IP cho mạng 3G

IP cho mạng 3G III.1 Mở đầu Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của thông tin làm cho mạng internet ngày càng trở nên phổ biến. Mạng internet trở thành một kho tư liệu vô tận cho mọi người. Với những người làm việc về mạng thì khái niệm IP đã trở nên quá phổ biến và ai cũng thấy được tác dụng to lớn của IP trong việc chuyển tải thông tin trong mạng. Với tính ưu việt và tính phổ dụng vốn có, IP được sử dụng cho phần lớn các hệ thống mạng hiện nay và trong tương lai. Cũng như mạng Internet, mạng di động với ưu điểm về tính di động cũng không ngừng phát triển. Đáp ứng về nhu cầu ngày càng cao của con người về thông tin cũng như các loại hình dịch vụ, khái niệm mạng 3G ra đời và đang dần đi vào thực tế. Mạng 3G ngoài mục tiêu tăng băng thông cho người sử dụng đáp ứng các loại dịch vụ ở giao diện vô tuyến còn ứng dụng công nghệ IP cho phần mạng. III.1.1 IP IP là từ viết tắt của ‘Internet Protocol’: giao thức mạng internet. Thông tin cần truyền tải sẽ được chia thành các đoạn và đẩy vào các gói tin; các gói tin có phần tiêu đề xác định sẵn địa chỉ của các điểm nhận. Mạng IP là mạng mà các thiết bị đầu cuối được phân biệt với nhau bằng các địa chỉ IP. Đây chỉ là một khái niệm cực kì sơ sài về mạng IP nhằm đơn giản hoá một hệ thống mạng rộng lớn nhất hiện nay. Có rất nhiều giao thức tham gia vào quá trình truyền tải, bảo mật . như TCP, RIP, DHCP . III.1.2 3G ‘3G’ là viết tắt của ‘Third Generation Mobile System’: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3. 3G là sự phát triển từ 2G: là hệ thống di động số đã tồn tại như hệ thống GSM, IS-95, PDC . Các hệ thống 2G chỉ đáp ứng những cuộc gọi thoại thông thường và dịch vụ nhắn tin SMS (Short Message Service). Sự ra đời của 3G mở ra khả năng phát triển nhiều loại hình dịch vụ mới cho máy di động vì 3G cung cấp cho thuê bao dải phổ rộng hơn và đáp ứng nhiều loại tốc độ khác nhau. Trong mạng 3G người ta phân ra làm hai phần: phần giao diện vô tuyến và phần mạng. Đối với giao diện vô tuyến, ở đó xảy ra quá trình liên quan đến sự truyền lan tín hiệu trong không gian - là nơi chịu ảnh hưởng của rất nhiều loại nhiễu và suy hao. Để khắc phục nhiễu cũng như khả năng mở rộng phổ tần người ta sử dụng kỹ thuật W-CDMA (Wideband-CDMA). Phần mạng bao gồm tất cả các trạm gốc BS, các chuyển mạch, cổng giao tiếp, cơ sở dữ liệu và các kết nối giữa chúng. Giữa các loại thiết bị này người ta lại phân thành các giao diện khác nhau để thuận lợi cho quá trình thiết kế, vận hành. Bên cạnh đó phần mạng còn cung cấp các chức năng bảo mật (như quá trình nhận thực), quản lý chất lượng dịch vụ, quản lý tính động cuả các thuê bao. Các sơ đồ cấu trúc được phát triển là UMTS ở Châu Âu và CDMA 2000 ở Mỹ dựa trên các đặc trưng của hệ thống mạng 2G cũ. III.1.3 IP cho mạng 3G Câu hỏi đặt ra là ta hiểu thế nào về IP cho mạng 3G, mạng khi đó sẽ đạt được những lợi ích gì? IP cho 3G có nghĩa là ta tìm cách xây dựng mạng 3G sử dụng các giao thức IP cho toàn bộ hệ thống. Khi đó mạng 3G trở thành một thành phần của mạng IP toàn cầu, ta có thể có các trình duyệt web, gửi email, và nhiều đặc tính khác cho các thiết bị tham gia mạng 3G. Việc đưa IP vào cho mạng di động cần thiết phải thay đổi một số giao thức để phù hợp với các thiết bị nhỏ gọn xách tay và môi trường vật lý truyền dẫn chịu ảnh hưởng của nhiều tác động