chapter Wireless and Mobile Networks, Addison-Wesley.Computer.Networking,.A.TopDown.Approach.6th.(2013) Nhóm Page MỤC LỤC 6.1 Giới thiệu 6.2 Liên kết không dây đặc điểm mạng 6.2.1 CDMA 6.3 WIFI :802.11 wireless LANs 6.3.1 The 802.11 Architecture 6.3.2 Giao thức MAC 802.11 6.3.3 Khung IEEE 802.11 6.3.4 Di động mạng IP 6.4 Truy cập Internet di động 6.4.1 Tổng quan kiến trúc mạng di động 6.4.2 Mạng liệu di động 3G : Mở rộng mạng động internet cho thuê bao di 6.4.3 4G: LTE 6.5 Sắp xếp tính di động: Nguyên tắc 6.5.1 Đánh địa 6.5.2 Định tuyến nút di động 6.6 IP di động 6.7 Quản lý Mobility Cellular Networks 6.7.1 Định tuyến gọi đến người dùng di động 6.7.2 Bàn giao GSM 6.8 Tóm tắt 6.9 Homework Problems and Questions Page CHƯƠNG : KHÔNG DÂY VÀ MẠNG Trong giới điện thoại, 15 năm vàng điện thoại di động Số lượng thuê bao di động toàn giới tăng từ 34 triệu năm 1993 lên gần 5,5 tỷ thuê bao vào năm 2011, với số lượng thuê bao di động vượt qua số lượng dòng điện thoại có dây,có nhiều lợi điện thoại di động sử dụng tất nơi, lúc, truy cập vào mạng điện thoại toàn cầu thông qua thiết bị gọn nhẹ cầm tay.Với đời máy tính xách tay, máy tính bỏ túi, điện thoại thông minh, dẫn đến bùng nổ tương tự việc sử dụng thiết bị Internet không dây sảy ra? Bất chấp phát triển tương lai thiết bị Internet không dây khác,các mạng không dây dịch vụ di động liên quan phát triển.Từ lập trường mạng, thách thức đặt mạng, đặc biệt tầng liên kết tầng mạng, khác với mạng máy tính có dây truyền thống chương riêng để nghiên cứu không dây mạng điện thoại hợp lý Chúng bắt đầu chương với thảo luận người sử dụng điện thoại di động, kết nối không dây, mạng, mối quan hệ chúng với mạng lớn (thường có dây) mà chúng kết nối Chúng khác biệt thách thức đặt chất không dây kết nối thông tin mạng , di động có khả kết nối không dây.Chỉ khác biệt không dây di động cho phép dễ cô lập hơn, xác định, nắm vững khái niệm quan trọng khu vực Lưu ý có thực nhiều mơi trường mạng nút mạng khơng dây khơng di động (ví dụ, mạng khơng dây gia đình văn phịng với máy trạm hình lớn), có dạng giới hạn tính di động mà khơng cần phải kết nối khơng dây (ví dụ, cơng nhân sử dụng máy tính xách tay kết nối có dây nhà sau tắt máy tính xách tay lái xe làm kết nối máy tính xách tay với mạng có dây cơng ty) Tất nhiên, có nhiều mơi trường mạng mà người sử dụng vừa khơng dây vừa di động.Cho ví dụ: người sử dụng điện thoại di động (nói ghế sau xe) trì gọi thoại qua phương thức IP Page nhiều kết nối TCP diễn lái xe xuống cao tốc 160 km Ở đây, chỗ giao không dây di động tìm thấy thách thức kỹ thuật thú vị nhất! Chúng bắt đầu thông qua mô tả thiết lập chúng tơi xem xét thông tin liên lạc không dây mạng di động khơng dây (và điện thoại di động) nơi người sử dụng kết nối vào sở hạ tầng mạng lưới lớn cách kết nối khơng dây rìa mạng cạnh Sau xem xét đặc điểm liên kết không dây mục 6.2 Chúng đưa vào giới thiệu ngắn gọn đa truy cập phân chia theo mã (CDMA), Giao thức truy cập chia sẻ trung gian thường sử dụng mạng không dây, mục 6.2 Trong phần 6.3, xem xét khía cạnh cấp độ liên kết tiêu chuẩn Lan khơng dây IEEE 802.11 (WiFi) có chiều sâu; chúng tơi nói vài lời Bluetooth mạng vùng cá nhân không dây khác Trong phần 6.4, cung cấp nhìn tổng quan truy cập Internet di động, bao gồm 3G 4G công nghệ di động cung cấp thoại truy cập Internet tốc độ cao Trong Phần 6.5, chúng tơi nói đến tính di động, tập trung vào vấn đề việc định vị người sử dụng điện thoại di động, định tuyến đến người sử dụng điện thoại di động, ‘’chuyển’’ người sử dụng điện thoại di tích cực di chuyển từ mạnh tới mạng khác Chúng xem xét làm để dịch vụ di động thực tiêu chuẩn di động IP GSM, mục 6.6 6,7 tương ứng Cuối cùng, xem xét tác động kết nối không dây di động giao thức tầng truyenf dẫn ứng dụng mạng mục 6.8 6.1 Giới thiệu Hình 6.1 cho thấy thiết lập xem xét chủ đề truyền liệu không dây di động Chúng bắt đầu cách giữ chung thảo luận đủ để bao quát gồm phạm vi rộng mạng, bao gồm mạng LAN không dây IEEE 802.11 mạng di động mạng 3G; sâu vào thảo luận chi tiết kiến trúc không dây cụ thể phần sau Chúng tơi xác định yếu tố mạng khơng dây: • máy chủ không dây Như trường hợp mạng có dây, máy chủ thiết bị đầu cuối hệ thống chạy ứng dụng Một máy chủ khơng dây Page máy tính xách tay, palmtop, điện thoại thơng minh, máy tính để bàn Các máy chủ có khơng phải điện thoại di động QUÁ TRÌNH LỊCH SỬ TRUY CẬP WIFI CƠNG CỘNG: SẮP CĨ CỘT ĐÈN CẠNH BẠN? WiFi hotspot –là địa điểm cơng cộng nơi người dùng tìm thấy truy cập khơng dây 802.11 -ngày trở nên phổ biến khách sạn, sân bay, quán cà phê toàn giới Nhất trường đại học cung cấp truy cập không dây