- Thứ ba, những cải tiến trên cơng nghệ IP, như chất lượng dịch vụ (QoS) cĩ thể được áp dụng trực tiếp trên mạng vơ tuyến.
7.2.1Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP
Trong bước này, dịch vụ Mobile IP được đưa vào hệ thống GPRS bằng cách tích hợp chức năng FA vào nút GGSN. Khi đĩ, trong trường hợp chuyển vùng, một MS (đã được cấp cố định một địa chỉ cơng cộng) cĩ thể yêu cầu sử dụng và kết nối qua GGSN của PLMN khách. Nếu PLMN khách khơng hỗ trợ tính năng này thì GGSN trên PLMN gốc sẽ được sử dụng; Nghĩa là MS được kết nối qua giao diện Gp. Để đơn giản, bước này chỉ đề cập đến trường hợp MS sử dụng cùng một GGSN, trên mỗi PLMN, trong suốt quá trình kết nối.
Hình sau miêu tả cấu trúc điển hình của một mạng GPRS hỗ trợ dịch vụ Mobile IP. Trong đĩ, một bộ lọc (filter) được sử dụng để chặn các lưu lượng khơng mong muốn từ Internet.
Để hỗ trợ dịch vụ Mobile IP, mỗi mạng GPRS chỉ cần một nút GGSN thực hiện chức năng của FA, chỉ cần cài đặt thêm phần mềm mà khơng yêu cầu nâng cấp về phần cứng, và được ký hiệu là GGSN/FA hay FA cổng (GFA - Gateway FA).
Trên PLMN gốc, cần bổ sung thêm một nút (thường là bộ định tuyến) thực hiện chức năng HA. Địa chỉ care-of mà MS đăng ký với HA là địa chỉ IP của GFA. MS cũng cĩ thể yêu cầu một địa care-of đồng vị trí từ một máy chủ DHCP trên mạng dịch vụ của PLMN khách. Mặc dù địa chỉ đồng vị trí care-of được cấp riêng cho MS, song theo cấu trúc này, MS buộc phải đăng ký với HA thơng qua GFA.
Hình 7.1. Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP
Sự cĩ mặt của GFA tạo ra một sự phân cấp trong việc quản lý di động. Trong đĩ, Mobile IP là giao thức quản lý tính động (macro-mobility) trong mạng dịch vụ. Nĩ được sử dụng để xử lý tính động ở lớp IP, giữa hai mạng truy nhập (cĩ thể là hữu tuyến hay vơ tuyến). Chức năng quản lý di động (micro-mobility) được thực hiện trong nội bộ của mạng truy nhập (WLAN, GPRS,…). Chức năng này hồn tồn trong suốt đối với các giao thức IP và Mobile IP của mạng dịch vụ. Nếu nhìn từ mạng ngồi, sẽ khơng cĩ sự khác biệt nào giữa mạng hữu tuyến và mạng vơ tuyến.
Điều này cĩ nghĩa là người sử dụng cĩ thể kết nối với Internet từ bất kỳ mạng truy nhập nào, cĩ hỗ trợ Mobile IP, mà khơng phải cấu hình lại thiết bị di động của mình.
Trong trường hợp chuyển vùng, Mobile IP khơng đủ khả năng nhận dạng và xác định quyền truy nhập của người sử dụng. Vì lý do này, các máy chủ AAA (ví dụ như RADIUS) được sử dụng để nhận thực, cấp quyền và tính cước giữa các domain quản trị khác nhau.
Tiêu chuẩn thiết kế của hệ thống này là phải đảm bảo sao cho các tài nguyên vơ tuyến và tài nguyên địa chỉ IPv4 được sử dụng một cách tiết kiệm và hiệu quả, giảm tối thiểu các bản tin báo hiệu với MS. Biện pháp tốt nhất là MS được phân bổ địa chỉ care-of của FA. Bởi trong trường hợp này, đường hầm định tuyến của giao thức Mobile IP chỉ được thiết lập giữa HA và FA, do đĩ giảm lượng thơng tin trao đổi qua mơi trường vơ tuyến (nhờ các thơng tin bổ sung do các gĩi tin IP được đĩng gĩi lần thứ 2 chỉ được truyền giữa HA và FA) và khơng yêu cầu thêm địa chỉ IP để cấp cho các thiết bị di động.
