Chuyển vùng xảy ra khi một trạm di động thay đổi liên kết của nó từ một trạm cơ sở khác trong một cuộc gọi. Như thể hiện trong hình 6.30, cuộc gọi của điện thoại di động là bước đầu (Trước khi chuyển vùng) được chuyển đến điện thoại di động thông qua một trạm gốc (mà chúng tôi sẽ đề cập tới như các trạm gốc cũ), và sau khi chuyển vùng được chuyển đến điện thoại di động thông qua một trạm gốc (mà chúng tôi sẽ đề cập đến như một trạm cơ sở mới). Lưu ý rằng việc chuyển vùng giữa các trạm gốc kết quả không chỉ trong việc truyền điện thoại di động / nhận đến / từ một trạm gốc mới, nhưng cũng trong định tuyến lại các cuộc gọi liên tục từ một điểm chuyển mạch trong mạng để các trạm gốc mới. Ban đầu cho rằng trạm gốc cũ và trạm gốc mới chia sẻ cùng một MSC và định tuyến lại xảy ra tại MSC
này. Có thể có nhiều lý do cho việc chuyển vùng xảy ra, bao gồm (1) tín hiệu giữa các trạm gốc hiện tại và điện thoại di động có thể đã xấu đi đến đó một mức độ nào đó mà các cuộc gọi đang có nguy cơ bị giảm, và (2) một mạng có thể đã trở thành quá tải, xử lý một số lượng lớn các cuộc gọi. Ùn tắc này có thể được khắc phục bằng cách kết nối điện thoại di động đến các mạng ít bị tắc nghẽn gần đó.Trong khi nó được kết hợp với một trạm gốc một điện thoại di động định kỳ đo Cường độ của tín hiệu beacon từ trạm gốc hiện tại cũng như tín hiệu beacon từ trạm gốc gần đó mà nó có thể "nghe". Những phép đo này được báo cáo một lần hoặc hai lần một thứ hai đến trạm gốc hiện tại của điện thoại di động.Chuyển vùng trong GSM được khởi xướng bởi các trạm gốc cũ dựa vào các số đo, tải trọng hiện tại của điện thoại di động trong các tế bào lân cận,và các yếu tố khác [Mouly 1992]. Các tiêu chuẩn của GSM không quy định các thuật toán cụ thể được sử dụng bởi một trạm cơ sở để xác định có hay không để thực hiện chuyển vùng. Hình 6.31 minh họa các bước liên quan đến khi một trạm gốc không quyết định với một người sử dụng điện thoại di động:
1. Các trạm gốc cũ (BS) thông báo cho MSC rằng việc chuyển giao sẽ được thực hiện và BS (hoặc có thể tập hợp các BSS) .
2. MSC thiết lập đường dẫn đến BS mới, phân bổ các nguồn lựccần thiết để thực hiện các cuộc gọi định tuyến và báo hiệu các BS mới bàn giao là sắp xảy ra.
3. Các BS mới phân bố và kích hoạt một kênh phát thanh để sử dụng bởi các điện thoại di động.
4. Các tín hiệu BS mới trở lại MSC và BS cũ từ MSC đến BS mới con đường đã được thành lập và các điện thoại di động có thông báo về việc chuyển vùng sắp xảy ra. Các BS mới cung cấp tất cả các thông tin rằng điện thoại di động sẽ cần phải kết hợp với các BS mới.
5. Các điện thoại di động được thông báo rằng nó sẽ thực hiện việc chuyển vùng. Lưu ý rằng cho đến nay Điểm này điện thoại di động không biết rằng mạng đã được đặt nền móng (ví dụ, phân bổ một kênh trong BS mới và phân bổ một con đường từ MSC đến BS mới) cho việc chuyển vùng.
6. Các điện thoại di động và BS mới trao đổi một hoặc nhiều tin nhắn để kích hoạt đầy đủ các kênh mới trong BS mới.
Hình 6.30 Chuyển vùng giữa trạm gốc và MSC
Hình 6.31: Các bước trong việc hoàn thành chuyển vùng giữa trạm gốc với một MSC chung
7. Các điện thoại di động gửi một thông điệp hoàn chỉnh chuyển cho các BS mới, được chuyển tiếp đến MSC . Các MSC sau đó định tuyến lại các cuộc gọi liên tục để điện thoại di động thông qua các BS mới.