nơi, thật khó để tìm khách sạn không cung cấp truy cập Internet không dây.Trong thập kỷ vừa qua số thành phố thiết kế, triển khai, hoạt động mạng WiFi thành phố Tầm nhìn việc cung cấp truy cập WiFi phổ biến cho cộng đồng dịch vụ công cộng (giống đèn đường) -helping để thu hẹp khoảng cách kỹ thuật số việc cung cấp truy cập Internet cho tất công dân thúc đẩy phát triển kinh tế Nhiều thành phố toàn giới, bao gồm Philadelphia, Toronto, Hong Kong, Minneapolis, London, Auckland, có kế hoạch cung cấp khơng dây phổ biến thành phố, làm với mức độ khác Mục tiêu Philadelphia phải "biến Philadelphia thành hotspot WiFi lớn quốc gia giúp cải thiện giáo dục, thu hẹp khoảng cách kỹ thuật số, thúc đẩy phát triển khu vực lân cận , làm giảm chi phí phủ ‘’-chương trình đầy tham vọng- thỏa thuận thành phốWireless Philadelphia (một thực thể phi lợi nhuận), the Internet Service Provider Earthlink-xây dựng mạng lưới hoạt động hotspots 802.11b cột đèn đường thiết bị điều khiển giao thông 80 phần trăm thành phố Nhưng vấn đề tài hoạt động dẫn đến mạng bán cho nhóm nhà đầu tư tư nhân vào năm 2008, người sau trở lại cho thành phố năm 2010 Các thành phố khác, chẳng hạn Minneapolis, Toronto,Hồng Kông, Auckland, thành công với quy mô nhỏ hơn.Thực tế 802,11 mạng hoạt động vùng khơng có giấy phép (và triển khai mà khơng cần mua quyền sử dụng) để làm chohọ thấy hấp dẫn tài Tuy nhiên, điểm truy cập 802,11 (xem phần 6.3) có phạm vi ngắn nhiều so với trạm gốc di động 3G (xem Phần 6.4), đòi hỏi số lượng lớn thiết bị đầu cuối triển khai để bao phủ khu vực địa lý Dữ liệu mạng di động cung cấp truy cập Internet, mặt khác, hoạt động phổ cấp phépngười cung cấp dịch vụ di động phải trả hàng tỷ đô la cho quyền truy cập phổ tần mạng Page tạo thành doanh nghiệp mạng liệu di động chủ trương thành phố • liên kết khơng dây: Một máy chủ kết nối với trạm gốc (được định nghĩa đây) với máy chủ không dây khác thông qua liên kết truyền thông không dây.Các công nghệ liên kết không dây khác có tốc độ truyền dẫn khác truyền qua khoảng cách khác Hình 6.2 cho thấy hai đặc điểm quan trọng (vùng phủ sóng tốc độ liên kết) tiêu chuẩn mạng không dây phổ biến (Con số có nghĩa ước tính cho đặc điểm Ví dụ, số loại mạng triển khai, tốc độ liên kết tăng giảm vượt giá trị hiển thị tùy thuộc vào khoảng cách, điều kiện kênh, số lượng người sử dụng mạng không dây Chúng giới thiệu tiêu chuẩn nửa đầu chương này; xem xét đặc điểm liên kết không dây khác (Chẳng hạn tỉ lệ lỗi bit nguyên nhân lỗi bit) mục FTrong hình 6.1, liên kết không dây kết nối tới máy chủ không dây nằm rìa mạng vào sở hạ tầng mạng lớn Kết nối không dây sử dụng mạng lưới để kết nối router, switch, khác thiết bị mạng Tuy nhiên, trọng tâm chương sử dụng thông tin liên lạc khơng dây rìa Page • Trạm Gốc: Các trạm gốc phần quan trọng sở hạ tầng mạng không dây.Không giống máy chủ không dây kết nối không dây, trạm gốc khơng có rõ ràng mạng có dây Một trạm gốc chịu trách nhiệm cho việc gửi nhận liệu (ví dụ :các gói tin) đến từ máy chủ khơng dây kết hợp với trạm gốc Một trạm gốc thường chịu trách nhiệm điều phối việc truyền tải nhiều máy chủ khơng dây có liên quan Khi nói máy chủ khơng dây "kết hợp"với trạm gốc có nghĩa (1) máy chủ khoảng giao tiếp không dây trạm gốc (2) máy chủ sử dụng trạm gốc để chuyển tiếp liệu (máy chủ) mạng lớn Các tháp di động mạng di động điểm truy cập mạng LAN không dây 802.11 ví dụ trạm gốc Hình 6.2 Đặc điểm liên kết tiêu chuẩn mạng không dây Trong hình 6.1, trạm gốc kết nối với mạng lớn (ví dụ, Internet,cơng ty mạng gia đình mạng điện thoại), hoạt động link-layer chuyển tiếp máy chủ khơng dây phần cịn lại giới mà máy chủ giao tiếp Các máy chủ liên kết với trạm gốc thường gọi hoạt động chế độ sở hạ tầng, tất dịch vụ mạng truyền thống (ví dụ, gán địa định tuyến) cung cấp mạng mà máy chủ kết nối thông qua trạm gốc Trong mạng ad -hoc, trạm không dây sở hạ tầng để kết nối Trong trường hợp khơng có sở hạ tầng vậy, máy phải cung cấp dịch vụ định tuyến, gán địa chỉ, DNS giống dịch tên, nhiều Khi máy chủ di chuyển vượt phạm vi trạm gốc vào phạm vi trạm gốc khác, kết nối vào mạng lớn (Tức là, thay đổi trạm Page gốc mà liên kết) Q trình gọi chuyển giao Tính di động đặt nhiều câu hỏi đầy thách thức Liệu máy chủ di chuyển,làm để tìm vị trí máy chủ điện thoại di động mạng lưới để liệu chuyển tiếp đến máy chủ điện thoại di động? Làm để địa thể hiện, cho máy chủ nhiều địa điểm ? Nếu máy chủ di chuyển kết nối TCP gọi thoại, làm để liệu định tuyến để kết nối không bị gián đoạn? • Cơ sở hạ tầng mạng: mạng lớn mà máy chủ không dây muốn liên lạc với.Tìm hiểu thành phần mạng khơng dây Ta thấy thành phần