bên ngoài. Cần hỗ trợ chuyển giao, các dịch vụ thời gian thực, hay đảm bảo QoS. Một mạng 3G được xây dựng trên nền tảng IP, chúng ta có thể sử dụng các bộ định tuyến IP, các giao thức IP chung ngoài ra còn có các ưu điểm sau: - Việc xây dựng mạng có nhiều thành phần chung với mạng cố định. - Có thể hỗ trợ chức năng lớp mạng IP mới như multicast hay anycast. - Dễ dàng hơn trong việc tích hợp các kỹ thuật truy nhập khác như LANs cùng với các kỹ thuật dùng cho ô rộng. III.1.4 Nguyên lý thiết kế một mạng IP Để phân biệt mạng Internet và mạng 3G là dựa trên cách chúng ta thiết kế hệ thống. Một điều rõ ràng là công việc thiết kế một hệ thống cực kỳ phức tạp để đáp ứng cùng một lúc các tiêu chí như bảo mật, QoS, quản trị di động, các dịch vụ cho mạng, sự phân tần trong liên kết, các thiết bị kết nối Phức tạp là vì mỗi tiêu chuẩn, mỗi công việc thường được thực hiện dựa trên các trình đơn riêng rẽ nên nếu ta xây dựng hệ thống, có nghĩa là ta phải gọi các tiến trình trong mớ phức tạp tiến trình đó. Chính vì vậy tất yếu dẫn đến sự phân lớp,các lớp sẽ xây dựng độc lập và lớp dưới cung cấp dịch vụ cho lớp trên, lớp trên căn cứ vào dịch vụ đó để xây dựng chức năng cho lớp mình. Mạng IP cũng được xây dựng nhờ sự phân lớp. Nhờ vậy hệ thống được xây dựng trên mạng IP sẽ đơn giản và dễ dàng hơn rất nhiều. Quan điểm thiết kế mạng IP là “luôn giữ cho lớp trong suốt”(‘always keep layer transparency’), và “IP trên tất cả, tất cả trên IP” (‘IP over everything and everything over IP’). Điều này có nghĩa là IP sẽ sử dụng các dịch vụ của lớp liên kết còn các ứng dụng lại chạy trên lớp IP. Điều quan trọng nhất là các dịch vụ sẽ không biết và không quan tâm đến lớp liên kết, nó chỉ hoạt động dựa trên các dịch vụ được cung cấp bởi lớp IP. Để xây dựng thành công hệ thống chìa khoá của vấn đề là ta phải xây dựng rõ ràng các định nghĩa, các dịch vụ ở giao diện giữa các lớp, để các lớp trên biết rằng mình được sử dụng những gì của lớp dưới. Để biểu diễn các lớp người ta sử dụng hình vẽ theo kiểu thứ tự như sau : Như vậy chúng ta đã tìm hiểu qua về IP,về mạng 3G cũng như nguyên lý để xây dụng mạng 3G. Nhưng cụ thể để xây dựng mạng IP cho 3G như thế nào chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu ở phần tiếp theo. IP Instant messaging Email Voice- over- IP Web browsing RTP SIP DNS TCP UDP ATM PPP Ethernet SDH Radio Optical fibre Wireless Copper wire h 3.1: Mô hình chồng giao thức TCP/IP III.2 IP cho 3G Phần này chúng ta nghiên cứu cách xây dựng một mạng toàn IP. III.2.1 Nguyên lý Căn cứ vào đặc điểm của mạng internet và mạng vô tuyến việc thiết kế đòi hỏi những yêu cầu sau: - Các lớp phải trong suốt: Giao diện giữa các lớp được phân định rõ ràng và mỗi lớp cung cấp dịch vụ cho lớp bên trên. - Hệ quả của điều trên là chỉ các lớp đồng cấp mới có liên kết logic và không liên lạc với các lớp khác. Như vậy giữa lớp 7 (lớp ứng dụng) và lớp 2 không thể có liên kết. Các lớp khác nhau có thể được bổ sung hoặc thay đổi một cách độc lập. - Đầu cuối đến đầu cuối (end to end), các thiết bị đầu cuối có khả năng thực hiện được nhiều công việc hơn có thể. Chúng thực sự biết những gì chúng muốn, điều này làm tăng hiệu quả cung cấp dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối. Các gói tin luôn mang đầy đủ địa chỉ IP của đích đến, bỏ qua các khái niệm về địa chỉ VC của ATM hay