8. Các nguồn lực được phân bổ dọc theo tuyến để các BS cũ sau đó được giải phóng. Hãy kết luận cuộc thảo luận của chúng ta về chuyển vùng bằng cách xem xét những gì sẽ xảy ra khi di chuyển điện thoại di động cho một BS được liên kết với một MSC khác nhau hơn so với các BS cũ, và những gì xảy ra khi bàn giao liên MSC này xảy ra nhiều hơn một lần. Như thể hiện trong hình 6.32, GSM định nghĩa các khái niệm về một MSC . Các MSC được viếng thăm bởi điện thoại di động khi một cuộc gọi đầu tiên bắt đầu; MSC do đó vẫn không thay đổi trong suốt cuộc gọi. Trong suốt thời gian của cuộc gọi và phân biệt các số liên MSC chuyển được thực hiện bởi các điện thoại di động, cuộc gọi được chuyển từ MSC nhà đến MSC, và sau đó từ MSC đến thăm nơi di động hiện đang ở. Khi di chuyển một
điện thoại di động từ các vùng phủ sóng của một MSC khác, cuộc gọi liên tục được định tuyến lại từ MSC đến MSC thăm mới chứa trạm gốc mới Vì vậy, mọi lúc có ít nhất ba MSC (MSC nhà,MSC tạm thời và MSC truy cập) 6.32 minh họa việc định tuyến các cuộc gọi giữa các MSC viếng thăm bởi một người dùng điện thoại di động.Thay vì duy trì một MSC hop duy nhất từ MSC tạm thời đến MSC hiện tại, một phương pháp khác đã được chỉ đơn giản là các MSC viếng thăm điện thoại di động, có một MSC cũ chuyển tiếp cuộc gọi liên tục đến MSC mới mỗi lần di chuyển điện thoại di động với một MSC mới. MSC như vậy có thể xảy ra trong thực tế trong mạng di động IS 41, với một con đường tối thiểu hóa tùy chọn để loại bỏ MSC giữa neo MSC và MSC hiện nay đã đến thăm [Lin 2001]. Hãy nhìn lên cuộc thảo luận của chúng ta về quản lý di động GSM với một so sánh của quản lý di động trong mạng GSM và Mobile IP. Việc so sánh ở bảng 6.2 cho thấy rằng mặc dù IP và mạng di động cơ bản khác nhau ở nhiều mặt nhưng chúng chia sẻ một số ngạc nhiên của các yếu tố chức năng phổ biến và tổng thể trong phương pháp tiếp cận trong việc xử lý tính di động
Hình 6.32 : định tuyến lại thông qua the anchor MSC
6.8 Không dây và di đông : Tác động lên các giao thức tầng cao hơn Trong chương này, chúng ta đã thấy rằng các mạng không dây khác nhau đáng kể từ các đối tác có dây của chúng ở cả hai lớp liên kết (như là kết quả của các đặc tính kênh vô tuyến như fading, đa, và thiết bị đầu cuối ẩn) và ở lớp mạng (như là kết quả của
điện thoại di động người dùng thay đổi quan điểm của mình gắn vào mạng). Tuy nhiên, có sự khác biệt quan trọng ở lớp vận chuyển và ứng dụng? Đó là xu hướng nghĩ rằng những khác biệt sẽ là nhỏ nhất, vì các lớp mạng cung cấp cùng một mô hình dịch vụ truyền tốt nhất cho các lớp trên trong cả hai mạng có dây và không dây. Tương tự như vậy, nếu giao thức chẳng hạn như TCP hoặc UDP được sử dụng để cung cấp dịch vụ vận chuyển lớp cho các ứng dụng trong cả hai mạng có dây và không dây, sau đó lớp ứng dụng sẽ vẫn không thay đổi. Trong một ý nghĩa trực giác của chúng tôi là TCP và UDP có thể (và không) hoạt động trong các mạng với kết nối không dây. Mặt khác, giao thức vận chuyển nói chung, và TCP đặc biệt, đôi khi có thể có hiệu suất rất khác nhau trong các mạng có dây và không dây về hiệu suất, mà sự khác biệt được thể hiện. Hãy xem lý do tại sao.