kết hợp theo nhiều cách khác tạo thành mạng khơng dây Bạn tìm thấy ngun tắc phân loại loại mạng không dây hữu ích bạn đọc chương này, đọc / tìm hiểu thêm mạng khơng dây ngồi sách Ở cấp độ cao nhất, chúng tơi phân loại mạng khơng dây theo hai tiêu chí: (i) liệu gói liệu mạng khơng dây qua chặng hay nhiều chặng , (ii) liệu có sở hạ tầng trạm gốc mạng • đơn chặng, sở hạ tầng gốc Các mạng có trạm kết nối với mạng không dây lớn (như Internet) Hơn nữa, tất thông tin liên lạc trạm gốc máy chủ không dây truyền qua chặng Các mạng 802.11 sử dụng lớp học, quán cà phê, thư viện; mạng liệu di động 3G mà tìm hiểu ngắn gọn mục • đơn chặng, không sở hạ tầng Trong mạng này, khơng có trạm gốc kết nối với mạng không dây Tuy nhiên, thấy, nút mạng đơn chặng phối hợp chuyển đổi với nút khác.Mạng Bluetooth (mà nghiên cứu Phần 6.3.6) mạng 802,11 chế độ ad hoc đơn chặng, mạng khơng có sở hạ tầng • đa chặng, sở hạ tầng gốc Trong mạng này, trạm gốc kết nối vào mạng lớn Tuy nhiên, số nút khơng dây phải chuyển tiếp thơng tin liên lạc thơng qua nút khơng dây khác để giao tiếp thông qua trạm gốc Một số mạng cảm biến không dây gọi lưới khơng dây mạng xếp vào t loại • Đa chặng , khơng có sở hạ tầng Khơng có trạm gốc mạng này, nút phải trả gói tin qua vài nút khác để tới đích Các nút di động, với kết nối thay đổi nút-một mạng di động tùy biến không dây (MANETs) Nếu nút di động phương tiện giao thơng , Mạng di Page dộng tùy biến xe (VANET) Như bạn tưởng tượng, phát triển giao thức mạng thách thức đối tượng nghiên cứu Trong chương này, chủ tìm hiểu với mạng đơn chặng, sở hạ tầng gốc Bây nghiên cứu sâu vào thách thức kỹ thuật phát sinh không dây mạng di động Chúng bắt đầu cách xem xét liên kết không dây cá nhân, tính di động sau chương 6.2 Liên kết không dây đặc điểm mạng Hãy bắt đầu cách xem xét mạng có dây đơn giản, mạng gia đình, với switch Ethernet có dây (xem Phần 5.4) kết nối máy chủ Nếu thay Ethernet có dây với mạng không dây 802.11, giao diện mạng không dây thay giao diện Ethernet có dây máy chủ, điểm truy cập thay switch Ethernet, khơng có thay đổi cần thiết lớp mạng Điều cho thấy tập trung ý lớp liên kết tìm kiếm khác biệt quan trọng mạng có dây khơng dây Thật vậy, tìm thấy số khác biệt quan trọng liên kết khơng dây có dây • Giảm cường độ tín hiệu Bức xạ điện từ yếu qua vật chất (ví dụ, tín hiệu vơ tuyến qua tường) Ngay khơng gian tự tín hiệu phân tán dẫn đến cường độ tín hiệu giảm (đơi gọi tổn hao đường) khoảng cách người gửi người nhận tăng lên • Nhiễu từ nguồn khác Nguồn phát sóng vơ tuyến tần số giao Ví dụ điện thoại không dây 2,4 Ghz mạng LAN không dây 802.11b phát sóng băng tần số Do người sử dụng mạng LAN khơng dây 802.11b nói chuyện điện thoại không dây 2,4 GHz mong đợi mạng điện thoại thực tốt Ngoài can thiệp từ nguồn truyền, tiếng ồn điện từ mơi trường (Ví dụ, động gần đó, lị vi sóng) dẫn đến nhiễu • đa đường truyền truyền đa đường xảy phận sóng điện từ phản xạ đối tượng mặt đất, tạo khoảng cách khác người gửi người nhận Điều dẫn đến giảm tín hiệu nhận người nhận Di chuyển đối tượng người gửi người nhận gây đa đường đường truyền thay đổi theo thời gian Đối với thảo luận chi tiết đặc tính kênh khơng dây, mơ hình phép đo, xem [Anderson 1995] Các thảo luận cho thấy lỗi bit phổ biến liên kết không dây liên Page kết có dây Vì lý này, có lẽ khơng có ngạc nhiên giao thức liên kết không dây (chẳng hạn giao thức 802.11 xem xét phần sau) không sử dụng mã phát lỗi CRC mà cịn có giao thức link-level reliabledatatransfer để truyền lại khung bị lỗi Sau xem xét lỗi xảy kênh không dây, chuyển ý tới máy chủ nhận tín hiệu khơng dây.Máy chủ nhận tín hiệu điện từ kết hợp hình thức suy thối tín hiệu ban đầu truyền người gửi (suy thoái suy giảm đa đường truyền hiệu ứng mà thảo luận trên) tiếng ồn xung quanh môi trường chỉ số biểu thị cường độ tương đối của tín hiệu so với nhiễu nền kênh truyền dữ liệu (SNR) đại lượng đo cường độ tín hiệu nhận (ví dụ, thơng tin truyền đi) tiếng ồn SNR thường đo đơn vị decibel (dB), biết SNR lớn người nhận dễ dàng giải nén tín hiệu truyền từ tiếng ồn xung quanh.Hình 6.3 cho thấy tỷ lệ lỗi bit (BER) nói chung xác suất mà bit liệu truyền nhận báo lỗi đầu thu -so với SNR cho ba kỹ thuật điều chế khác để mã hóa thơng tin để truyền kênh khơng dây lý tưởng hóa Các lý thuyết điều chế mã hóa, khai thác tín hiệu BER vượt xa phạm vi văn (xem [Schwartz 1980] cho thảo luận chủ đề này) Tuy nhiên, hình 6.3 minh họa vài đặc điểm lớp vật lý quan trọng hiểu biết lớp cao giao thức truyền thơng khơng dây: Hình 6.3: tỷ lệ bit lỗi ,bit truyền SNR • Đối với SNR định kỹ thuật điều chế với tốc độ truyền bit cao (Cho dù