L ỜI CAM Đ OAN
1.3.2.Giao thức IP di động
IP thay đổi xét đến dịch vụ mà ởđó MS có thể duy trì địa chỉ/ kết nối IP khi MS di chuyển giữa các PDSN. Đối với IP di động, hai thực thể mới được định nghĩa là HA (Home Agent) và FA (Foreign Agent). HA về cơ bản cung cấp chức năng gán một địa chỉ IP cho MS trong vùng phục vụ của một PDSN. Tất cả các PDSN ở hướng khác đăng cai một FA. Khi MS di chuyển tới vùng phục vụ khác, HA đảm bảo gắn địa chỉ IP đó vào FA của PDSN mới. Trong trường hợp IP di động, địa chỉ IP được kết hợp với HA. Kiểu IP di động cho phép một MS có nhiều địa chỉ IP để có thể đồng thời truy cập nhiều mạng nguồn.
25
Hình 1.15. Mô hình mạng mô tả IP di động
26
Hình 1.17. Mô hình giao thức đối với dữ liệu người sử dụng IP di động.
Hình 1.18. Mô hình giao thức đối với dữ liệu người sử dụng MIP khi chuyển vùng nhanh
1.3.3. Quản lý tắnh di động
Một trong các đặc điểm quan trọng nhất của thiết kế mạng CDMA2000 là kiểu quản lý tắnh di động để cho phép một MS có phạm vi di động dữ liệu gói rộng. Mô hình tham khảo mô tả các giao diện giữa các thành phần khác nhau của cấu trúc dữ liệu gói CDMA2000 được chỉ ra ở hình dưới:
27
Hình 1.19. Mô hình giao diện dữ liệu gói
Các giao diện khác nhau A8, A9, A10 và A11 được định nghĩa như sau: Ớ A8 Ờ Mang lưu lượng người sử dụng giữa BS và PCF
Ớ A9 Ờ Mang thông tin báo hiệu giữa BS và PCF
Ớ A10 Ờ Mang lưu lượng người sử dụng giữa PCF và PDSN Ớ A11 Ờ Mang thông tin báo hiệu giữa PCF và PDSN
Đối với mạng dữ liệu gói CDMA2000, các chuyển giao được thực hiện ở bốn mức khác nhau được chỉ ra ở hình sau:
Hình 1.20. Mô hình quản lý tắnh di động dữ liệu gói CDMA2000
- Chuyển vùng giữa các BTS trong từng vùng gói được điều khiển bởi từng BSC/PCF. Giao thức chuyển giao cứng và chuyển giao mềm thực hiện tắnh di động giữa các BTS.
28
- Chuyển giao giữa các BSC được phục vụ bởi từng PCF. Giao diện A8/A9 hỗ trợ tắnh di động giữa các BSC dưới cùng một PCF.
- Chuyển giao giữa nhiều PCF được phục vụ bởi từng PDSN. Giao diện A10/A11 hỗ trợ tắnh di động giữa các PCF dưới cùng một PDSN.
- Chuyển giao giữa nhiều PDSN sử dụng kiểu IP di động. Kiểu IP di động được mô tảở trên cung cấp tắnh di động của MS giữa các PDSN.
1.3.3.1. Chuyển giao trong PDSN
Chức năng quản lý tắnh di động lớp liên kết được sử dụng để quản lý sự thay đổi của phiên A10 khi duy trì phiên PPP và địa chỉ IP. Khi một MS di chuyển từ một PCF tới một PCF khác, các kết nối A10 giữa PCF đắch và PDSN đang phục vụ được thiết lập. Chuyển giao PCF tới PCF có thể xảy ra khi một MS ở trạng thái hoạt động hay trạng thái nghỉ. Mục đắch của chuyển giao PCF nghỉ là để duy trì phiên PPP khi MS ở trạng thái nghỉđể tối thiểu việc sử dụng tài nguyên vô tuyến.
Chuyển giao PCF tới PCF bao gồm: - Lựa chọn PDSN
- Thiết lập phiên A10 mới. - Huỷ phiên A10 trước.
PCF đắch khởi đầu một thiết lập phiên A10 mới. Nếu PDSN được lựa chọn là cùng một PDSN đang phục vụ cho MS thì PDSN thoát khỏi phiên A10 trước.
Khi đang chuyển giao PCF tới PCF, việc lựa chọn cùng một PDSN được ưu tiên để duy trì phiên PPP đang tồn tại giữa PDSN và MS. Nếu một PDSN khác được lựa chọn và MS vẫn yêu cầu dịch vụ dữ liệu gói, thì chuyển giao PDSN tới PDSN có thểđược thực hiện.
