Tiểu Luận Báo hiệu và điều khiển kết nối Nhóm 9 offical

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - - Page | BÀI TIỂU LUẬN Môn: Báo hiệu điều khiển kết nối Đề tài: “Các thủ tục truyền nhận liệu 4G” Giảng Viên: Nguyễn Thanh Trà Sinh viên thực hiện: Phùng Phương Hiền – B18DCVT137 Trần Thị Tuyết Mai – B18DCVT278 Trần Thị Nga – B18DCVT310 Hà Nội, tháng 10 năm 2021 Page | Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm LỜI NĨI ĐẦU Ngành cơng nghệ viễn thơng chứng kiến phát triển ngoạn mục năm gần Khi mà công nghệ mạng thông tin di dộng hệ thứ (3G) chưa có đủ thời gian để khẳng định vị tồn cầu, người ta bắt đầu nói cơng nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần Thế nói cách xác 4G gì? Liệu có định nghĩa thống cho hệ mạng thông tin di động 4G? Khái niệm 4G bắt nguồn từ đâu? Có nhiều định nghĩa khác 4G, có định nghĩa theo hướng cơng nghệ, có định nghĩa theo hướng dịch vụ Đơn giản nhất, 4G hệ cùa mạng thông tin di động không dây 4G giải pháp dể vượt lên giới hạn điểm yếu mạng 3G Thực tế, vào năm 2002, 4G khung nhận thức để thảo luận yêu cầu mạng băng rộng tốc độ siêu cao tương lai mà cho phép hội tụ với mạng hữu tuyến cố định 4G thể ý tưởng, hy vọng nhà nghiên cứu trường đại học, học viện, công ty xây dựng dựa tảng viễn thông hay thông tin di động hay nhiều công ty khác với momg muốn đáp ứng dịch vụ đa phương tiện mà 3G không đáp ứng P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm MỤC LỤC P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CƠNG NGHỆ 4G LTE 4G (viết tắt Fourth_Generation) hay LTE (viết tắt cụm từ Long Term Evolution, có nghĩa tiến hóa dài hạn) cơng nghệ truyền thơng không dây thứ 4, cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tưởng lên tới đến 1.5 Gb/giây Tên gọi 4G IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đặt để diễn đạt ý nghĩa “3G nữa” 1.1 Tổng quan 4G LTE 1.1.1 Khái niệm 4G LTE 4G hệ 3G, IEEE đặt nhằm phân biệt với chuẩn mạng trước (2G/3G) Những tiêu chuẩn mạng 4G ITU-R thức thiết lập vào T3/2008, gọi tên IMT-Advanced (International Mobile Telecomunications Advanced) Được thúc đẩy bới yêu cầu ITU IMT_Advance, 3GPP bắt đầu nghiên cứu cách nâng cao LTE Đẩu từ nghiên cứu đặc điểm kỹ thuật cho hệ thống biết LTE-Advanced, u cầu sau: Dựa vào chuyển mạch gói AII-IP (cơng nghệ mạng tiếp theo): Next Generation Network (NGN) Mạng NGN mạng chuyển mạch gói có khả cung cấp dịch vụ viễn thơng, dịch vụ băng rộng, công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS dịch vụ cung cấp hoàn toàn độc lập với công nghệ truyền dẫn lớp Mạng cho phép người dùng truy cập tới nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác đồng thời hỗ trợ tính di động nhằm mục đích cung cấp dịch vụ cách thống hoàn toàn suốt trình người sử dụng Trung tâm mạng IP NGN gồm yếu tố: - -  Hội tụ mạng  Hội tụ dịch vụ  Hội tụ ứng dụng LTE-Advanced yêu cầu để cung cấp tốc độ liệu peak 1000 Mbps đường xuống (Down-link) 500 Mbps đường lên (Up-link) Trong thực tế, hệ thống thiết kế để điều chỉnh cung cấp tốc độ liệu cao tương ứng 3000 1500 Mbps Hiệu băng thông MAX = bit/s/Hz (Down-link) 6.75 bit/s/Hz (Uplink) Có thể tự động chia sẻ tài nguyên mạng để hỗ trợ nhiều người dùng lúc Sử dụng kênh có băng thơng 5-20 MHz, tùy chọn đến 40 MHz