Bảng 6.2 Điểm chung giữa IP di động và tính di động GSM
Nhớ lại rằng TCP truyền lại một phân đoạn hoặc bị mất đi hoặc bị hỏng trên đường
giữa người gửi và người nhận. Trong trường hợp người sử dụng điện thoại di động, mất mát có thể là kết quả của một trong hai tắc nghẽn mạng (router tràn bộ đệm) hoặc từ chuyển vùng (ví dụ, từ sự chậm trễ trong thay đổi tuyến phân đoạn đến điểm mới của một điện thoại di động của tập tin đính kèm vào mạng). Trong tất cả các trường hợp, người gửi tới người nhận của TCP ACK chỉ phát một đoạn không được nhận còn nguyên vẹn; người gửi không biết liệu các phân đoạn đã bị mất do tắc nghẽn trong quá trình bàn giao hoặc do lỗi bit phát hiện. Trong mọi trường hợp, phản ứng của người gửi đều là truyền lại đoạn tin. Phản ứng tắc nghẽn kiểm soát TCP cũng là giống nhau trong mọi trường hợp-TCP giảm tắc nghẽn cửa sổ của nó,
như đã thảo luận trong phần 3.7. thông qua giảm tắc nghẽn cửa sổ của nó vô điều kiện, TCP ngầm giả định mất đoạn kết quả tắc nghẽn hơn ngắt hoặc chuyển vùng. Chúng ta đã thấy tại mục 6.2 bit lỗi phổ biến hơn trong các mạng không dây hơn mạng có dây. Khi lỗi bit như vậy xảy ra hoặc khi chuyển vùng diễn ra, có thực sự không có lý do cho người gửi TCP để giảm ùn tắc cửa sổ của nó (và do đó giảm tốc độ gửi của nó). Thật vậy, nó cũng có thể có trường hợp bộ đệm router là trống và các gói tin đang chảy dọc theo con đường end-to-end không bị cản trở bởi sự tắc nghẽn. Các nhà nghiên cứu nhận ra từ đầu cho đến giữa những năm 1990 tỷ lệ lỗi bit cao trên kết nối không dây và khả năng mất chuyển vùng, đáp ứng tắc nghẽn kiểm soát của TCP có thể là vấn đề trong một thiết lập không dây. Ba lớp truyền của phương pháp tiếp cận có thể đối phó với vấn đề này:
• phục hồi địa phương. Giao thức phục hồi của địa phương phục hồi từ lỗi bit khi nào và ở đâu (Ví dụ, tại các liên kết không dây) chúng xảy ra, ví dụ, giao thức 802.11 ARQ chúng tôi nghiên cứu Yếu tố Comment GSM trên yếu tố GSM tố Mobile IP Hệ thống mạng gia đình mà những người sử dụng điện thoại cố định trực thuộc. Cổng trung tâm chuyển mạch di động hoặc Home MSC: điểm tiếp xúc để có được địa chỉ định tuyến chung của chủ agent
chỉ đơn giản là home MSC, chủ sử dụng điện thoại di động. HLR: cơ sở dữ liệu trong hệ thống nhà chứa thường trực vị trí đăng ký (HLR) số điện thoại, thông tin hồ sơ, vị trí hiện tại của 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 hiện đang 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 cuộc gọi đến / từ các nút di động foreign agent Vị trí của khách đăng ký (VLR) trong các tế bào liên kết với MSC. VLR: lối vào cơ sở dữ liệu tạm thời trong hệ thống truy cập, có chứa thông tin thuê bao cho mỗi người sử dụng điện thoại di động. Địa chỉ có thể định tuyeenssoos chuyển vùng trạm di động cho đoạn gọi điện thoại giữa địa chỉ quan tâm home MSC (MSRN) hoặc chỉ đơn giản là chuyển vùng số và MSC tạm thời, có thể nhìn thấy không phải là điện thoại di động cũng không phải là thăm dò.Bảng 6.2 Điểm chung giữa IP di động và tính di động GSM tại mục 6.3, hoặc các phương pháp phức tạp hơn sử dụng cả hai ARQ và FEC [Ayanoglu 1995].