lỗi hay không) có BER cao Ví dụ, hình 6.3, với SNR 10 dB, điều chế BPSK với tốc độ truyền tải Mbps có BER nhỏ Page 10 mạng gia đình cho thuê bao mạng truy cập cho người dùng di động có đăng ký với khác cung cấp dịch vụ di động 6.7.1 Định tuyến gọi đến người dùng di động Chúng ta vị trí để mơ tả làm gọi đặt cho người dùng điện thoại di động GSM mạng truy cập Chúng xem xét ví dụ đơn giản đây; kịch phức tạp mô tả [Mouly 1992] Các bước, minh họa hình 6.29, sau: Các phóng viên quay số điện thoại người sử dụng điện thoại di động Con số khơng đề cập đến đường dây điện thoại cụ thể vị trí (số điện thoại cố định người dùng điện thoại di động!) Các chữ số hàng đầu đủ để xác định tồn cầu mạng gia đình điện thoại di động Cuộc gọi xác định thông qua PSTN đến MSC mạng gia đình cỉa di động Đây chặng dừng chân gọi MSC nhà nhận gọi thẩm vấn HLR để xác định vị trí người sử dụng điện thoại di động Trong trường hợp đơn giản nhất, HLR trả số chuyển vùng di động (MSRN), mà đề cập đến số chuyển vùng Chú ý số khác điện thoại cố định liên kết với mạng gia đình điện thoại di động Số Chuyển vùng bất kì: Nó tạm giao cho điện thoại di động xâm nhập vào mạng Số chuyển vùng phục vụ vai trò tương tự địa IP di động giống COA Nếu HLR khơng có số di động, trả địa VLR mạng truy cập Trong trường hợp (khơng hiển thị hình 6.29), nhà MSC cần phải truy vấn VLR để đạt số chuyển vùng nút di động Nhưng làm HLR có số chuyển vùng địa VLR địa điểm đầu tiên? Điều xảy với giá trị người dùng di động di chuyển đến khác đến thăm mạng? Chúng xem xét câu hỏi quan trọng thời gian ngắn Cho số chuyển vùng, MSC nhà đặt leg thứ hai gọi thông qua mạng tới MSC mạng truy cập Các gọi hoàn thành, định tuyến từ máy tạm thời đến MSC nhà, từ đến thăm MSC, từ đến trạm sở phục vụ cho người sử dụng điện thoại di động.Một câu hỏi chưa giải bước cách HLR thông tin vị trí người sử dụng điện thoại di động Khi điện thoại di động bật lên vào phần mạng truy cập bao phủ VLR mới, điện thoại di động phải đăng ký với mạng truy cập Điều thực thông qua việc trao đổi tin báo Page 61 hiệu điện thoại di động VLR VLR đến thăm, lần lượt, gửi cập nhật vị trí tin nhắn yêu cầu HLR điện thoại di động Thông báo thông báo cho HLR hai số chuyển vùng mà điện thoại di động liên lạc, hay địa VLR (Mà sau sau truy vấn để có số điện thoại di động) Là phần trao đổi này, VLR có thơng tin thuê bao từ HLR điện thoại di động xác định dịch vụ (nếu có) phải dành cho người sử dụng điện thoại di động mạng khách Hình 6.29 : đặt gọi cho người dùng di động :định tuyến gián tiếp 6.7.2 Bàn giao GSM Chuyển vùng xảy trạm di động thay đổi liên kết từ trạm sở khác gọi Như thể hình 6.30, gọi điện thoại di động bước đầu (Trước chuyển vùng) chuyển đến điện thoại di động thông qua trạm gốc (mà đề cập tới trạm gốc cũ), sau chuyển vùng chuyển đến điện thoại di động thông qua trạm gốc (mà đề cập đến trạm sở mới) Lưu ý việc chuyển vùng trạm gốc kết không việc truyền điện thoại di động / nhận đến / từ trạm gốc mới, định tuyến lại gọi liên tục từ điểm chuyển mạch mạng để trạm gốc Ban đầu cho trạm gốc cũ trạm gốc chia sẻ MSC định tuyến lại xảy MSC Page 62 Có thể có nhiều lý cho việc chuyển vùng xảy ra, bao gồm (1) tín hiệu trạm gốc điện thoại di động xấu đến mức độ mà gọi có nguy bị giảm, (2) mạng trở thành tải, xử lý số lượng lớn gọi Ùn tắc khắc phục cách kết nối điện thoại di động đến mạng bị tắc nghẽn gần đó.Trong kết hợp với trạm gốc điện thoại di động định kỳ đo Cường độ tín hiệu beacon từ trạm gốc tín hiệu beacon từ trạm gốc gần mà "nghe" Những phép đo báo cáo lần hai lần thứ hai đến trạm gốc điện thoại di động.Chuyển vùng GSM khởi xướng trạm gốc cũ dựa vào số đo, tải trọng điện thoại di động tế bào lân cận,và yếu tố khác [Mouly 1992] Các tiêu chuẩn GSM không quy định thuật toán cụ thể sử dụng trạm sở để xác định có hay khơng để thực chuyển vùng Hình 6.31 minh họa bước liên quan đến trạm gốc không định với người sử dụng điện thoại di động: Các trạm gốc cũ (BS) thông báo cho MSC việc chuyển giao thực BS (hoặc tập hợp BSS) MSC thiết lập đường dẫn đến BS mới, phân bổ nguồn lựccần thiết để thực gọi định tuyến báo hiệu BS bàn giao xảy Các BS phân bố kích hoạt kênh phát để sử dụng điện thoại di động Các tín hiệu BS trở lại MSC BS cũ từ MSC đến BS đường thành lập điện thoại di động có thơng báo việc chuyển vùng xảy Các BS cung cấp tất thông tin điện thoại di động cần phải kết hợp với BS Các điện thoại di động thơng báo thực việc chuyển vùng Lưu ý Điểm điện thoại di động mạng đặt móng (ví dụ, phân bổ kênh BS phân bổ đường từ MSC đến BS mới) cho việc chuyển vùng Các điện thoại di động BS trao đổi nhiều tin nhắn để kích hoạt