nhãn đích. Tuy nhiên cần bổ sung nguồn cung cấp cho các thực thể mang. Do có địa chỉ IP việc truy nhập đến thuê bao căn cứ vào địa chỉ này trên mạng gói nên có thể bỏ đi phần báo hiệu trong mạng truyền thống, điều này góp phần làm giảm tải trọng truyền báo hiệu. - Hệ quả là quá trình truyền dẫn trên mạng có nhiều biến đổi, dữ liệu chỉ được truyền khi có lưu lượng còn khi không có thì không làm gì cả. Điều này giúp mở rộng băng tần. Ngoài ra chúng ta không cần điều khiển cuộc gọi, bỏ qua các chức năng không cần thiết và các chức năng thông minh thêm vào quá trình truyền tin chỉ căn cứ vào IP để truyền đến biên của mạng. - Mạng IP nên tổ chức theo kiểu modul để phù hợp với sự phát triển nhanh và góp phần khai thác mạng hiệu quả tạo ra lợi nhuận. Điều này chỉ thực thi khi ta phân mạng thành các thành phần độc lập để dễ dàng trong việc cải tiến mạng hay thay thế mà không cần nâng cấp lại các modul. Giao diện tạo ra của modul nên đa dạng và độc lập. Vì phải hoạt động trong thời gian dài nên các giao diện lắp đặt cũ phải đáp ứng được các giao thức mới, đảm bảo tính chính xác và tin cậy trong thực hiện các chức năng yêu cầu khi ta xây dựng modul. - Nếu có thể được mạng IP nên xây dựng cho một số khả năng hoạt động và nên có một vài khả năng truy cập. Lấy ví dụ trong trường hợp người dùng muốn vào mạng bằng cách quay số, người dùng quay số của các nhà cung cấp ISP và từ ISP này chúng ta có thể truy cập đến các dịch vụ tiện ích khác trên mạng. - Mạng di động khi xây dựng nên sử dụng những giao thức, truyền dẫn hay các trình ứng dụng sử dụng trong mạng cố định. Mạng di động là một thành phần của mạng internet. Phổ tần sử dụng cho giao diện không gian nằm trong khoảng 0.2-3GHz, yêu cầu đặt ra là phải sử dụng tốt và có hiệu quả với loại băng tần này. III.2.2 Kiến trúc tổng thể. Như ta đã xét ở các chương trước, một router đóng vai trò làm node mạng để phục vụ việc định tuyến thông tin chuyển qua mạng, ngoài ra nó còn làm nhiệm vụ ngăn chặn các thông tin mạng lớp 2 để giảm thiểu vùng đụng độ. Bây giờ với mạng 3G đã xét ở trên thì đâu sẽ là điểm ta bắt đầu đặt router (ta xét như vậy là xét phần biên của mạng). Câu hỏi đặt ra: Đâu là điểm bắt đầu và đâu là giao diện giao tiếp với các mạng khác? Cũng không khó khăn khi ta thấy rằng việc xét mạng bắt đầu từ BS- điểm cuối của kết nối vô tuyến. Như vậy có một và chỉ một hop (hay nút) vô tuyến dựa trên lớp 1 và lớp 2 trong một hệ thống mạng 3G toàn IP. Tại node này thực hiện việc chuẩn hoá lại gói tin IP và địa chỉ IP trên gói tin sẽ giúp chuyển gói tin đến hop tiếp theo. Do sử dụng mạng IP nên ta bỏ qua tất cả các khái niệm về ATM, AAL2,MPLS . trong việc thực hiện chuyển mạch và định tuyến. Vậy ta có một kết luận cực kỳ quan trọng các BTS hay node B - tuỳ theo thuật ngữ được sử dụng - là một router thực hiện định tuyến IP. Điều thứ 2 ta cần quan tâm đó là mạng truy nhập. Mạng truy nhập bao gồm tất cả phần quản trị mạng di động, sự thăng giáng QoS và các vấn đề liên quan đến định tuyến. Các tính năng được đặt trong các server hoặc do phần quản trị mạng tính toán. Một mạng truy nhập có sự ảnh hưởng của quá trình thăng giáng QoS chủ yếu là do tác động của các thuê bao khác. Để hiểu rõ hơn ta xét một ví dụ khi ở phần mạng biên, nếu có một phiên video chiếm giữ tốc độ 1Mbps được chuyển giao từ một cell láng giềng, nó có thể