4.2.1.1 Mô hình tight-coupling
Tight-coupling là một sơ đồ kết nối hai mạng mạng truy nhập vô tuyến (RAN) và mạng lõi. Nói cách khác mô hình này khiến hai công nghệ truy nhập khác nhau cùng làm việc trong một mạng lõi duy nhất.
Đặc điểm của mạng liên kết theo mô hình tight-coupling giữa 3GPP và WiMAX:
ã Mạng WiMAX kết nối với mạng lõi 3GPP theo cùng cách của thành phần
mạng truy nhập vô tuyến 3GPP.
ã Các cổng WiMAX cần phải xuất hiện trong mạng lõi của 3GPP như một thành phần RNC. Các nút di động phải sử dụng các giao thức của 3G trên các card hay switch theo chuẩn 802.16 từ lớp vật lý này đến lớp vật lý khác là cần thiết.
ã Tất cả các lưu lượng WiMAX được đưa vào mạng lõi sử dụng giao thức của 3G.
ã 3G và WiMAX cùng chung cơ sở hạ tầng về xác thực, báo hiệu, truyền tin,
và tính cước.
ã Thực hiện giao tiếp 3G có thể đem lại một số lỗ hổng về mặt an ninh.
ã Việc đưa lưu lượng WiMAX trực tiếp đến mạng lõi 3G làm đảo lộn kiến trúc các thành phần mạng lõi do đó SGSN/GGSN phải được xây dựng lại để có thể thực hiện được các đặc tính lưu lượng khác và lượng tải tin tăng lên.
Hình 4.1: Mô hình kết nối loose-coupling và tight-coupling giữa WiMAX và 3GPP
4.2.1.2 Mô hình mạng loose-coupling
Mô hình loose-coupling là mô hình đưa ra một giao tiếp chung cho phép trao đổi thông tin giữa các mạng. Hai công nghệ truy nhập không có gì chung nhưng các mạng lõi được kết nối với nhau. Thành phần chính cho phép quản lý di động trong kiến trúc này là Mobile IP.
Mạng liên kết WiMAX và 3GPP theo mô hình loose- coupling.
Đặc điểm:
ã Truy nhập tới 3GPP AAA thông qua Internet hoặc kết nối với PDG thông
Internet thông qua giao diện Wi mà không cần sự tác động từ các thành phần như SGSN hay GGSN.
ã Có thể hỗ trợ các cơ chế và giao thức xác thực tính cước hay di động độc lập trong mỗi mạng truy nhập.
ã Hỗ trợ đầy đủ từ một mạng truy nhập này tới mạng khác dựa trên cơ chế
chuyển giao độc lập.
Ưu điểm:
ã Cho phép kiên trúc lưu lượng và sự triển khai độc lập nhau
ã Đem lại lợi ích cho người dùng chỉ cần một thiết bị có thể truy nhập tới nhiều mạng khác nhau.
Nhược điểm:
WiMAX không thể sử dụng chung các dịch vụ 3GPP PS.
4.2.1.3 Mạng non-roaming WiMAX- 3GPP SS SS Intranet / Internet Mạng truy nhập WiMAX (cú hoặc khụng cú mạng trung gian) 3GPP AAA WAG OCS HSS HLR CGw/CCF Wa Wn Wi Wo Wx Wf D’/Gr’ 3GPP Home Network PDG Wp Wg
4.2.1.4 Mạng roaming WiMAX- 3GPP SS SS Intranet / Internet Mạng truy nhập WiMAX ( cú hoặc khụng cú mạng trung gian) Packet Data GW OCS HSS HLR CGw/ CCF Wp Wi Wo Wx Wf D’/Gr’ Mạng 3GPP chủ 3GPP AAA Border GW (opt) Packet Data GW CGw/ CCF Wd Wa Wf Mạng 3GPP khỏch 3GPP AAA Proxy Wn Wi Wm
Hình 4.3: Kiến trúc mạng roaming WiMAX-3GPP
Trong mô hình có chuyển vùng:
ã Mạng home chịu trách nhiệm điều khiển truy nhập. Các bản tính cước được tạo ra thông qua mạng khách và mạng home 3GPP. Các giao tiếp Wx Wo là những điểm hoạt động trong mạng. Giao tiếp mạng home 3GPP và mạng 3GPP khác thông qua điểm tham chiếu Wd.