đầy đủ kênh BS Page 63 Hình 6.30 Chuyển vùng trạm gốc MSC Hình 6.31: Các bước việc hoàn thành chuyển vùng trạm gốc với MSC chung Các điện thoại di động gửi thơng điệp hồn chỉnh chuyển cho BS mới, chuyển tiếp đến MSC Các MSC sau định tuyến lại gọi liên tục để điện thoại di động thông qua BS Các nguồn lực phân bổ dọc theo tuyến để BS cũ sau giải phóng Hãy kết luận thảo luận chuyển vùng cách xem xét xảy di chuyển điện thoại di động cho BS liên kết với MSC khác so với BS cũ, xảy bàn giao liên MSC xảy nhiều lần Như thể hình 6.32, GSM định nghĩa khái niệm MSC Các MSC viếng thăm điện thoại di động gọi bắt đầu; MSC khơng thay đổi suốt gọi Trong suốt thời gian gọi phân biệt số liên MSC chuyển thực điện thoại di động, gọi chuyển từ MSC nhà đến MSC, sau từ MSC đến thăm nơi di động Khi di chuyển Page 64 điện thoại di động từ vùng phủ sóng MSC khác, gọi liên tục định tuyến lại từ MSC đến MSC thăm chứa trạm gốc Vì vậy, lúc có ba MSC (MSC nhà,MSC tạm thời MSC truy cập) 6.32 minh họa việc định tuyến gọi MSC viếng thăm người dùng điện thoại di động.Thay trì MSC hop từ MSC tạm thời đến MSC tại, phương pháp khác đơn giản MSC viếng thăm điện thoại di động, có MSC cũ chuyển tiếp gọi liên tục đến MSC lần di chuyển điện thoại di động với MSC MSC xảy thực tế mạng di động IS 41, với đường tối thiểu hóa tùy chọn để loại bỏ MSC neo MSC MSC đến thăm [Lin 2001] Hãy nhìn lên thảo luận quản lý di động GSM với so sánh quản lý di động mạng GSM Mobile IP Việc so sánh bảng 6.2 cho thấy IP mạng di động khác nhiều mặt chúng chia sẻ số ngạc nhiên yếu tố chức phổ biến tổng thể phương pháp tiếp cận việc xử lý tính di động Hình 6.32 : định tuyến lại thơng qua the anchor MSC 6.8 Không dây di đông : Tác động lên giao thức tầng cao Trong chương này, thấy mạng không dây khác đáng kể từ đối tác có dây chúng hai lớp liên kết (như kết đặc tính kênh vơ tuyến fading, đa, thiết bị đầu cuối ẩn) lớp mạng (như kết Page 65 điện thoại di động người dùng thay đổi quan điểm gắn vào mạng) Tuy nhiên, có khác biệt quan trọng lớp vận chuyển ứng dụng? Đó xu hướng nghĩ khác biệt nhỏ nhất, lớp mạng cung cấp mơ hình dịch vụ truyền tốt cho lớp hai mạng có dây khơng dây Tương tự vậy, giao thức chẳng hạn TCP UDP sử dụng để cung cấp dịch vụ vận chuyển lớp cho ứng dụng hai mạng có dây khơng dây, sau lớp ứng dụng không thay đổi Trong ý nghĩa trực giác TCP UDP (và khơng) hoạt động mạng với kết nối không dây Mặt khác, giao thức vận chuyển nói chung, TCP đặc biệt, đơi có hiệu suất khác mạng có dây không dây hiệu suất, mà khác biệt thể Hãy xem lý Bảng 6.2 Điểm chung IP di động tính di động GSM Nhớ lại TCP truyền lại phân đoạn bị bị hỏng đường người gửi người nhận Trong trường hợp người sử dụng điện thoại di động, mát kết hai tắc nghẽn mạng (router tràn đệm) từ chuyển vùng (ví dụ, từ chậm trễ thay đổi tuyến phân đoạn đến điểm điện thoại di động tập tin đính kèm vào mạng) Trong tất trường hợp, người gửi tới người nhận TCP ACK phát đoạn khơng nhận cịn ngun vẹn; người gửi liệu phân đoạn bị tắc nghẽn trình bàn giao lỗi bit phát Trong trường hợp, phản ứng người gửi truyền lại đoạn tin Phản ứng tắc nghẽn kiểm soát TCP giống trường hợp-TCP giảm tắc nghẽn cửa sổ nó, Page 66 thảo luận phần 3.7 thông qua giảm tắc nghẽn cửa sổ vơ điều kiện, TCP ngầm giả định đoạn kết tắc nghẽn ngắt chuyển vùng Chúng ta thấy mục 6.2 bit lỗi phổ biến mạng khơng dây mạng có dây Khi lỗi bit xảy chuyển vùng diễn ra, có thực khơng có lý cho người gửi TCP để giảm ùn tắc cửa sổ (và giảm tốc độ gửi nó) Thật vậy, có trường hợp đệm router trống gói tin chảy dọc theo đường end-to-end không bị cản trở tắc nghẽn Các nhà nghiên cứu nhận từ đầu năm 1990 tỷ lệ lỗi bit cao kết nối không dây khả chuyển vùng, đáp ứng tắc nghẽn kiểm soát TCP vấn đề thiết lập không dây Ba lớp truyền phương pháp tiếp cận đối phó với vấn đề này: • phục hồi địa phương Giao thức phục hồi địa phương phục hồi từ lỗi bit đâu (Ví dụ, liên kết khơng dây) chúng xảy ra, ví dụ, giao thức 802.11 ARQ chúng tơi nghiên cứu Yếu tố Comment GSM yếu tố GSM tố Mobile IP Hệ thống mạng gia đình mà người sử dụng điện thoại cố định trực thuộc Cổng trung tâm chuyển mạch di động Home MSC: điểm tiếp xúc để có địa định tuyến chung chủ agent đơn giản home MSC, chủ sử dụng điện thoại di động HLR: sở liệu hệ thống nhà chứa thường trực vị trí đăng ký (HLR) số điện thoại, thông tin hồ sơ, vị trí người dùng điện thoại di động,thông tin thuê bao.Lượt truy cập hệ thống mạng khác so với hệ thống nhà, nơi người sử dụng điện thoại di động cư trú Mạng truy cập Lượt truy cập dịch vụ điện thoại di động trung tâm chuyển mạch, truy cập MSC: chịu trách nhiệm cho việc thiết