gây một ảnh hưởng lớn đến tài nguyên địa phương của cell đang xét đến. Nếu mỗi một cell của mạng 3G được xây dựng tối đa 2Mbps và tốc độ này được chia sẻ cho tất cả người dùng thì rõ ràng 1Mbps đã chiếm giữ mất 50% tài nguyên của cell. Điều đó đồng nghĩa rằng các người dùng còn lại chỉ được chia sẻ một nửa băng tần còn lại cho các dịch vụ mà họ muốn sử dụng. Như vậy các dịch vụ như thời gian thực hay không cần thời gian thực sẽ phải thay đổi cách truyền cho phù hợp với trạng thái hiện có của mạng, điều này cũng đồng nghĩa với việc đó là chất lượng dịch vụ cũng biến thiên. Bên cạnh đó ở mạng lõi cũng có sự ảnh hưởng xong mạng lõi là nơi tập trung lưu lượng lớn và dung lượng cũng lớn cho nên ảnh hưởng đó là không nhiều. Cell phone h 3.2: Router truy nhập bắt đầu từ BS (hay node B) Bên lề của mạng lõi, phần giao tiếp với mạng truy nhập sẽ là một cổng Internet (chạy giao thức BGP cùng chức năng tường lửa) sẽ đáp ứng mềm dẻo với các gói lưu lượng và tìm ra đường đi ngắn nhất qua mạng. Các dịch vụ mà mạng truy nhập cung cấp có thể là email hay dịch vụ web hoặc người sử dụng có thể sử dụng dịch vụ này thông qua mạng internet Evolved internet IP access network Gateways Access Router IP packet Delivery Cell phone Gateways h 3.3: Một mạng sử dụng IP cho 3G II.2.3 Định tuyến và tính di động Rõ ràng tính di động là rất cần thiết cho một mạng bởi nó giúp người dùng có thể vào được phiên giao dịch và tiếp tục chiếm giữ phiên đó khi chuyển giao sang các router truy nhập khác. Những nguyên nhân chính gây mất phiên truy nhập là: do tìm gọi, cập nhật định tuyến và báo hiệu giữa các router truy nhập. Để giải quyết vấn đề ứng dụng mạng IP cho mạng di động, IETF đưa ra một kỹ thuật đầy hứa hẹn đó là kỹ thuật ‘fast mobile IP’ với việc đưa ra khái niệm truyền tunnel thực hiện các kết nối tạm thời giữa các router truy nhập. Tuy nhiên vẫn còn phải lựa chọn là dùng cách nào cập nhật định tuyến. Giải pháp thích hợp nhất được đưa ra đó là cập nhật theo thứ tự host trong hệ thống, căn cứ vào kiến trúc ‘nghe nói’ của mạng IP. Kiến trúc này các router sẽ biết thông tin về mạng và trạng thái mạng bằng cách học thông tin của các router láng giềng. Như chúng ta biết, ưu điểm lớn nhất của mạng di động so với mạng khác chính là tính chất di động của thuê bao. Nhưng với môi trường IP, việc định tuyến thông qua các địa chỉ IP (thường được phân theo vùng địa lý để tiện cho việc định tuyến) thì làm thế nào để đưa các gói tin đến cho thuê bao khi vị trí của chúng bị thay đổi liên tục? Giải pháp truyền tunnel như MIP (Mobile IP) là giải pháp bổ sung dùng cho mạng di động để giải quyết tính chất di động của các thuê bao. Một mạng IP thông thường sẽ không thể phân phối chính xác gói tin đến thuê bao trong mạng di động chính vì vậy cần có khái niệm truyền tunnel. Mỗi tunnel sẽ dùng cho một người sử dụng khi ra khỏi mạng nhà (Home Agent). Các gói tin truyền đến cho người dùng sẽ thực hiện quá trình đóng bao (encapsulation), thêm một Header mới để gửi đến mạng khách FA(Foreign Agent). Tại mạng FA, gói tin sẽ thực hiện việc mở gói( De-encapsulation). Nhưng với cách dùng truyền tunnel thì rất khó khăn trong việc sử dụng truyền multicast trong mạng bởi vì nếu ta xét tất cả các lưu lượng truyền cho người dùng đều phải truyền tunnel thì sẽ có sự bùng nổ dữ liệu trong mạng mà dự đoán trong tương lai có