ã 3GPP AAA proxy sẽ chuyển tiếp các tín hiệu báo hiệu và các thông tin tính cước từ Server 3GPP AAA sử dụng giao tiếp Wd.
ã Nó cũng có thể tạo phát đi những bản tính cước thông qua mạng khách khi
yêu cầu. Giao tiếp giữa mạng 3GPP tới mạng truy nhập WiMAX thông qua điểm tham chiếu Wa.
4.2.1.5 Một số yêu cầu khi kết nối WiMAX- 3GPP
4.2.1.5.1 Yêu cầu về WiMAX AAA server và các giao thức AAA
ã Quá trình truy nhập, xác thực, trao quyền sẽ cung cấp sự truy nhập vào mạng WiMAX và kết nối với một mạng IP như Internet sẽ được trao quyền thông qua hệ thống 3GPP.
ã Truy nhập tới mạng IP bên ngoài sẽ cho phép các SS thiết lập kết nối với mạng IP bên ngoài như mạng của các nhà điều hành, mạng intranet hay internet từ một mạng IP phù hợp.
ã Trong mô hình loosely coupling việc truy nhập vào một mạng IP bên ngoài
độc lập hoàn toàn với mạng truy nhập WiMAX AAA tuy nhiên việc truy nhập vào một mạng IP bên ngoài từ hệ thống liên kết 3GPP WiMAX chỉ được thực hiện khi việc xác thực và trao quyền WiMAX hoàn thành.
Cổng dữ liệu gói hỗ trợ truy nhập tới mạng IP bên ngoài, bao gồm các dịch vụ dựa trên 3GPP PS. Trong mô hình loosely- coupling thì mạng truy nhập hoàn toàn có thể kết nối với mạng Internet hay Intranet. Lúc này mạng truy nhập WiMAX sẽ gồm các trạm BS các thuê bao đồng thời có cả AAA và có thể thêm các thiết bị khác như router. Các SS sẽ gồm tất cả các thiết bị dành cho người sử dụng cuối cùng như điện thoại máy tính các bộ thích ứng giao tiếp vô tuyến v.v…
Mạng liên kết 3GPP và WiMAX sẽ phải tập trung vào các giao diện giữa các thành phần 3GPP và giao tiếp giữa 3GPP với mạng WiMAX. Mọi hoạt động bên ngoài WiMAX chỉ để xem xét quyết định ảnh hưởng của kiến trúc và những yêu cầu cho WiMAX.
Mạng liên kết 3G và WiMAX sẽ phải độc lập với công nghệ vô tuyến của WiMAX.
Yêu cầu về giao thức AAA:
ã Giao thức AAA chung sẽ được sử dụng cho quá trình xác trao quyền và quá trình thanh toán trong kiến trúc mạng liên kết 3GPP và WiMAX.
ã Các giao thức sử dụng cho mục đích thanh toán trong kiến trúc mạng liên kết WiMAX và 3GPP sẽ giống như kiến trúc tính cước của 3GPP ví dụ như giao thức AAA được sử dụng bởi kiến trúc tính cước IMS.
Nếu sự liên kết với các giao thức AAA hợp pháp là cần thiết thì nó sẽ thực hiện ở điểm cuối và điểm kết thúc mạng 3GPP. Trong trường hợp có chuyển vùng thì sẽ thực hiện thông qua mạng khách.
4.2.1.5.2 Yêu cầu về điều khiển truy nhập
ã Thiết lập kết nối WiMAX cho các thuê bao 3GPP sẽ không ảnh hưởng đến
khả năng tạo ra kết nối PS hay CS cho cùng một thuê bao.
ã Phương pháp phân phối khóa tới mạng WiMAX phải được hỗ trợ.