lập gọi đến / từ nút di động foreign agent Vị trí khách đăng ký (VLR) tế bào liên kết với MSC VLR: lối vào sở liệu tạm thời hệ thống truy cập, có chứa thơng tin th bao cho người sử dụng điện thoại di động Địa định tuyeenssoos chuyển vùng trạm di động cho đoạn gọi điện thoại địa quan tâm home MSC (MSRN) đơn giản chuyển vùng số MSC tạm thời, nhìn thấy khơng phải điện thoại di động thăm dị.Bảng 6.2 Điểm chung IP di động tính di động GSM mục 6.3, phương pháp phức tạp sử dụng hai ARQ FEC [Ayanoglu 1995] • Người gửi TCP nhận biết liên kết không dây Trong phương pháp phục hồi địa phương,Người gửi TCP khơng biết đoạn qua liên kết không dây.Một phương pháp khác cho người gửi nhậnTCP nhận thức tồn liên kết không dây, để phân biệt thiệt hại xảy liên kết khơng dây có dây, Page 67 • cách tiếp cận kết nối phân chia Trong phương pháp phân chia kết nối [Bakre 1995], kết nối end-to-end người sử dụng điện thoại di động điểm kết thúc khác bị hỏng vào hai kết nối lớp vận chuyển: từ máy chủ di động không dây đến điểm truy cập, từ điểm truy cập không dây đến điểm cuối thông tin liên lạc khác (mà giả định máy chủ có dây) Các kết nối end-to-end hình thành móc nối phần không dây phần dây Việc vận chuyển lớp phân khúc khơng dây kết nối TCP chuẩn [Bakre 1995], giao thức khôi phục lỗi thiết kế đặc biệt UDP [Yavatkar 1994] việc sử dụng lớp vận chuyển lặp lại lựa chọn giao thức kết nối không dây Các phép đo báo cáo [Wei 2006] chia riêng Các kết nối TCP sử dụng rộng rãi mạng liệu di động cải tiến đáng kể thực thực thông qua việc sử dụng kết nối TCP phân chia Cách xử lý TCP liên kết không dây cần phải rõ khảo sát thách thức TCP giải pháp mạng khơng dây tìm thấy trong[Hanabali năm 2005; Leung 2006] Chúng tơi khuyến khích bạn tham khảo tài liệu tham khảo chi tiết cho phần xem xét tới ảnh hưởng không dây di động giao thức tầng ứng dụng Ở đây, cân nhắc quan trọng liên kết khơng dây thường có băng thơng tương đối thấp, thấy hình 6.2 Kết là, ứng dụng hoạt động liên kết không dây, đặc biệt di động Liên kết không dây, phải điều chỉnh băng thông thứ hàng hóa khan Ví dụ, Web máy chủ phục vụ nội dung cho trình duyệt thực điện thoại 3G khơng cung cấp nội dung, hình ảnh phong phú mà mang lại cho trình duyệt hoạt động kết nối có dây Mặc dù liên kết không dây không cung cấp thách thức lớp ứng dụng , Tổng quát hơn, khơng dâyvà mạng di động đóng vai trị quan trọng việc thực mơi trường điện tốn phổ biến tương lai [Weiser 1991] Cơng để nói nhìn thấy phần tảng băng trơi nói đến tác động mạng không dây điện thoại di động mạng ứng dụng giao thức chúng! 6.8 Tóm tắt Các mạng khơng dây điện thoại di động cách mạng hóa điện thoại có tác động ngày sâu sắc giới mạng máy tính Với chúng lúc nào, nơi nào, truy cập vào sở hạ tầng mạng lưới toàn cầu, chúng không giúp cho truy cập mạng nơi hơn, chúng cho phép thú dịch vụ định vị Do tầm quan trọng ngày tăng Page 68 mạng không dây điện thoại di động, chương tập trung vào nguyên tắc phổ biến công nghệ liên kết, kiến trúc mạng để hỗ trợ không dây điện thoại di động thông tin liên lạc Chúng bắt đầu chương với giới thiệu mạng không dây điện thoại di động, Chỉ khác biệt quan trọng thách thức đặt chất có dây liên kết truyền thơng mạng lưới tính di động mà kết nối không dây cho phép Điều cho phép cô lập hơn, xác định nắm vững khái niệm khu vực Chúng tập trung truyền thông không dây, xem xét đặc điểm liên kết không dây mục 6.2 Trong mục 6.3 6.4, kiểm tra khía cạnh mức liên kết IEEE 802.11 (WiFi) khơng dây chuẩn LAN, hai mạng cá nhân IEEE 802.15 (Bluetooth Zigbee), truy cập Internet di động 3G 4G Chúng tơi sau chuyển ý chúng tơi tói vấn đề tính di động Trong mục 6.5, xác định số hình thức di động, với điểm đặt quang phổ thách thức khác thừa nhận giải pháp khác Chúng xem xét vấn đề định vị định tuyến đến người sử dụng điện thoại di động, cách tiếp cận để đưa người sử dụng điện thoại di động chuyển từ điểm việc gắn vào mạng để khác Chúng kiểm tra làm vấn đề đề cập tiêu chuẩn IP di động GSM, mục 6.6 6.7, tương ứng Cuối cùng, xem xét tác động kết nối không dây di động giao thức tầng truyền giao ứng dụng mạng mục 6.8.Mặc dù dành chương để nghiên cứu không dây điện thoại di động mạng, toàn sách (hoặc hơn) yêu cầu để khám phá đầy đủ thú vị nhanh chóng mở rộng lĩnh vực Chúng tơi khuyến khích bạn đào sâu vào lĩnh vực cách tham khảo tài liệu tham khảo cung cấp nhiều chương 6.9Homework Problems and Questions Chapter Review Questions R1 ý nghĩa mạng không dây hoạt động " chế độ sở hạ tầng? "Nếu mạng chế độ sở hạ tầng, chế độ hoạt động khác chế độ sở hạ tầng chế độ hoạt động ? R2 bốn loại mạng không dây định nghĩa phần 6.1 gì? Loại