đến 90% dịch vụ mới ra đời dùng cho mạng Internet sử dụng kỹ thuật Multicast. Các host trong hệ thống cũng thực hiện các chức năng như trong mạng IP bình thường, thực hiện theo đúng nguyên lý IP và nhiệm vụ là phân phối các gói tin. Có một câu hỏi được đặt ra là cách xác định địa chỉ các Host như thế nào? Chúng cần có một địa chỉ IP thuộc quyền một router truy nhập để thực hiện việc truyền tải thông tin. Địa chỉ đó nhất thiết phải là các địa chỉ global. Địa chỉ phải được gán cho các router trong vùng mạng. Việc thiết lập địa chỉ IP là rất cần thiết, khi đăng nhập mạng người dùng sẽ được cấp một địa chỉ IP hoặc theo phương pháp cấp khác là địa chỉ chỉ được cấp khi có quá trình truyền và nhận gói. Địa chỉ đó sẽ được thu hồi nếu người dùng ra khỏi vùng mạng hoặc khi kết thúc phiên số liệu. Người ta không sử dụng phương pháp gán địa chỉ IP cố định cho các thuê bao bởi vì địa chỉ IP là một tài nguyên đang rất cạn kiệt vì vậy cần thiết phải có chiến lược sử dụng địa chỉ IP hiệu quả. Với yêu cầu linh động trong việc cấp phát địa chỉ IP, ta quan tâm đến các host để xem nó phải làm việc như thế nào để có tối đa số người được cấp địa chỉ IP (hay địa chỉ IP được sử dụng một cách hiệu quả nhất), điều này chỉ có thể nếu chúng ta sử dụng cách cấp phát địa chỉ động bằng các phiên thay đổi. Ví dụ như một thuê bao sẽ không cần đến địa chỉ IP khi nó ở trạng thái Idle hay một số trạng thái khác. Bây giờ ta xem xét hoạt động trong một mạng IP dùng SIP. Thử hình dung chúng ta có một phiên yêu cầu, một SIP URL –sip:dave.wisely@bt.umts. Trong hệ thống SIP, việc tìm gọi được thực thi nhờ bản tin SIP INVITE được đưa đến từ một proxy server quản trị tên miền người sử dụng (ở đây tên miền là bt.umts). Khi người dùng vào một mạng truy nhập nào đó (AN), thuê bao sẽ phải đăng ký tên miền và tên của SIP Registration server chứa tên miền khi đăng ký ban đầu để đảm bảo các bản tin INVITE và các bản tin SIP khác để căn cứ vào đó có thể được chuyển đến mạng AN. SIP proxy trong mạng AN sẽ tham khảo Registration Server địa phương để tìm được vùng vị trí hiện tại của thuê bao để thực hiện tìm gọi. Địa chỉ tìm gọi có thể là multicast, khi đó sẽ liên quan đến một nhóm router truy nhập. Khi thuê bao nhận được tín hiệu tìm gọi, nó sẽ yêu cầu và được cấp một địa chỉ IP, địa chỉ này cũng được gửi đến Registration Server và lưu lại và căn cứ vào địa chỉ IP này bản tin INVITE có thể tìm đến được thuê bao. Thêm vào đó với những trường hợp truy nhập mạng mà không cần quá trình tìm gọi (đóng vai trò điểm khởi đầu cuộc gọi) thì việc cấp địa chỉ IP thực hiện giống như kiểu quay số đến ISP đang được sử dụng hiện nay trên mạng internet. Nhưng như thế vẫn chưa đảm bảo cho quá trình chuyển nhận gói trong mạng IP bởi vì thuê bao luôn di động. Chúng ta biết HA (Home Agent) luôn lưu trữ một địa chỉ CoA (Care of Address) là địa chỉ tạm thời của thuê bao và địa chỉ này được FA( Forein Agent) ấn định. Khi đó HA đóng vai trò như một điểm tập trung vô tuyến trong mạng di động và luôn phải tiêu tốn một phần hiệu năng mạng cho công việc truyền tunnel này. II.2.4 Giao diện Một vấn đề quan trọng chúng ta cần xét đến đó là giao diện liên kết giữa các lớp trong một mạng IP- yêu cầu cả hai lớp đều phải cho phép các hoạt động liên kết nhưng chúng lại chia thành các thành phần riêng rẽ (ví dụ về các thiết bị di động chỉ có