• Người gửi TCP nhận biết các liên kết không dây. Trong các phương pháp phục hồi của địa phương,Người gửi TCP không biết rằng đoạn của nó được đi qua một liên kết không dây.Một phương pháp khác là cho người gửi và nhậnTCP nhận thức sự tồn tại của một liên kết không dây, để phân biệt giữa thiệt hại xảy ra giữa các liên kết không dây và có dây,
• cách tiếp cận kết nối phân chia. Trong phương pháp phân chia kết nối [Bakre 1995], các kết nối end-to-end giữa người sử dụng điện thoại di động và điểm kết thúc khác bị hỏng vào hai kết nối lớp vận chuyển: một từ các máy chủ di động không dây đến điểm truy cập, và một từ các điểm truy cập không dây đến các điểm cuối thông tin liên lạc khác (mà chúng tôi sẽ giả định đây là một máy chủ có dây). Các kết nối end-to-end do đó được hình thành bởi sự móc nối của một phần không dây và một phần dây. Việc vận chuyển lớp trên phân khúc không dây có thể là một kết nối TCP chuẩn [Bakre 1995], hoặc một giao thức khôi phục lỗi thiết kế đặc biệt trên UDP. [Yavatkar 1994] việc sử dụng một lớp vận chuyển lặp lại lựa chọn giao thức trên kết nối không dây. Các phép đo được báo cáo trong [Wei 2006] chỉ ra rằng chia riêng Các kết nối TCP được sử dụng rộng rãi trong các mạng dữ liệu di động và cải tiến đáng kể thực sự có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng các kết nối TCP phân chia Cách xử lý của chúng ta về TCP trên các liên kết không dây cần phải được chỉ rõ. khảo sát về những thách thức TCP và các giải pháp trong các mạng không dây có thể được tìm thấy trong[Hanabali năm 2005; Leung 2006]. Chúng tôi khuyến khích bạn tham khảo các tài liệu tham khảo chi tiết cho phần này chúng ta hãy xem xét tới ảnh hưởng của không dây và di động trên giao thức tầng ứng dụng. Ở đây, một cân nhắc quan trọng là các liên kết không dây thường có băng thông tương đối thấp, như chúng ta đã thấy trong hình 6.2. Kết quả là, các ứng dụng hoạt động trên các liên kết không dây, đặc biệt là trên di động Liên kết không dây, phải điều chỉnh băng thông như là một thứ hàng hóa khan hiếm. Ví dụ, một Web máy chủ phục vụ nội dung cho một trình duyệt thực hiện trên một chiếc điện thoại 3G có thể sẽ không được cung cấp cùng nội dung, hình ảnh phong phú mà nó mang lại cho một trình duyệt hoạt động trên một kết nối có dây. Mặc dù liên kết không dây không cung cấp những thách thức ở các lớp ứng dụng ,. Tổng quát hơn, không dâyvà các mạng di động sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc thực hiện môi trường điện toán phổ biến của tương lai [Weiser 1991]. Công bằng để nói chúng ta đã chỉ nhìn thấy phần nổi của tảng băng trôi khi nói đến tác động của các mạng không dây và điện thoại di động trên mạng các ứng dụng và các giao thức của chúng!
6.8 Tóm tắt
Các mạng không dây và điện thoại di động đã cách mạng hóa điện thoại và đang có một tác động ngày càng sâu sắc trong thế giới của các mạng máy tính . Với chúng bất cứ lúc nào, bất cứ nơi nào, truy cập vào cơ sở hạ tầng mạng lưới toàn cầu, chúng không chỉ giúp cho truy cập mạng ở mọi nơi hơn, chúng cũng cho phép một thú mới của dịch vụ định vị đi cùng. Do tầm quan trọng ngày càng tăng
của mạng không dây và điện thoại di động, chương này đã tập trung vào các
nguyên tắc phổ biến các công nghệ liên kết, và kiến trúc mạng để hỗ trợ không dây và điện thoại di động thông tin liên lạc. Chúng tôi bắt đầu chương này với một giới thiệu về mạng không dây và điện thoại di động, Chỉ ra khác biệt quan trọng giữa những thách thức đặt ra bởi bản chất có dây của các liên kết truyền thông trong mạng lưới và bởi tính di động mà các kết nối không dây cho phép. Điều này cho phép chúng tôi cô lập hơn, xác định và nắm vững các khái niệm trong từng khu vực. Chúng tôi tập trung đầu tiên trên truyền thông không dây, xem xét đặc điểm của một liên kết không dây tại mục 6.2. Trong mục 6.3 và 6.4, chúng tôi kiểm tra các khía cạnh mức liên kết của IEEE 802.11 (WiFi) không dây chuẩn LAN, hai mạng cá nhân IEEE 802.15 (Bluetooth và Zigbee), và truy cập Internet di động 3G và 4G . Chúng tôi sau đó chuyển sự chú ý của chúng tôi tói các vấn đề về tính di động. Trong mục 6.5, chúng tôi xác định một số hình thức của di động, với các điểm đặt ra quang phổ này những thách thức khác nhau và thừa nhận các giải pháp khác nhau. Chúng tôi xem xét các vấn đề định vị và định tuyến đến một người sử