ã Trao quyền sẽ xảy ra sau quá trình xác thực thành công.
ã Cơ chế trao quyền sẽ phải thông tin cho WiMAX ngay lập tức những thay
đổi trong quá trình cung cấp dịch vụ.
ã Có những chính sách điều khiển cho những dịch vụ đã được cấp cho người
sử dụng.
ã Mạng phải có khả năng chỉ ra cho người dùng các điều kiện để có thể sử
dụng một dịch vụ đã được trao quyền.
ã Kết quả của quá trình trao quyền phải được chỉ ra cho mạng WiMAX để
WiMAX có thể đưa ra những hành động tương ứng.
Trong trường hợp có chuyển vùng giữa các mạng thì một số yêu cầu sau sẽ cần thiết:
ã Giải pháp dùng trong trường hợp chuyển vùng này sẽ gồm các phương thức để đảm bảo thực hiện phân phối các thông tin lựa chọn dịch vụ từ thuê bao SS tới server 3GPP AA trong mạng home. Trong trường hợp này người sử dụng sẽ lựa chọn để truy nhập trực tiếp tới Internet sử dụng mạng IP, không có thông tin lựa chọn dịch vụ nào được đưa tới mạng PLMN. Trong các trường hợp khác, các dịch vụ sẽ được lựa chọn bởi người sử dụng, các thông tin lựa chọn dịch vụ này sẽ chứa những chỉ dẫn của mạng W-APN được yêu cầu. Server 3GPP AAA trong mạng home sẽ chứng nhận về
người dùng để chỉ ra các dữ liệu lấy được từ HSS. Server 3GPP AAA sẽ lựa chọn W-APN dựa trên yêu cầu.
ã Các dịch vụ được yêu cầu sẽ chỉ ra bởi yêu cầu thiết lập đường hầm từ SS tới PDG. PDG sẽ tìm kiếm sự xác thực và trao quyền từ Proxy 3GPP AAA hay Server trong cùng một mạng. Kết quả của quyết định trao quyền này sẽ được đưa tới mạng khách. Tất cả các quyết định trao quyền được thực hiện trong mạng Home.
ã Trong trường hợp yêu cầu truy nhập dịch vụ được đưa ra trong mạng khách
Proxy 3GPP AAA sẽ quyết định dựa trên các chính sách riêng.
4.2.1.5.3 Yêu cầu về tính cước
Những yêu cầu và chức năng sau sẽ được đề cập:
ã Mạng truy nhập WiMAX về việc sử dụng mạng truy cập WiMAX tới hệ thống 3GPP tương ứng.
ã Mạng 3GPP có thể điều khiển phiên truy nhập mạng WiMAX cho mục đích tính cước online.
ã Cho phép nhà khai thác mạng duy trì tài khoản trả trước cho WiMAX, PS
CS và IMS của người dùng.
ã Hệ thống 3GPP có thể xử lý các thông tin về truy nhập mạng WiMAX và
chuyển đổi nó sang các dạng thông tin được sử dụng trong 3GPP (CDR)
4.2.2 Các phần tử của mạng và các điểm giao tiếp 4.2.2.1 Các phần tử của mạng 4.2.2.1 Các phần tử của mạng
4.2.2.1.1 Thiết bị của người sử dụng UE.
Theo khả năng WiMAX UE được phân loại thành 3 lớp:
Lớp A: Trong lớp này WiMAX UE có cả hai giao tiếp vô tuyến 3G và WiMAX. WiMAX UE có thể gắn với cả hai mạng WiMAX và 3GPP ở cùng một thời điểm. Đồng thời nó cũng hỗ trợ ngay lập tức sự truy nhập tới cả hai WiMAX và mạng cellular 3GPP bởi cả hai giao tiếp đang kích hoạt.
Lớp B: Trong lớp này WiMAX UE có cả hai giao tiếp 3GPP và WiMAX, nhưng nó không hỗ trợ sự truy nhập vào hai mạng WiMAX và 3GPP cùng một lúc vì nó chỉ hoạt động trên một giao tiếp tại một thời điểm.