ở phần mạng truy cập RAN). Theo đặc tính cơ bản và cố hữu của mạng IP thì các chức nănggiao diện dịch vụ cũng như các chức năng khác đồng thời tồn tại trong mạng nhưng chúng hoạt động độc lập và không ảnh hưởng lẫn nhau, nhưng việc phát triển chúng như thế nào để đảm bảo tồn sự nguyên trạng của các lớp, bảo tồn nguyên lý IP, trong khi việc tăng hiệu năng tìm kiếm thuê bao là rất cần thiết vì chức năng này lại là một chức năng cơ sở của mạng di động truyền thống. Giao diện quan trọng nhất trong sơ đồ mạng chỉ có thể là giao diện giữa phần vô tuyến và phần mạng (người ta thường gọi đây là lớp 2,5 nằm giữa lớp 2 và lớp 3). Một mạng toàn IP nên đảm bảo khả năng liên kết nhiều loại giao diện vô tuyến khác nhau như WLAN, TDMA, và cần thiết có một giao diện chung giữa lớp 2 và lớp 3 để đảm bảo khả năng kết nối với bất cứ kiểu truyền vô tuyến nào. Thêm vào đó nó cần phải có các chức năng khác nhằm mục đích để tăng hiệu suất mạng. Ví dụ như việc chuyển giao có thể được thực hiện ở lớp 3 sử dụng các bản tin IP. Tuy nhiên việc đo đạc tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) để quyết định quá trình chuyển giao chỉ được thực hiện ở các card giao diện mạng hay ở lớp 2. Lớp 2 nhờ khả năng phát hiện mất gói hay gói trễ để đánh giá thông tin chuyển giao chính xác nhờ vậy có thể tăng hiệu quả cho quá trình chuyển giao. Việc đánh giá chất lượng mạng thông qua QoS, phần lớn các lớp liên kết vô tuyến đều có bộ đệm với một cơ cấu tính toán QoS, các điểm truy cập LAN vô tuyến luôn hoạt động một quá trình xử lý là điều khiển việc chấp nhận cuộc gọi. Tất cả phải làm việc liên kết với việc xử lý ở lớp IP. Một trong những giao diện được đề xuất là IP2W (IP to Wireless) được phát triển từ dự án EU BRAIN. Mỗi chức năng được xây dựng một cách nguyên thuỷ và cho phép sử dụng chúng theo một cách thức chung. Trong mô hình này có một lớp con hội tụ được thêm vào ở giữa lớp 2 và lớp 3, sử dụng dịch vụ của lớp liên kết. ở lớp con này đáng chú ý là có thêm chức năng tìm kiếm hỗ trợ các thiết bị đầu cuối và truy nhập vào router để tìm kiếm các chức năng hoạt động hỗ trợ. Mô hình tham chiếu như sau: Application Upper Layer Services Interface Transport Layer (TCP/UDP) IPv4 Network Layer (IP, ICMP, IGMP) IPv6 Network Layer (IP, ICMP, NP) Adress Resolution ARP RARP Framing (IP over ethernet) Link Layer Specific Convergence Link Layer Layer 2.5 Convergence IP2W h 3.4: Mô hình tham chiếu IP2W từ dự án EU BRAIN. Một giao diện khác được chú ý trong mô hình trên là giao diện dịch vụ chuyển tiếp nằm giữa lớp chuyển tiếp và lớp dịch vụ. Lớp giao diện này chủ yếu được đưa ra để phục vụ cho quá trình thông tin đa client. III.3 Quá trình phát triển mạng Quá trình phát triển của tiêu chuẩn mạng 3G gắn liền với hai kỹ thuật mới so với những kỹ thuật ở hệ thống mạng viễn thông cũ là VoIP, và cuộc gọi IP căn cứ vào báo hiệu phiên cho các dịch vụ đa phương tiện. Trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu ngắn gọn cả hai kỹ thuật. III.3.1. Truyền dẫn trên mạng IP với UMTS R4 Phiên bản thứ 2 của UMTS ban đầ gọi là Release 2000, và đây là tiêu chuẩn được xem là rất hoàn hảo. Chúng ta thấy thực tế có những thay đổi lớn so với phiên bản thứ nhất phát hành năm 1999 ( R99) và nó sử dụng 2 chuẩn mới chỉ được hoàn thành vào năm 2002. Phiên bản ban đầu có tên là R3, các phiên bản sau sẽ có