P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm - Truyền tải liệu mạn không đồng phải diễn trơn tru, ổn định Có khả cung cấp dịch vụ chấ lượng cao công việc hỗ trợ đa phương tiện hệ 1.1.2 Ứng dụng 1.1.3 Hệ thống truyền thông 4G 1.2 Sự phát triển triến trúc hệ thống 4G LTE Phần ta trình bày kiến trúc cấp cao LTE Chúng ta bắt đầu cách mô tả thành phần phần cứng mạng LTE cách xem xét giao thức phần mềm mà thành phần sử dụng đẻ giao tiếp sau xem xét chi tiết kỹ thuật sử dụng để vận chuyển liệu LTE trước thảo luận biểu đồ trạng thái việc sử dụng phổ vô tuyến 1.2.1 Kiến trúc LTE Kiến trúc cao cấp hệ thồng gói tin phát triển (EPS/ Evoled Packet System) có thành phần là:  Thiết bị người dùng (UE/ User Equiqment)  Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển (E-UTRAN/ Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)  Lõi gói phát triển (EPC/ Evolved Packet Core) Đổi lại, gói phát triển lõi giao tiếp với mạng liệu gói giới bên ngồi internet, mạng công ty tư nhận hệ thồng đa phương tiện IP Các giao diện phần khác hệ thống kí hiệu Uu, S1, Sgi Mỗi UE, E-UTRAN EPC có kiến trúc nội riêng Hình 1.1: Kiến trúc cao cấp LTE 1.2.2 Các thiết bị đầu cuối (thiết bị người dùng) Kiến trúc thiết bị đầu cuối (UE) P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm Hình 1.2: Kiến trúc thiết bị đầu cuối người dùng (UE)  Thiết bị liên lạc thực tế gọi thiết bị di động (ME/ Mobility Equiqment) Trong trường hợp điện thoại di động điện thoại thông minh, thiết bị Tuy nhiên, thiết bị di dộng chia thành phần là: - Thiết bị đầu cuối di động (MT/ Mobile Termination) xử lý tất chức giao tiếp - Thiết bị đầu cuối (TE/ Terminal Equipment)là nơi kết thúc luồng liệu Ví dụ: đầu cuối di động thẻ LTE plug-in cho máy tính xách tay, trường hợp này, thiết bị đầu cuối máy tính xách tay  Thẻ mạch tích hợp đa (UICC/ Universal Integrated Circuit Card) thẻ thông minh, thường gọi thẻ SIM (Cubscriber Identity Module) - Nó chạy ứng dụng gọi mô-đun nhận dạng thuê bao chung (USIM/ Universal Subscriber Identity Module), lưu trữ liệu đành riêng cho người dùng, chẳng hạn số điện thoại người dùng dnah tính mạng gia đình - Một số liệu USIM tải xuống từ máy chủ quản lý thiết bị nhà điều hành quản lý  Ngoài ra, LTE hỗ trợ điện thoại di động sử dụng IPv4, IPv6, IP kép phiên v4 v6 Một điện thoại di động nhận điện IP cho mạng liệu gói mà giao tiếp 1.2.3 Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất UMTS phát triển (E-UTRAN/ Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 1.2.3.1 Kiến trúc E-UTRAN Mạng truy nhập vô tuyến UMTS phát triển (E-UTRAN) xử lý thông tin liên lạc vô tuyến thiết bị di động gói lõi phát triển có eNodeB (eNB) Vì kiến trúc E-UTRAN gọi kiến trúc phẳng  Phần lõi kiến trúc E-UTRAN nút B (eNodeB), cung cấp giao diện vô tuyến với mặt phẳng người sử dụng mặt phẳng điều khiển kết nối hướng đến UE  Mục tiêu công nghệ tăng vùng phủ, tốc độ liệu cao hiệu QoS tốt công với người sử dụng khác  eNB có chức là: P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm - eNB gửi đường truyền vơ tuyến đến tất điện thoại di động đường xuống nhận đường truyền từ chúng đường trên, sử dụng chức xử lý tín hiệu tương tự kỹ thuật số giao diện khơng khí LTE - eNB kiểm sốt hoạt động cấp thấp tất điện thoại di động cách gửi