0: net layer protocol 1: khác
5.3. Nối mạng vệ tinh IP
Một lợi ích đặc biệt quan trong mà mạng vệ tinh cung cấp đĩ là mở rộng phạm vi địa lý trên tồn bộ trái đất (bao gồm đất liền, biển và bầu trời),lợi ích của chúng được đưa đến số lượng lớn người dùng trên quy mơ lớn và làm giảm các chi phí người dùng. Một vệ tinh cĩ thể thực hiện nhiều vai trị khác nhau trong mạng internet:
• Kết nối đoạn cuối : (như trong hình 5.9) đầu cuối người dùng kết nối trực tiếp với vệ tinh mà cung cấp liên kết phía trước hoặc phía sau trực tiếp. Kết nối nguồn lưu lượng tới dây tiếp sĩng (feeder) vệ tinh hoặc các trạm Hub thơng qua liên kết internet, đường hầm hoặc quay số. nĩ là đoạn cuối để tiếp cận đến người dùng.
Hình 5.9 Điểm nhìn trung tâm vệ tinh của kết nối đoạn cuối
• Kết nối chuyển tiếp (như trong hình 5.11) vệ tinh cung cấp các kết nối giữa các gateway internet hoặc giữa các gateway ISP. Lưu lượng được định tuyến thơng qua các liên kết vệ tinh tới các giao thức định tuyến đã được xác định và định nghĩa các metric liên kết trong mạng để giảm thiểu chi phí kết nối và đáp ứng các yêu cấu khắt khe về QoS đối với nguồn lưu lượng.
Điểm truy nhập Mạng vệ tinh Bề mặt trái đất Vùng bao phủ Host Trạm mặt đất gateway ISP1 ISP2 ISP3 ISP4 ISP5 ISP6 Trạm mặt đất gateway
Hình 5.11 Điểm nhìn trung tâm vệ tinh với kết nối chuyển tiếp tới internet
• kết nối đoạn đầu (như trong hình 5.10) mạng vệ tinh cung cấp kết nối liên kết hướng tới và hưĩng ngược tới một lượng lớn các ISP. Các gĩi IP bắt đầu từ nhà cung cấp như đoạn đầu của chuyến hành trình của họ tới đầu cuối người dùng. Như kết nối đoạn cuối nhà cung cấp dịch vụ cĩ thể kết nối tới ống dẫn sĩng vệ tinh hoặc trạm Hub trực tiếp hoặc thơng qua đường hầm internet hoặc liên kết quay số.
Hình 5.10 Điểm nhìn trung tâm vệ tinh với kết nối đoạn đầu tới internet
5.3.1. Định tuyến trên vệ tinh
Lợi ích của việc định tuyến IP trong khơng gian là nĩ cho phép mạng vệ tinh cĩ thể tích hợp vào mạng internet tồn cầu sử dụng thuật tốn định tuyến tiêu chuẩn. Mạng internet bao gồm nhiều mạng con được biết như là hệ thống tự quản hoặc tên miền
Trong mạng vệ tinh GEO thơng thường chỉ cĩ một vệ tinh phủ một vùng rộng lớn để tạo thành các mạng con và khơng cĩ định tuyến trong mạng vệ tinh. Với một chịm điểm cĩ nhiều vệ tinh tạo nên mạng con để bao phủ tồn bộ trái đất vì vậy định tuyến trong mạng chịm điểm vệ tinh là bắt buộc. Mối quan hệ liên kết giữa các vệ tinh trong cùng mặt phẳng quỹ đạo là cố định nhưng biến đổi thành động trong các mặt phẳng khác.
Kể từ khi vị trí của các vệ tinh được dự báo trước thì cĩ khả năng sử dụng những dự báo này để cập nhật động các bảng định tuyến trên vệ tinh và gia tăng các thuật tốn định tuyến.
5.3.2. IP di động trong mạng vệ tinh
Do vệ tinh GEO cĩ vùng bao phủ rộng, nên ta cĩ thể coi mạng trái đất được kết nối vĩnh viễn trong cùng một mạng con vệ tinh và phiên đầu cưối người dùng trong suốt quá trình truyền thơng, tuy nhiên đối với mạng với chịm điểm vệ tinh LEO mối quan hệ giữa mạng vệ tinh và đầu cuối người dùng và mạng trái đất thì thay đổi liên tục, vì vậy nảy sinh một số vấn đề liên quan đến mạng di động:
• Thiết lập lại kết nối vật lý với các mạng vệ tinh.
• Thời gian để cập nhật thơng tin về các bảng định tuyến để các gĩi IP cĩ thể được định tuyến đến đúng đích.
• Tính di động trong mạng vệ tinh.
• Tính di động giữa mạng trái đất và mạng vệ tinh.
Ở đây thảo luận dựa trên các giao thức chuẩn internet cho IP di động (RFC 2002)
Trong các giải pháp tiêu chuẩn, cho phép các nút di động sử dụng 2 địa chỉ IP: Một địa chỉ nhà cố định(home address) và một địa chỉ chăm sĩc (care-of address) địa chỉ này thay đổi vào mỗi thời điểm truy nhập. Chúng ta lấy điểm nhìn vệ tinh trung tâm của mạng vệ tinh làm điểm cố định nhưng tất cả mọi thứ trên trái đất thì chuyển động bao gồm cả đầu cuối người dùng và mạng mặt đất như trong hình 5.12
Hình 5.12 Điểm nhìn vệ tinh trung tâm với trái đất là chuyển động.