Hình sau miêu tả thủ tục đăng ký của MS với mạng gốc. Trước tiên, thiết bị đầu cuối số liệu (TE) gửi lệnh AT để truyền các tham số tới thiết bị di động (MT). Một trong những tham số được truyền là tên điểm truy nhập (APN), được sử dụng để chọn ra GGSN thích hợp. Bằng cách sử dụng chuỗi APN với giá trị là “MIPv4FA”, người dùng trực tiếp yêu cầu kết nối qua GGSN hỗ trợ FA. MT sẽ gửi yêu cầu kích hoạt giao thức số liệu gĩi, cùng với chuỗi APN, tới SGSN. Thơng thường, thì yêu cầu này sẽ bao gồm một địa chỉ IP. Tuy nhiên, nếu sử dụng dịch vụ Mobile IP, trường địa chỉ này sẽ khơng được sử dụng và được cập nhật khi GGSN nhận được bản tin trả lời đăng ký từ HA của MS. Ngay khi nhận được yêu cầu, SGSN sẽ phải tìm ra địa chỉ IP của một GGSN thích hợp và gửi yêu cầu tạo kết nối tới GGSN vừa tìm được. Các bước tiếp theo được thực hiện như trong thủ tục kích hoạt giao thức số liệu gĩi GPRS.
Bình thường, MS (thực chất là MN hay TE cĩ khả năng di động) phải gửi đi các bản tin tìm kiếm tác nhân để lấy các thơng tin cần thiết trước khi bắt đầu thủ tục
đăng ký với HA. Tuy nhiên do GGSN phát hiện được việc MS mới di chuyển vào vùng mạng nên ngay khi nhận được yêu cầu và thiết lập kết nối, GGSN/FA cũng đồng thời gửi đi bản tin quảng cáo đại lý tới MS. Cách làm này sẽ giảm lưu lượng trên giao diện vơ tuyến và quá trình đăng ký được diễn ra nhanh hơn. Từ bản tin quảng cáo, MS sẽ nhận được địa chỉ care-of của FA và gửi yêu cầu đăng ký tới GGSN dưới dạng lưu lượng người dùng (tải tin). GGSN tách địa chỉ của HA từ yêu cầu đăng ký, đĩng gĩi, và chuyển tiếp yêu cầu tới HA của MS. Khi nhận được bản tin trả lời đăng ký từ HA, GGSN tách địa chỉ gốc của MS để cập nhật trường địa chỉ mà đã được bỏ qua khi thực hiện thủ tục kích hoạt giao thức số liệu gĩi; rồi chuyển tiếp bản tin này đến MS. Cấu trúc của các bản tin trong thủ tục đăng ký hồn tồn giống như trong thủ tục đăng ký Mobile IP thơng thường.
Hình 7.2. Thủ tục đăng ký Mobile IP trong GPRS
Trong phần trước chúng ta đã giả thiết rằng mỗi kết nối của MS chỉ được thực hiện thơng qua một GGSN duy nhất. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, một PLMN cĩ thể cĩ nhiều GGSN khác nhau. Vấn đề xảy ra nếu MS duy trì kết nối trong một khoảng thời gian dài và di chuyển giữa nhiều SGSN khác nhau. Việc định tuyến sẽ khơng thực sự hiệu quả nếu các SGSN này khơng được phục vụ bởi cùng một GGSN. Trường hợp này tương tự như vấn đề định tuyến tam giác đã được đề cập trong phần Mobile IP.