tên là R4 và R5. Sự khác biệt lớn nhất của UMTS R4 là ở phần mạng lõi xử lý cho các tín hiệu chuyển mạch kênh, còn UTRAN , miền chuyển mạch gói và các phần còn lại là không có gì thay đổi. R4 đưa ra giao diện IuCS và các tín hiệu phần chuyển mạch kênh sẽ được đưa đến Media Gateway. Từ đây lưu lượng thoại được đóng gói và chuyển đi dưới dạng gói IP- như chuyển bằng VoIP là một cách. Kiến trúc chung của R4 như hình vẽ: Node B Node B RNC RNC MGW MGW MSC Server GMSC Server SS7 GW SS7 GW HSS/ HLR SGSN GGSN SS7 PSTN internet IuB IuB Iur Iu-PS Gn (GTP/IP) Gi (IP) Iu-CS (control) Iu-CS (carry) RTP/IP PCM H248/IP H248/IP h 3.5: Kiến trúc của UMTS R4 Một đặc điểm quan trọng của R4 là nó tương thích hoàn toàn với các mạng trước đó. Điều này dẫn đến ta không phải thay đổi các đầu cuối và không cần quá trình nâng cấp. Ưu điểm là hệ thống sẽ tiết kiệm chi phí , độ tích hợp cao, mềm dẻo và dễ cải tiến. Việc tiết kiệm là do có sự tham gia của mạng IP vào quá trình truyền dẫn, nó sẽ cung cấp việc chuyển dữ liệu giá rẻ hơn so với các loại kỹ thuật khác như TDM hay ATM. Thêm vào đó, trong phiên bản R3, các tín hiệu thoại của di động có tốc độ thấp (được mã hoá thích ứng ở tốc độ từ 5Kbps đến 12Kbps) đều được chuyển thành 64 Kbps ở MSC trước khi chuyển sang các mạng di động khác. Điều này là phí phạm băng thông truyền dẫn và tăng chi phí truyền. R4 đưa ra các đề xuất mềm dẻo: tiết kiệm chi phí bằng cách có thể chuyển cả PS và CS trên cùng một mạng lõi chung và tích hợp các chức năng điều khiển và quản lý lại. Như vậy ta có một mạng lõi IP có thể sử dụng cho lưu lượng của mạng di động lẫn mạng cố định. Với R4, chúng ta cũng xác định rõ chức năng của mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển, MG (Media Gateway) và MGC (Media Gateway Controller) có thể thêm vào một cách độc lập dẫn đến mở đường cho việc xây dựng mạng VoIP. Cuối cùng R4 cũng đưa ra đưa ra một bước phát triển mới cho một giải pháp đầy đủ VoIP- thoại được đóng gói ở đầu cuối, đây có thể coi là một tiến bộ to lớn. III.2.5 UMTS R5- điều khiển cuộc gọi IP và báo hiệu UMTS R5 có sự thay đổi lớn so với các phiên bản 3G cũ là không hỗ trợ chuyển mạch kênh, chỉ tập trung vào chuyển mạch gói ở mạng lõi. R5 chỉ ra hai thành phần chính cấu thành trong mạng lõi là : [...]... thuờ bao s dng dch v min IM *, S dng IPv6 IPv6 m rng a ch IP lờn n 128 bit tng ng cú th nh c 2 128 a ch ỏp ng cho tt c cỏc thit b tham gia mng IP Chớnh vỡ vy min IM s s dng IPv6, cỏc thit b ngi dựng s c gỏn a ch IP c nh v lu vo trong phn dch v ca IM Lý do c bn phi s dng IPv6 thay cho IPv4 xut phỏt t cỏc nc chõu v chõu u vỡ s cn kit v a ch IP Thờm vo ú s dng a ch IPv6 s nõng cao c tớnh bo mt, t ng... rt tt s dng cho vic truyn VoIP l giao tc khi to phiờn SIP v giao thc da trờn quan h H323 Tuy nhiờn giao thc SIP c la chn cho vic xõy dng bi nú l giao thc chun ca IETF (R5 cng l mt chun ca IETF) nờn d dng thc hin cỏc chun mi ca IETF Ngoi ra SIP da trờn nn tng internet nhiu hn v cng rt thun li khi s dng cỏc thit b trong SIP xõy dng mng 3G Min IM dnh cho ngi s dng c nh a ch l mt SIP URL ... vy vi s ra i ca IPv6 thi k quỏ s xy ra trng hp truyn tunnel vi c gúi tin IPv4 v gúi tin IPv6 Min IM c truy cp thụng qua bỏo hiu ca IPv6 III.3 Túm tt chng Trong chng ny chỳng ta ó xõy dng mng IP cho 3G iu ny thc hin c thụng qua cỏc nguyờn lý c bn xõy dng mng 