mạng bạn sử dụng? Page 69 R3 khác loại kênh không dây sau: Khuyết , đường truyền , truyền đa đường, nhiễu từ nguồn khác? R4 Khi nút di động xa khỏi trạm gốc , hai hành động trạm gốc đảm bảo khả khung truyền không tăng? R5 Mô tả vai trò khung beacon 802.11 R6 Đúng hay sai: Trước trạm 802.11 truyền khung liệu, phải gửi khung RTS nhận khung CTS tương ứng R7 Tại thành sử dụng 802.11 không sử dung mạng dây? R8 Đúng hay sai: Ethernet 802,11 sử dụng cấu trúc khung.? R9 Mô tả cách thức hoạt động ngưỡng RTS? R10 Giả sử khung IEEE 802.11 RTS CTS thỏa mãn tiêu chuẩn Khung DATA ACK Liệu có lợi để sử dụng khung CTS vàRTS? Tại có khơng? R11 Phần 6.3.4 thảo luận tính di động 802.11, có di chuyển trạm không dây từ BSS tới BSS nkhác mạng Khi AP kết nối với chuyển mạch, AP có cần gửi khung hình với địa MAC giả mạo để truyền khung xác khơng ? Tại sao? R12 Sự khác biệt thiết bị chủ mạng Bluetooth trạm gốc mạng 802.11 gì? R13 Ý nghĩa khung siêu tiêu chuẩn 802.15.4 Zigbee gì? R14 Vai trò "mạng lõi" kiến trúc liệu di động 3G gì? R15 Vai trị RNC kiến trúc mạng liệu di động 3G gì? Vai trị RNC mạng thoại di động? R16 Nếu node có kết nối khơng dây với Internet, nút có phải di động? Giải thích Giả sử người dùng với máy tính xách tay quanh ngơi nhà với máy tính xách tay mình, ln ln truy cập Page 70 Internet thông qua điểm truy cập Đây có phải di động người dùng từ quan điểm mạng? Giải thích R17 Sự khác địa thường trú địa quan tâm gì? Ai gán địa quan tâm? R18 Hãy xem xét kết nối TCP qua IP di động Đúng hay sai: Các kết nối TCP máy dò máy chủ điện thoại di động thơng qua mạng gia đình điện thoại di động, giai đoạn truyền liệu trực tiếp phóng viên máy chủ điện thoại di động qua mạng gia đình R19 Mục đích HLR VLR mạng GSM gì? thành phần IP di động có tương tự HLR VLR? R20 Vai trò neo MSC mạng GSM gì? R21 Ba phương pháp tiếp cận thực để tránh việc có kết nối không dây làm giảm hiệu suất kết nối TCP lớp truyền end-to-end ? Vấn đề P1 Hãy xem xét CDMA người gửi hình 6.5 Đâu đầu người gửi (đối với bit liệu hiển thị) mã CDMA người gửi (1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1)? P2 Xem xét người gửi hình 6.6 Đầu người gửi tới kênh (Trước thêm vào tín hiệu từ người gửi 1), Z2 i, m? P3 Giả sử người nhận hình 6.6 muốn nhận liệu gửi người gửi Chỉ (theo tính tốn) người nhận thực phục hồi liệu người gửi từ tín hiệu kênh tổng hợp cách sử dụng mã người gửi P4 Đối với hai người gửi, ví dụ hai tiếp nhận, đưa ví dụ hai mã CDMA có chứa giá trị? không cho phép hai máy thu để trích xuất bit truyền ban đầu từ hai người gửi CDMA P5 Giả sử có hai ISP cung cấp truy cập WiFi quán cà phê đặc biệt, với ISP hoạt động AP riêng có khối địa IP riêng Page 71 a Giả sử thêm tai nạn, ISP cấu hình AP để hoạt động kênh 11 Liệu giao thức 802.11 huỷ hồn tồn tình trạng này? Thảo luận xảy hai trạm, liên kết với ISP khác nhau, cố gắng để truyền tải lúc b Bây giả sử AP hoạt động kênh khác kênh 11 Làm để câu trả lời bạn thay đổi? P6 Trong bước giao thức CSMA / CA, trạm truyền thành công khung bắt đầu CSMA / CA giao thức cho khung thứ hai bước 2, bước lý nhà thiết kế CSMA / CA có tâm trí có trạm khơng truyền khung thứ hai lập tức? P7 Giả sử trạm 802.11b cấu hình để ln bảo lưu kênh với RTS / CTS Giả sử trạm muốn truyền 1.000 byte liệu, tất trạm khác nhàn rỗi vào thời điểm Là chức SIFS DIFS, bỏ qua trễ truyền, giả sử khơng có lỗi bit, tính tốn thời gian cần thiết để truyền tải khung nhận thừa nhận P8 Xem xét kịch thể hình 6.33, có bốn nút, A, B, C, D Vùng phủ sóng bốn nút hiển thị qua hình bầu dục bóng mờ; tất nút chia sẻ tần số Khi A truyền, có thể nghe / nhận B; B truyền, A C nghe / nhận từ B; C truyền, B D nghe / nhận từ C; D truyền, có C nghe / nhận từ D Giả sử mà node có nguồn cung cấp vơ hạn thơng điệp mà muốn để gửi cho nút khác Nếu đích đến thơng điệp khơng phải mắt hàng xóm, sau thơng báo phải tiếp sóng Ví dụ, A muốn gửi cho D, tin nhắn từ A trước tiên phải gửi tới B, sau gửi nhắn tới C, sau gửi tin nhắn cho D Thời gian rãnh, với thời gian truyền tin lấy xác khe thời gian, ví dụ, rãnh Aloha Trong khe cắm, nút làm điều sau đây: (i) gửi tin nhắn; (Ii) nhận tin nhắn (nếu tin nhắn gửi đến nó), (iii) im lặng Như khi, nút nghe hai nhiều truyền đồng thời, va chạm xảy không số thông điệp truyền nhận thành cơng Bạn giả định khơng có lỗi bit cấp, xác thơng điệp gửi đi, nhận cách xác người trongbán kính truyền người gửi a Giả sử mà điều khiển tồn trí (ví dụ, điều khiển mà biết trạng thái tất nút mạng) huy nút để làm điều Page 72 (bộ điều khiển tồn trí) mong muốn, ví dụ, để gửi tin nhắn, để nhận tin nhắn, giữ im lặng Với điều khiển tồn trí này, tốc độ tối đa