cho chúng thơng điệp báo hiệu lệnh chuyển giao liên quan đến đường truyền vơ tuyến  Mỗi trạm gốc kết nối với EPC giao diện S1 Nó kết nối với trạm gốc lân cận gọi giao diện X2, sử dụng chủ yếu để bảo hiệu chuyển tiếp gói tin trình chuyển giao Hình 1.3: Kiến trúc Kiến trúc E-UTRAN 1.2.3.2      Các kiến trúc giao thức E-UTRAN Mặt phẳng người sử dụng: Giao thức mặt phẳng người dùng E-UTRAN, bao gồm lớp PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control) MAC (Medium Access Control) PDCP (Packet Data Convergence Protcol) : Là giao thức hội tụ số liệu gói, đảm bảo nén tiêu đề giao thức thực mật mã hóa số liệu RLC (Radio Link Control): điều khiển liên kết vô tuyến, chịu trách nhiệm truyền số liệu tin cậy, lớp lớp MAC (Medium Access Control): điều khiển môi trường, chịu trách nhiệm lập biểu phát lại nhanh, lớp lớp Mặt phẳng điều khiển: giao thức tầng truy cập lớp thấp hoạt động với chức bên mặt phẳng người dùng, khác chỗ không nén Header P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm Hình 1.4: Chồng giao thức 1.2.4 Lõi gói phát triển (EPC) 1.2.4.1 Kiến trúc lõi gói phát triển Các thành phần mạng lõi phát triển EPC bao gồm: Hình 1.5: Các thành phần lõi gói phát triển (EPC)  Thực thể quản lí di động (MME/ Mobility Management Entity) Kiểm soát hoạt động cấp caocuar thiết bị di động cách gửi cho thơng điệp báo hiệu vấn đề bảo mật quản lý luồng liệu không liên quan đến truyền thông vô tuyến  Cổng phục vụ (S-GW/ Serving Gateway) Hoạt động thiết bị định tuyến mức cao chuyển tiếp liệu trạm gốc cổng PDN Một mạng điển hình chứa số cồng phục vụ, cổng trơng nom điện thoại di động khu vực địa lý định Mỗi thiết bị di động P a g e | 45 Các thủ tục truyền nhận liệu 4G – Nhóm định đến cổng phục vụ nhấ, cổng phục vụ thay đổi thiết bị di dộng di chuyển đủ xa  Cổng mạng liệu gói (PDN-GW/ Packet Data Network Gateway) Là điểm liên lạc EPC với giới bên ngồi thơng qua giao diện SGi, cổng PDN trao đổi liệu với nhiều thiết bị bên mạng liệu gói Ví dụ: cho Internet cho hệ thống đa phương tiện IP 1.2.4.2 Kiến trúc chuyển vùng Chuyển vùng cho phép người dùng di chuyển ngồi phủ sóng nhà khai thác mạng họ cách sử dụng tài nguyên từ mạng khác Nó dựa tồn thỏa thuận chuyển vùng Hình 1.6: Kiến trúc thông thường LTE cho di động chuyển vùng giao tiếp với Internet hệ thống đa phương tiện IP  Bằng cách sử dụng kiến trúc này, nhà khai thác mạng gia định xem tất lưu lượn cà tính phí trực tiếp, u cầu thỏa thuận chuyển vùng với mạng truy cập hai mạng trao đổi thông tin sử dụng đường trục nhà khai thác gọi trao đổi gói IP (IPX) tên cũ trao đổi chuyển vùng GPRS (GRX)  Giao tiếp với hệ thống đa phương tiện IP thường sử dụng breakout cục bộ, cổng PDN nằm mạng truy cập Điều có hai lợi ích P a g e | 45 ... thuộc tính (AVPs) chúng kết hợp hai thông tin: thông số định giá trị 1.2.6 Một vài ví dụ điển hình báo hiệu điều khiển trịn 4G LTE 1.2.6.1 Báo hiệu tầng truy nhập Dưới giới thiệu yếu tố mạng ngăn...BÀI TIỂU LUẬN Môn: Báo hiệu điều khiển kết nối Đề tài: “Các thủ tục truyền nhận liệu 4G” Giảng Viên: Nguyễn Thanh Trà Sinh... thiết bị di động phương tiện thông báo báo hiệu viết giao thức điều khiển tài nguyên radio (RRC: radio resource control) Trong mạng truy cập vô tuyến, MME điều khiển trạm gốc khu vực cách sử dụng