3G, thụng qua giao thc SIP v nh vy chỳng ta cú th thc hin mt cuc gi VoIP thụng qua mng di ng Ngoi ra chỳng ta cũn nghiờn cu v cỏch m rng cỏc loi... mt mụi trng vụ cựng thun li cho vic phỏt trin dch v internet Mt hng ng dng quan trng khi s dng IPv6 l dựng cho min IM Tht vy khi IPv6 ra i, ó cú nhng cõu hi v tớnh liờn mng ca IPv4, nhng nú vn c k vng v tip tc tn ti rt nhiu nm n khi ra i R5 Khi sỏng to ra UMTS, nú hot ng da trờn IPv4 over ATM, cỏc gúi tin truyn qua mng thụng qua giao thc truyn tunnel GTP, vỡ vy vi s ra i ca IPv6 thi k quỏ s xy ra trng... - cho phộp thit lp cỏc cu liờn lc trong phiờn hi ngh trong mt mng khụng c h tr multicast Trc khi mt bn tin SIP cú th gi n CSCF, thit b u cui phi thit lp mt a ch PDP context c bit dựng cho mc ớch ny PDP context ny dựng tng tỏc qua li vi lp QoS v ch s dng cho mc ớch bỏo hiu Thit b u cui chy mt i tng ngi dựng SIP (úng vai trũ User Agent) v CSCF s thụng tin vi thit b ny qua mt tuyn xỏc nh bng mt a ch IP. .. mary.jones@xtel.com> v a ch ny rt d dng truy nhp thụng qua min IP Chỳ ý rng IM khụng cn quan tõm n v trớ ng ca thuờ bao UMTS R5 a ra mt thit b mi vi tờn gi l server control function hay cũn gi l CSCF Nú tng t nh SIP proxy server thc hin mt s cụng vic chớnh sau: nh v ngi dựng: biờn dch SIP URL sang a ch IP U quyn bn tin INVITE Gi thụng tin v trng thỏi ca phiờn, cho phộp mt lung a truyn thụng khỏc cú th thờm vo... u ngi dựng tỡm n P-CSCF gn nht thụng qua mt PDP context thc hin bỏo hiu v ng ký sau ú nhn li mt a ch IP theo kiu ng (DHCP) hay c thit lp tnh Nh vy P-CSCF s lm nhim v qun lý mng theo mt vựng v thc hin vic phõn phi a ch IP Khi thuờ bao ó cú a ch IP ca riờng mỡnh ri, nú cú th hot ng nh mt phn t ca mng IP, nú cú th tỡm a ch ca P-CSCF thụng qua vic s dng tờn min truy vn DNS server ca GGSN DNS server s... bit a ch IP ca S-CSCF v chỳng ly thụng tin v thuờ bao thụng qua HSS Ging nh GSM, HSS nhn bit c v trớ ca thuờ bao nh tuyn bn tin INVITE IM Subsystem A HSS Interrogating Call Status Control Function I-CSCF Serving Call Status Control Function S-CSCF Serving Call Status Control Function S-CSCF SIP Signalling REGISTER INVITE RINGING Proxy Call Status Control Function P-CSCF IM Subsystem B SIP signalling... nh hỡnh v h 3.6 Mc ớch chớnh ca R5 l cho phộp hot ng ca nhng loi hỡnh dch v mi cú th k n l hi ngh a truyn thụng (cựng lỳc tn ti truyn voice, video, whiteboad), cỏc dch v a ngi dựng, game tng tỏc Min IM l min dch v: cú ngha dnh cho thuờ, t truy nhp, t kinh doanh phỏt trin v ch kim soỏt mt v mụ V lý thuyt cú 3 cỏch m rng min IM l : iu khin cuc gi, roaming v s dng Ipv6 Ta xột cỏch x lý voice mng R5... voice/video/whiteboard thụng tin vi 2 ng nghip- iu ny l vụ cựng khú khn nu ta s dng mng R3 H bt u phiờn lm vic vi dch v voice v whiteboard, ch dựng video vo na cui ca phiờn hi ngh Min IM cn phi cung cp cỏc chc nng cho phộp ngi dựng nh nh v mi ngi dựng, chia s cỏc thụng tin nh loi codec m cỏc thit b tham gia liờn lc ang dựng, hay bng tn, cng nh thờm vo cỏc thit b mi cho phiờn liờn lc Ngoi ra cn phi to ra . thống mạng 2G cũ. III.1.3 IP cho mạng 3G Câu hỏi đặt ra là ta hiểu thế nào về IP cho mạng 3G, mạng khi đó sẽ đạt được những lợi ích gì? IP cho 3G có nghĩa. vậy chúng ta đã tìm hiểu qua về IP, về mạng 3G cũng như nguyên lý để xây dụng mạng 3G. Nhưng cụ thể để xây dựng mạng IP cho 3G như thế nào chúng ta sẽ tiếp