Mỗi PCF được nhận dạng duy nhất bởi một định danh mạng truy cập. Trong chuyển giao, PCF mới thực hiện việc lựa chọn PDSN và chuyển cả nhận dạng mạng truy cập trước đó (nếu có, từ RAN) và nhận dạng mạng truy cập của nó tới PDSN được lựa chọn. Nếu PDSN nhận ra MSID, nó so sánh định danh mạng truy cập trước đó với định danh mạng truy cập được lưu trữđể xác định phiên dữ liệu gói cũ cho MS. Nếu vậy, PDSN đó thực hiện đổi lại PPP cho MS.
29
1.3.3.2. Chuyển giao giữa các PDSN.
Đối với IP đơn giản, không có tắnh di động phắa ngoài vùng phủ của một PDSN, trừ khi các giao thức chuyển giao nhanh được hỗ trợđể duy trì phiên PPP một cách dễ dàng ở PDSN đang phục vụ cho đến khi MS trở về trạng thái nghỉ.
IP di động cung cấp chức năng quản lý tắnh di động lớp IP để duy trì địa chỉ IP qua các PDSN. Đối với chuyển giao PDSN tới PDSN, MS có thểở trạng thái hoạt động hoặc trạng thái nghỉ. Đối với MS trạng thái hoạt động, chuyển giao nhanh có thể được hỗ trợ giữa các PDSN. Nếu chuyển giao nhanh được hỗ trợ, PDSN đắch khởi tạo thiết lập phiên P Ờ P với PDSN đang phục vụ. Nếu MS ở trạng thái nghỉ, MS chuyển tới trạng thái hoạt động với mục đắch thiết lập kết nối với PDSN mới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Liên kết PDSN tới PDSN để hỗ trợ chuyển giao nhanh được gọi là giao diện P Ờ P. Chuyển giao nhanh với giao diện P Ờ P được sử dụng để duy trì phiên PPP. Điều này cho phép phiên PPP đang tồn tại được tiếp tục, vì thế làm giảm thời gian gián đoạn dịch vụ và mất dữ liệu. Lưu lượng đường xuống nhận được ở PDSN đang phục vụ được đi qua đường hầm thông qua kết nối P Ờ P thắch hợp tới PDSN đắch. PDSN đắch sau đó chuyển lưu lượng tới MS trên kết nối A10 tương ứng. Lưu lượng đường lên từ MS được đi qua đường hầm thông qua giao diện P Ờ P từ PDSN đắch tới PDSN đang phục vụ. PDSN đang phục vụ sau đó chuyển lưu lượng tới mạng ngoài.
Nếu chuyển vùng nhanh không được hỗ trợ, chuyển vùng PDSN tới PDSN đối với IP di động bao gồm:
- Thiết lập phiên PPP mới
- Phát hiện một FA mới thông qua bản tin thông báo tác nhân (Agent Advertisement Message)
- Nhận thực bởi bộ phận RADIUS. - Đăng ký với HA.
Nếu chuyển giao nhanh được hỗ trợ, chuyển giao PDSN tới PDSN đối với IP di động bao gồm:
30
- Thiết lập kết nối P Ờ P đối với mỗi kết nối A10 ở PDSN đắch và tiếp tục phiên PPP hiện tại ở PDSN đang phục vụ.
- Thiết lập phiên PPP mới và nhận thực với bộ phận RADIUS bởi PDSN đắch khi MS trở thành trạng thái nghỉ hay MS dàn xếp lại phiên PPP.
- Thoát kết nối P Ờ P khi phiên PPP mới đang được thiết lập ở PDSN đắch. - Phát hiện FA mới thông qua bản tin thông báo tác nhân
- Đăng ký với HA.
Nếu chuyển giao nhanh không được hỗ trợ, chuyển giao PDSN tới PDSN đối với IP đơn giản bao gồm:
- Thiết lập phiên PPP mới ở PDSN đắch - Nhận thực bởi bộ phận RADIUS.
Nếu chuyển giao nhanh được hỗ trợ, chuyển giao PDSN tới PDSN đối với IP đơn giản bao gồm:
- Thiết lập kết nối P Ờ P đối với mỗi kết nối A10 ở PDSN đắch, và tiếp tục phiên PPP hiện tại ở PDSN đang phục vụ;
- Thiết lập phiên PPP mới và nhận thực với bộ phận RADIUS bởi PDSN đắch khi MS trở thành trạng thái nghỉ hay MS dàn xếp lại phiên PPP;
QoS là cơ chế cung cấp các mức chắc chắn để đảm bảo một dịch vụ hoặc một ứng dụng được chuyển đến người sử dụng đầu cuối một cách an toàn trong giới hạn thời gian cho phép. Các dịch vụ hoặc ứng dụng khác nhau yêu cầu một mức QoS khác nhau, phụ thuộc vào độ trễ, tỷ lệ mất gói Ầ
QoS phải đảm bảo mạng không tạo ra lượng băng thông bổ xung và cho phép chúng ta quản lý hiệu quả băng thông hiện có, đồng thời cho phép dự đoán các tham số về độ trễ, tỷ lệ mất gói.