Hình 7.3. Các trường hợp chuyển vùng trong GPRS
Nếu MS khơng truyền số liệu tại thời điểm tiến hành việc chuyển giao (handover) từ một SGSN tới một SGSN khác, một kết nối logic mới sẽ được thiết lập giữa SGSN mới và GGSN phục vụ SGSN đĩ. Khi đĩ MS sẽ nhận được một care-of mới. Nếu quá trình trao đổi dữ liệu đang tiếp diễn trong khi tiến hành chuyển giao, MS sẽ chuyển sang SGSN mới nhưng vẫn giữ nguyên kết nối tới GGSN cũ. Sau khi dữ liệu được truyền xong, kết nối logic sẽ được chuyển qua GGSN phục vụ SGSN mới này. Trong một số trường hợp GGSN mới cĩ thể từ chối kết nối (ví dụ GGSN mới khơng hỗ trợ FA) và chuyển kết nối trở về GGSN cũ. Khi đĩ, trên GGSN cũ phải cĩ một bộ
định thời để đảm bảo rằng các gĩi tin khơng bị xố và kết nối cịn được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định.
7.3 Kết luận
Ý tưởng đằng sau giao thức Mobile IP đĩ là cho phép duy trì kết nối IP trong suốt quá trình di chuyển. Mobile IP là một cơng nghệ độc lập được tích hợp vào GPRS do đĩ khơng làm ảnh hướng đến kiến trúc của hệ thống GPRS. Các chức năng quản lý di động được tách biệt rõ ràng, bao gồm quản lý di động trong mạng dịch vụ và quản lý di động trên giao diện vơ tuyến. Nhờ vậy mà các thơng tin định tuyến gĩi tin được quản lý một cách độc lập với các thơng tin quản lý vị trí và nhận thực thuê bao của mạng di động.
Cùng với các khả năng chuyển vùng IP hiện cĩ, việc hỗ trợ Mobile IP giúp cho nhà khai thác cĩ thể cung cấp giải pháp kết nối IP tồn diện cho hệ thống GPRS. Trên hình “các trường hợp chuyển vùng trong GPRS”, một MS từ PLMN A chuyển vùng đến PLMN B. Để truy nhập Internet, MS cĩ thể kết nối qua hệ thống đường trục liên mạng (giao diện Gp) (1). Trường hợp này thường xảy ra khi MS được gán địa chỉ IP cố định (cĩ thể là cơng cộng hoặc dành riêng) và chuyển vùng đến mạng khơng hỗ trợ Mobile IP. Việc định tuyến gĩi tin khơng thực sự hiệu quả và người dùng phải trả thêm những phí tổn khơng đáng cĩ do việc sử dụng tài nguyên của hệ thống chuyển vùng.
Người dùng cũng cĩ thể yêu cầu kết nối với Internet thơng qua cổng dịch vụ (GGSN) của PLMN khách và chỉ sử dụng các tài nguyên cục bộ (2). Khi đĩ, MS phải được gán địa chỉ động từ khơng gian địa chỉ IP mà nhà khai thác PLMN đĩ được cấp. Do địa chỉ của MS thay đổi sau mỗi lần kích hoạt giao thức số liệu gĩi, người dùng chỉ cĩ thể truy nhập Internet - quá trình trao đổi dữ liệu xuất phát từ MS, mà khơng thể thực hiện các trao đổi dữ liệu kết cuối MS.
Cùng với các mạng truy nhập khác, việc hỗ trợ Mobile IP trong GPRS là rất quan trọng. Nĩ khơng chỉ cho phép các thiết bị đầu cuối di chuyển từ một PLMN sang một PLMN khác mà cịn cho phép các thiết bị này cĩ thể được sử dụng thơng qua nhiều mạng truy nhập khác nhau, bao gồm cả mạng hữu tuyến và mạng vơ tuyến. Điểm quan trọng là khi di chuyển như vậy địa chỉ IP trạm di động khơng thay đổi. Do vậy, thơng tin cĩ thể được trao đổi theo hướng đi/đến trạm di động, bất kỳ lúc nào, bất kỳ đâu và người sử dụng khơng phải cấu hình lại thiết bị di động của mình. Với GPRS, thuê bao chuyển vùng chỉ cần sử dụng tài nguyên nội bộ trên PLMN khách, do đĩ giảm được chi phí và tăng hiệu quả truyền dẫn.
Chương 8