Lớp C: Trong lớp này WiMAX UE chỉ có duy nhất một giao tiếp vô tuyến WiMAX. Nó chỉ có thể gắn kết với một mạng WiMAX và truy nhập vào mạng WiMAX.
4.2.2.1.2 3GPP AAA Proxy
3GPP AAA Proxy nằm trong mạng khách. Nó gồm các chức năng sau:
• Chuyển các thông tin giữa WiMAX và 3GPP AAA Sever
• Đưa ra các quyết định lấy từ thỏa thuận giữa nhà vận hành mạng 3GPP và
nhà vận hành mạng WiMAX và giữa các mạng nhà vận hành mạng 3GPP.
• Thông báo về các thông tin tính cước/ tài khoản cho VPLMN CCF/CGw cho người dùng thực hiện chuyển vùng.
• Kết thúc các dịch vụ. ( O&M khởi đầu và kết thúc từ một mạng khách)
• Chuyển đổi giao thức nếu giao thức nối từ mạng truy nhập đến 3GPP AAA
Proxy và từ 3GPP AAA Proxy đến 3GPP AAA Server không giống nhau.
Khi sử dụng mô hình tightly- coupling
• Các thông tin trao quyền nhận được liên quan tới thuê bao yêu cầu tên
điểm truy nhập trong mạng home hay mạng khách.
• 3GPP AAA Proxy có thể nằm ở một nút mạng vật lý, nó cũng có thể nằm
trong 3GPP AAA Server hay bất kỳ một nút vật lý nào.
Mạng truy nhập WiMAX (cú hoặc khụng cú mạng trung gian) 3GPP AAA Wr/Wb 3GPP AAA Proxy Wr/Wb Mạng 3GPP khỏch Mạng 3GPP chủ
4.2.2.1.3 3GPP AAA Server
3GPP AAA Server nằm trong mạng 3GPP. Chức năng như sau:
• Thu nhận các thông tin xác thực và các dữ liệu của thuê bao (bao gồm
thông tin trao quyền cho thuê bao) từ HLR/HSS của mạng home.
• Xác thực các thuê bao dựa trên các thông tin xác thực lấy được từ HLR/ HSS.
• Trao đổi các thông tin trao quyền tới mạng truy nhập trông qua AAA Proxy.
• Đăng ký địa chỉ hay tên của nó với HLR/HSS cho mỗi lần xác thực và trao
quyền tới một thuê bao.
• Khởi tạo và khôi phục các thủ tục khi 3GPP AAA server xóa các thông tin
về thuê bao.
• Cũng có thể hoạt động như một AAA proxy.
• Duy trì các trạng thái gắn kết mạng truy nhập.
4.2.2.1.4 HLR/HSS
• HLR/HSS nằm ở mạng home của thuê bao và thực thể chứa các dữ liệu về
hợp đồng và sự xác thực thuê bao.
• HSS cũng cung cấp sự truy nhập tới các thuê bao mà có trạng thái gắn kết với các mạng khác
4.2.2.1.5 Cổng truy nhập WAG
Cổng truy nhập là cổng mà thông qua nó dữ liệu từ mạng truy nhập hay tới mạng truy nhập sẽ được định tuyến thông qua PLMN để cung cấp các dịch vụ dựa trên 3G PS.
Các cổng truy nhập này sẽ nằm trong VPLMN trong trường hợp có chuyển vùng và nằm trong HPLMN trong trường hợp không có chuyển vùng.
Chức năng như sau:
• Cho phép VPLMN tạo ra các thông tin tính cước tới người dùng thông qua
• Thực hiện định tuyến các gói tin thông qua PDG.
• Lọc các gói tin dựa trên các thông tin mào đầu. Các gói tin này sẽ được chuyển đi nếu:
+ chúng là một phần của đường hầm đang tồn tại.
+ chúng là các thông điệp từ SS gồm: các thông điệp yêu cầu dịch vụ hay thiết lập đường hầm.