Về mặt kỹ thuật, QoS dựa vào sự kết hợp của tham số đo lường về hoạt động của hệ thống. Có 5 chỉ số quan trọng nhất đó là:
- Tắnh sẵn sàng: khả năng sẵn sàng phục vụ của hệ thống.
- Thông lượng: tham số này ảnh hường tới tốc độ truyền tải dữ liệu cho một ứng dụng. Nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: dung lượng cực đại, băng thông của mạng. Trong trường hợp nhiều kết nối cùng chia sẻ một kết nối truyền dẫn, các lỗi hoặc mất gói trong quá trình truyền, các thông tin tiêu đề bắt buộc của giao thức cũng như đặc tắnh của các nút truyền dẫn (như kắch thước bộ đệm, công suất xử lý) có thể làm giảm thông lượng của mỗi ứng dụng.
- Mất gói: Các phần tử mạng giống như những bộ chuyển mạch hoặc bộ định tuyến thường có các bộ đệm xếp hàng trong những trường hợp có nghẽn. Tuy nhiên nếu xảy ra nghẽn quá lâu sẽ xảy ra hiện tượng quá tải của bộ đệm vì thể có thể xảy ra mất gói. Ngoài ra, trong thông tin di động thì mất gói có thể xảy ra trên giao diện vô tuyến như ảnh hưởng của fading, của nhiễu. Trong cả hai trường hợp đều phải sử dụng phương pháp truyền lại các gói bị mất, điều này làm tăng tổng thời gian truyền.
- Trễ: là khoảng thời gian để truyền dữ liệu được chuyển từ nguồn tới đắch. Vì thế, nó cũng đồng thời có thể được xem như trễ từ đầu cuối tới đầu cuối. Nó là một tham
+ Trễ truyền dẫn: thời gian để truyền tất cả các bit lên đường truyền + Trễ lan truyền: thời gian để các bit được chuyển qua đường truyền + Trễ xử lý: thời gian xử lý gói trong các phần tử mạng
+ Trễ xếp hàng: thời gian các gói phải đợi trước khi được truyền
Trong thông tin di động thì trễ có thể gây ra do quá trình truy nhập ngẫu nhiên của MS.
Hình 2.1. Biểu đồ trễ đầu cuối Ờ đầu cuối
- Trượt: Trượt hay trễ biến đổi có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau như: biến đổi về độ dài hàng đợi, biến đổi về thời gian xử lý để sắp xếp lại các gói đến không theo thứ tự vì chúng đi theo những đường khác nhau, biến đổi về thời gian xử lý để tổng hợp lại các gói vì chúng được phân đoạn trước khi truyền. Trong các ứng dụng
điểm phát lại thường không tốt cho các ứng dụng và trong hầu hết các ứng dụng chúng bị loại bỏ.
Hình 2.2. Trễ biến đổi và cách giải quyết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các ứng dụng khác nhau có những yêu cầu về QoS khác nhau, các ứng dụng tương tác thời gian thực như VoIP có những đòi hỏi nghiêm ngặt về hoạt động của hệ thống đặc biệt là trễ và trượt. Trong khi các ứng dụng không tương tác thời gian thực như các dòng video và audio phần lớn phụ thuộc vào giá trị trượt nhỏ và ở phạm vi nhất định đó là trễ gói. Các ứng dụng phi thời gian thực như FTP hoặc Email hầu như không phụ thuộc vào trễ và trượt, tuy nhiên đòi hỏi thông lượng phải đảm bảo. So sánh về trễ và trượt, hiện tượng mất gói không thường xuyên ắt ảnh hưởng tới hoạt động của các ứng dụng thời gian thực và hiếm khi làm giảm thông lượng và quá trình truyền lại, điều này ngược với các ứng dụng phi thời gian thực.
những người sử dụng dịch vụ do yêu cầu của những người này là khác nhau. Để đạt được các yêu cầu này và cung cấp mức độ ưu tiên khác nhau giữa những người sử dụng, CDMA2000 đưa ra hai chế độ QoS: QoS chế độ đảm bảo và QoS chế độ không đảm bảo.
- QoS chế độ không đảm bảo: Một ứng dụng với chế độ QoS không đảm bảo được mô tả bởi việc phát các gói với giá trị trung bình của bộ lập biểu tối ưu nhất. Đối với chế độ QoS này, không có các yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ truyền gói và tốc độ dữ liệu. Chỉ có độ ưu tiên giữa những người sử dụng là được chỉ rõ để xác định tham số QoS. Một mức ưu tiên 4 bit phân biệt những người sử dụng khác nhau mà ở đó độ ưu tiên cao nhất được giới hạn bởi giá trị đăng ký thuê bao người sử dụng trong HLR của mạng CDMA2000.