mà thơng điệp liệu chuyển giao từ C đến A, cho khơng có tin nhắn khác từ khác cặp nguồn / đích? Hình 6.33 vấn đề P8 b Giả sử mà A gửi thông điệp đến B, D gửi tin nhắn đến C Tốc độ tối đa kết hợp mà thơng điệp liệu chảy từ A đến B từ D đến C? c Giả sử mà A gửi thông điệp đến B, C gửi tin nhắn đến D Tốc độ tối đa kết hợp mà thơng điệp liệu chảy từ A đến B từ C đến D? d Giả sử mà kết nối không dây thay liên kết có dây Lặp lại câu hỏi (a) đến (c) lần kịch có dây e Bây giả sử lần kịch không dây, liệu nhắn gửi từ nguồn đến đích, đích đến gửi ACK nhắn lại cho nguồn (ví dụ, TCP) Cũng giả sử ACK tin chiếm khe cắm Lặp lại câu hỏi (a) - (c) cho kịch P9 Mô tả định dạng khung 802.15.1 Bluetooth Bạn phải làm số bên đọc văn để tìm thơng tin Có điều định dạng khung mà vốn hạn chế số lượng nút hoạt động Mạng 802.15.1 đến tám nút hoạt động? Giải thích P10 Xem xét kịch sau lý tưởng hóa LTE Các kênh hạ lưu (Xem Hình 6.20) rãnh thời gian, tần số F Có bốn nút, A, B, C, D, truy cập từ trạm gốc mức 10 Mbps, Mbps, 2.5 Mbps, Mbps, tương ứng, kênh hạ lưu Các tỷ lệ giả định trạm gốc sử dụng tất khe thời gian có sẵn tất tần số F để gửi đến trạm Các trạm sở có Page 73 vơ hạn lượng liệu để gửi cho nút, gửi tới bốn nút sử dụng tần số F khe thời gian hạ lưu tiểu khung a Tốc độ tối đa mà trạm sở gửi đến hạch gì, giả sử gửi đến node chọn khe thời gian? Là bạn giải pháp công bằng? Giải thích xác định bạn có nghĩa "cơng bằng" b Nếu có u cầu cơng mà node phải nhận lượng liệu khoảng thời gian thứ hai, trung bình tốc độ truyền tải trạm gốc (cho tất nút) hạ lưu tiểu khung? Giải thích làm bạn đến câu trả lời bạn c Giả sử tiêu chí cơng nút nhận nhiều hai lần nhiều liệu nút khác tiểu khung Là tốc độ truyền tải trung bình trạm gốc (cho tất nút) khung phụ? Giải thích làm bạn đến câu trả lời bạn P11 Trong Phần 6.5, giải pháp đề xuất cho phép người dùng di động để trì địa IP họ họ di chuyển mạng nước ngồi để có ngoại mạng quảng cáo cho tuyến đường cụ thể cho người sử dụng điện thoại di động sử dụng sở hạ tầng định tuyến có để tuyên truyền thông tin suốt mạng Chúng xác định khả mở rộng mối quan tâm Giả sử người sử dụng điện thoại di động di chuyển từ mạng sang mạng khác, mạng nước mớ quảng bá tuyến đường cụ thể cho người sử dụng điện thoại di động, mạng nước ngồi cũrút tuyến Hãy xem xét cách thức thông tin định tuyến truyền thuật toán distance-vector (đặc biệt trường hợp định tuyến interdomain mạng lưới trải rộng tồn cầu) a Router khác datagrams đường để nước mạng sau mạng nước bắt đầu quảng cáo tuyến mình? b Có thể cho định tuyến khác để tin mạng nước khác có người sử dụng điện thoại di động? c Thảo luận khoảng thời gian mà router khác mạng cuối tìm hiểu đường dẫn đến người dùng di động P12 Giả sử phóng viên hình 6.22 điện thoại di động Vẽ phác thảo thêm sở hạ tầng-lớp mạng cần thiết để định tuyến gói tin từ người Page 74 sử dụng điện thoại di động ban đầu để (nay điện thoại di động) phóng viên Hiện kết cấu datagram (s) người sử dụng điện thoại di động ban đầu (nay điện thoại di động) phóng viên, hình 6.23 P13 Trong IP di động, có hiệu lực có tính di động end-to-end chậm trễ gói tin nguồn đích? P14 Xét ví dụ chuỗi thảo luận vào cuối Mục 6.7.2 Giả sử người sử dụng điện thoại di động truy cập mạng nước A, B, C, phóng viên bắt đầu kết nối cho người dùng di động cư trú mạng lưới nước A Danh sách thứ tự thơng điệp đại lý nước ngồi, ngoại đại lý đại lý nhà người sử dụng điện thoại di động di chuyển từ mạng A đến mạng B vào mạng C Tiếp theo, xâu chuỗi giả sử không thực hiện, phóng viên (Cũng đại lý nhà) phải thông báo rõ ràng thay đổi người sử dụng điện thoại di động chăm sóc địa Danh sách thứ tự thông điệp mà cần phải trao đổi kịch thứ hai P15 Hãy xem xét hai nút di động mạng lưới nước ngồi có đại lý nước ngồi Cóthể cho hai nút di động để sử dụng chăm sóc địa điện thoại di động IP? Giải thích câu trả lời bạn P16 Trong thảo luận VLR cập nhật HLR với thơng tin vị trí điện thoại di động, ưu điểm nhược điểm có cung cấp MSRN trái ngược với địa VLR đến HLR? Page 75 ... mạng nó, đăng ký COA nút di chuyển đến mạng xử lý điều • Một giao thức đóng gói home-agent datagram Đóng gói chuyển tiếp datagram ban đầu đ? ?a gián tiếp datagram đ? ?a gửi đến COA Page 51 ... nút di động Datagram lớn đáng đ? ?a giao cho COA nút di động Các foreign agent, "sở hữu" COA, tiếp nhận datagram loại bỏ datagram ban đầu từ bên gói đóng gói lớn chuyển tiếp (bước Hình 6. 23) liệu... muốn rời datagram cịn ngun vẹn tiếp nhận gói tin khơng nhận gói tin chuyển tiếp qua home agent Cả hai mục tiêu th? ?a mãn có home agent đóng gói datagram ban đầu hồn tồn datagram lớn Hình 6. 23:Định