Vì WAG không có mối quan hệ đáng tin cậy với các thiết bị người dùng, nó không thể dừng tất cả các thông điệp. Tuy nhiên các thông điệp từ những địa chỉ IP không rõ ràng sẽ bị loại bỏ. Các loại thông điệp khác sẽ do phần điều khiển vận hành mạng đảm nhiệm.
Nếu dịch vụ được cung cấp qua PDG trong mạng HPLMN thì WAG sẽ :
• đảm bảo tất cả các gói tin từ SS sẽ được đưa đến HPLMN.
• đảm bảo rằng các gói tin từ một SS đã được trao quyền chỉ được đưa đến
những PDG tương ứng trong mạng HPLMN và các gói tin từ những nguồn khác không phải từ PDG sẽ không được đưa đến SS.
Nếu dịch vụ được cung cấp thông qua PDG trong mạng VPLMN thì WAG sẽ:
• đảm bảo tất cả các gói tin từ SS sẽ được đưa đến VPLMN.
• đảm bảo rằng các gói tin từ một SS đã được trao quyền chỉ được đưa đến
những PDG tương ứng trong mạng VPLMN và các gói tin từ những nguồn khác không phải từ PDG sẽ không được đưa đến SS.
4.2.2.1.6 Cổng dữ liệu gói PDG
Các dịch vụ dưa trên 3GPP PS sẽ được truy nhập thông qua cổng dữ liệu gói. Các dịch vụ dựa trên 3GPP PS sẽ có thể được truy nhập thông qua PDG thuộc mạng home hay thuộc mạng khách. Quá trình trao quyền và lựa chọn các dịch vụ sẽ quyết định các dịch vụ này được trao quyền bởi mạng home hay mạng khách. Việc phân tích địa chỉ IP của PDG sẽ cho biết các thông tin này.
PDG chứa các thông tin định tuyến liên mạng WiMAX và 3G:
ã Chấp nhận hoặc loại bỏ các điểm truy nhập theo quyết định của 3GPP AAA Server.
ã Tiếp tục chuyển những yêu cầu thiết lập đường hầm tới PDG khác nếu
điều này được chỉ ra bởi 3GPP AAA Server.
Mạng WiMAX (cú hoặc khụng cú mạng trung gian) Packet Data Gateway Wn Border Gateway Mạng 3GPP khỏch Mạng 3GPP chủ Wi Mạng WiMAX ( cú hoặc khụng cú mạng trung gian Wn Border Gateway Mạng 3GPP chủ Packet Data Gateway Wi
4.2.2.1.6 Cổng biên Border Gateway
Border Gateway là một cổng tùy chọn, thông qua border gateway dữ liệu giữa WiMAX và PDG có thể được định tuyến
Mạng WiMAX (cú hoặc khụng cú mạng trung gian) Border GW (opt) Packet Data GW Wn Wi 4.2.2.2 Các giao diện mạng 4.2.2.2.1 Giao diện Wa
Điểm giao diện Wa kết nối mạng truy nhập WiMAX, có thể thông qua một mạng trung gian tới mạng 3GPP. Mục đích chính của các giao thức đi qua giao diện này là chuyển các thông tin xác thực trao quyền và tính cước liên qua đến các thông tin bí mật. Các nút bên ngoài mạng 3GPP sẽ chấm dứt và ủy quyền cho các giao diện này báo hiệu và không hỗ trợ giao thức 3GPP AAA sẽ yêu cầu sự chuyển đổi báo hiệu giữa giao thức AAA hợp pháp và giao thức 3GPP AAA.
Giao diện này sẽ hỗ trợ giao thức xác thực EAP. Chức năng:
Chức năng chính của giao diện này là chuyển các khung AAA:
ã Mang các dữ liệu cho quá trình báo hiệu giữa SS của WiMAX và mạng 3G
ã Mang các dữ liệu báo hiệu cho quá trình trao quyền giữa SS của WiMAX
và 3GPP.
ã Mang các thông tin tính cước trên mỗi thuê bao.