Trong chuẩn IP động , sự kết nối các lớp truyền tải sẵn cĩ được duy trì giống như là một nút di động di chuyển từ nơi này đến nơi khác trong đĩ đia chỉ IP vẫn được giữ nguyên. Hầu hết các ứng dụng internet các được sử dụng ngày nay là dựa trên TCP. Một kết nối TCP được xác định bởi thơng số: địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích, số cổng nguồn và số cổng đích
Bất kỳ sự thay đổi nào của bốn yếu tố này cũng sẽ dẫn đến mất và phá vỡ kết nối. Mặt khác, sự phân phối chính xác các gĩi đến các nút di động hiện hành thì phụ thuộc vào số mạng được đính kèm trong các địa chỉ nút IP di động, số mạng này thì thay đổi tại mỗi điểm đính kèm mới.
Trong IP di động, các home address là địa chỉ tĩnh và được sử dụng, ví dụ, để xác định các kết nối TCP. Care of address thì thay đổi tại mỗi điểm đính kèm mới và địa chỉ này được coi là một địa chỉ quan trong của nút IP di động; thơng qua địa chỉ này chúng ta xác định được số mạng và nút di động trong mơ hình mạng. Các home address làm cho các nút di động cĩ thể nhận được dữ liệu một cách liên tục trong mạng của nĩ, nơi lưu giữ các yêu cầu của IP di động được gọi là home agent. Bất cứ khi nào mà nút di động khơng được gắn liền với mạng chủ (do đĩ nĩ gắn với một mạng ngồi nào đĩ), home gent nhận tất cả các gĩi được xác định trước của nút di động và sắp xếp chúng để phân phối đến các nút di động hiện thời. Khi nút di động di chuyển đến một vị trí mới chúng sẽ đăng kí một care-of address mới với home agent. Để nhận được gĩi từ home agent tới điểm di động, các home agent sẽ phát gĩi tin từ mạng chủ đến care-of address, hơn nũa nĩ phát yêu cầu tới care-of address để biến đổi hoặc chuyển hướng gĩi IP. Khi các gĩi đến care-of address sự biến đổi ngược lại sẽ được sử dụng để gĩi một lần nữa xuất hiện trong địa chỉ nút di động như là địa chỉ IP đích.
Khi gĩi đến điểm di động, gửi tới home address nĩ sẽ được xử lý đúng theo TCP/IP. Trong IP di động home agent chuyển hướng gĩi từ mạng chủ tới care-of adddress bằng cách xây dựng header IP mới mà chứa các nút di động care-of address
như địa chỉ đích IP. Header mới này sau đĩng gĩi hoặc bảo vệ trong các gĩi nguyên thuỷ, vì địa chỉ nút di động khơng ảnh hưởng đến định tuyến các gĩi đã được đĩng gĩi cho đến khi nĩ đến care-of address, do đĩ đĩng gĩi cịn cĩ tên gọi là đường hầm mà rẽ mạch thường do ảnh hưởng của định tuyến IP.
IP di động thì được hiểu đúng nhất là sự kết hợp của 3 cơ chế riêng:
• Phát hiện care-of address:chi nhánh advertisement và chi nhánh solicitation (RFC 1256).
• Đăng ký care-of address: thủ tục đăng ký bắt đầu khi nút di động đi vào vùng của một chi nhánh ngồi, gửi một yêu cầu đăng ký với thơng tin care-of address. Khi home agent nhận được yêu cầu này nĩ(thường) thêm các thơng tin cần thiết vào bảng định tuyến, chấp nhận yêu cầu và gởi ngược bản tin trả lời đăng ký tới nút di động. Đăng ký được chứng thực bằng cách sử dụng Message Digest 5(MD5)
• Tạo đường hầm care-of address: theo mặc định cơ chế đĩng gĩi phải hỗ trợ tất cả các đại lý di động là cơ chế IP lồng nhau (tunnelling). Đĩng gĩi tối thiểu thì phức tạp hơn một chút so với tunnelling bởi vì một số thơng tin từ tiêu đề tunnel được kết hợp với tiêu đề đĩng gĩi tối thiểu bên trong để thiết lập lại tiêu đề IP nguyên thuỷ. Mặt khác tiêu đề mào đầu làm giảm chi phí. 5.3.3. Xác định địa chỉ
Xác định địa chí IP được gọi là ánh xạ và cấu hình địa chỉ. Các kỹ thuật mạng
khác nhau cĩ thể sử dụng các mơ hình xác định địa chỉ khác nhau để gán địa chỉđược
gọi là địa chỉ vật lý dành cho các thiết bị. Trong LAN IEEE.802 sử dụng 48 bit địa
chỉ đính kèm với mỗi thiết bị, mạng ATM sử dụng 15 chữ số thập phân để đánh địa
chỉ và ISDN sử dụng sơ đồ địa chỉ ITU-T E.164. Tương tự trong mạng vệ tinh mỗi
nhĩm trạm mặt đất hoặc gateway cĩ địa chỉ vật lý cho kết nối mạch hoặc truyền gĩi
tuy nhiên việc định tuyến để liên kết với nhau bằng mạng vệ tinh lại chỉ cĩ thể biết
được bằng địa chỉ IP của các định tuyến khác do đĩ yêu cầu địa chỉ phải được ánh xạ
giữa mỗi địa chỉ IP và địa chỉ vật lý liên quan vì vậy việc trao đổi gĩi giữa các router
cĩ thể được thực hiện thơng qua mạng vệ tinh sử dụng địa chỉ vật lý. Chi tiết chính
xác của việc ánh xạ này phụ thuộc vào các giao thức liên kết dữ liệu lớp dưới được sử
dụng trên các vệ tinh.