- QoS chế độ đảm bảo: Một ứng dụng lựa chọn QoS chế độ đảm bảo chỉ ra các giới hạn về tham số cũng như độ trễ truyền gói và tốc độ dữ liệu chấp nhận được. Cụ thể, QoS với chế độ đảm bảo được mô tả bởi các tham số sau:
+ Độ ưu tiên (tương tự như dịch vụ dữ liệu gói chế độ không đảm bảo)
+ Tốc độ dữ liệu: MS có thể xác định tốc độ ưu tiên và tốc độ dữ liệu được chấp nhận tối thiểu. Các giá trị có thể được chỉ ra là: 8 kbps, 32 kbps, 64 kbps, 144 kbps, và 384 kbps.
+ Tỷ số lỗi dữ liệu: được xác định bởi tỷ lệ lỗi khung dữ liệu. Nếu giao thức liên kết vô tuyến (Radio Link protocol) không sử dụng cơ chế phát lại gói, thì tỷ lệ lỗi dữ liệu bằng với tỷ lệ lỗi khung dữ liệu. Nếu sử dụng cơ chế phát lại gói thì nó là một hàm của số octet dữ liệu mất và tổng số octet dữ liệu được phát ban đầu. MS có thể xác định tỷ số lỗi dữ liệu yêu cầu hoặc tỷ số lỗi dữ liệu tối thiểu. Giá trị được chỉ ra là 1 %, 2 %, 5 % và 10 %.
Cấu trúc end Ờ to Ờ end được đề xuất bởi 3GGP2 để đạt được các yêu cầu về QoS được xác định bởi một MS trong mạng CDMA2000 được chỉ ra trong hình sau:
Hình 2.3. Cấu trúc QoS đầu cuối Ờ đầu cuối mạng CDMA2000
Cấu trúc QoS đầu cuối Ờ đầu cuối được thiết kế đến mức các đối tượng được chỉ ra bởi QoS của một ứng dụng được thực hiện bởi việc sử dụng các dịch vụ sau:
- Dịch vụ mang vô tuyến: đoạn giao tiếp giữa MS và RAN
- Dịch vụ mang A10: đoạn giao tiếp giữ RAN và PDSN (mạng lõi) và
- Dịch vụ mang ngoài: đoạn giao tiếp giữa PDSN và mạng riêng bên ngoài.
2.1.2.1. Thực hiện QoS trong mạng truy cập vô tuyến
Các dịch vụ mang vô tuyến được thiết lập giữa một MS và RAN để hỗ trợ một hoặc nhiều ứng dụng đồng thời (vắ dụ thoại, video). Để cung cấp QoS đầu cuối Ờ đầu cuối, dịch vụ mang vô tuyến được xác định bởi các tham số QoS xuất phát từ các yêu cầu củaứng dụng người sửdụng
thuận lợi cho các ứng dụng đa phương tiện riêng biệt để chỉ ra các yêu cầu QoS đối với dòng dữ liệu riêng lẻ riêng biệt.
Trong đoạn này, QoS dựa vào việc thực hiện hiệu quả của điều khiển công suất nhanh đường xuống, đường lên, điều khiển chấp nhận vô tuyến, điều khiển tài nguyên vô tuyến và kỹ thuật lập biểu. Các kỹ thuật này được thực hiện đưa đầy đủ các tham số QoS của trường hợp dịch vụ tới các yêu cầu của một profile QoS.
- Điều khiển công suất: CDMA2000 cung cấp kỹ thuật điều khiển công suất hiệu quả ở cả đường lên và đường xuống. Điều khiển công suất phản hồi nhanh với phản hồi kênh ở tốc độ 800 Hz, đảm bảo truyền công suất tối thiểu, mức nhiễu trong cell thấp và vì thế sử dụng rất hiệu quả tài nguyên vô tuyến.
- Điều khiển chấp nhận vô tuyến: Kỹ thuật này (mặc dù chưa tiêu chuẩn hoá) được thực hiện trong mạng truy cập vô tuyến để cho phép dịch vụ mang vô tuyến truy cập tài nguyên vô tuyến. Kỹ thuật điều khiển chấp nhận vô tuyến kiểm tra các yêu cầu QoS của trường hợp dịch vụ có thể được thoả mãn trước khi được chấp nhận. Dịch vụ mang vô tuyến mới không làm ảnh hưởng QoS của trường hợp dịch vụ đang tồn tại.
- Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC): chức năng RRC cư trú trong phần BSC của RAN hỗ trợ nhận thực và cấp phép cũng như mã giao diện không gian của MS