Chuyển giao là một vấn đề vô cùng quan trọng, là chìa khóa cho thế giới không dây di động phát triển. Không giải quyết đƣợc bài toán chuyển giao thì sẽ không có tính di động trong mạng không dây.
Thực tế chỉ ra rằng không có một cộng nghệ mạng đơn lẻ nào có thể cung cấp một dịch vụ truyền tin có băng thông cao, vùng phủ sóng rộng và độ trễ thấp cho một số lƣợng lớn ngƣời sử dụng. Do đó, việc phủ sóng chồng chéo các loại mạng khác nhau đang ngày càng trở lên phổ biến, điều này giúp cho ngƣời dùng đầu cuối có thể sử dụng nhiều dịch vụ truyền tin cùng một lúc và phù hợp với chi phí bỏ ra.
Trong những năm gần đây, mạng 3G đã đƣợc triển khai ở nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam. Mạng 3G sử dụng công nghệ UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ truyền dữ liệu thấp và trung bình, do đó không thể đáp ứng đƣợc các dịch vụ đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao nhƣ điện thoai có hình, mobile TV, hay điện thoại hội nghị. Tuy nhiên ƣu điểm của UMTS là nó cung cấp một mạng có vùng phủ sóng rộng và cho phép ngƣời dùng đầu cuối có thể di chuyển với tốc độ khá cao. Ngƣợc lại với mạng 3G, WLAN tuy bị hạn chế về vùng phủ sóng nhƣng lại cung cấp tốc độ truyền tải khá cao và giá thành dịch vụ rẻ hơn so với giá thành dịch vụ mạng 3G.
Khi mà công nghệ mạng di động thế hệ thứ ba 3G chƣa đƣợc phát triển rộng rãi thì ngƣời ta đã bắt đầu nói về công nghệ 4G . Mạng 4G là hội tụ của nhiều công nghệ mạng hiện có nhƣ: Các công nghệ mạng 2G, 3G, WiMAX, Wi-Fi, IEEE 802.20, IEEE 802.22, vệ tinh, các công nghệ WiMAX 802.16m, Wibro, UMB,… trong một hệ thống chung dựa trên nền IP. Do đó, mạng 4G trong tƣơng lai là một môi trƣờng mạng đa công nghệ với nhiều nhà cung cấp dịch vụ mạng khác nhau.
18
Hình 7: Hệ thống mạng 4G
Hiện nay ngƣời dùng mạng không dây phụ thuộc nhiều vào từng nhà cung cấp dịch vụ, mỗi nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp các dịch vụ khác nhau và ít có sự trao đổi dịch vụ giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng. Để sử dụng các dịch vụ mạng khác nhau của các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau, ngƣời dùng phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu của từng nhà cung cấp dịch vụ, điều đó gây ra sự bất tiện cho ngƣời dùng. Đây cũng là chìa khóa cho sự thành công của mạng di động 4G trong tƣơng lai khi mà các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau với các công nghệ mạng có thể giống hoặc khác nhau đều cùng tham gia vào một hệ thống mạng chung. Khi đó, ngƣời dùng có thể đồng thời sử dụng các dịch vụ của các nhà cung cấp mạng khác nhau với các công nghệ mạng khác nhau mà không bị ràng buộc nhiều vào yêu cầu riêng của từng nhà cung cấp dịch vụ. Điều này thúc đẩy nhu cầu chuyển giao dọc giữa các đƣờng truyền mạng khác nhau.
Một ví dụ về chuyển giao dọc là sự chuyển giao giữa mạng không dây 802.11 và mạng di động GPRS. Sự phát triển nhanh chóng của các mạng không dây chuẩn 802.11 đã làm xuất hiện môi trƣờng mạng với nhiều điểm truy cập công cộng băng thông rộng, giá thành rẻ nhƣng vùng phủ sóng nhỏ. Mặt khác, với sự xuất hiện của các công nghệ
19
mạng 3G cho phép truy cập mạng Internet dựa trên kiến trúc của mạng điện thoại di động nhƣ CDMA cho phép ngƣời dùng truy cập Internet tại mọi nơi nhƣng với chi phí cao, tốc độ không cao. Vì vậy, ngƣời dùng muốn sử dụng các kết nối WLAN có băng thông rộng cho các kết nối của họ, nếu tại một thời điểm nào đó kết nối WLAN không tồn tại thì sẽ chuyển sang sử dụng mạng GPRS để tiếp tục duy trì các kết nối của họ cho tới khi WLAN xuất hiện trở lại và sẽ tiếp tục đƣợc sử dụng.
Để đáp ứng tốt nhất cho nhu cầu của ngƣời dùng, mạng di động 4G phải cung cấp giải pháp chuyển giao liên tục giữa nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác nhau và nhiều công nghệ mạng khác nhau. Yêu cầu và mục đích của mạng 4G càng khẳng định tầm quan trọng của chuyển giao dọc trong tƣơng lai bên cạnh những ứng dụng của nó hiện nay. Vì tầm quan trọng của chuyển giao dọc hiện tại và trong tƣơng lai nên đã có nhiều nghiên cứu đƣợc đƣa ra nhằm giải quyết vấn đề này.
Quá trình chuyển giao dọc diễn ra theo ba giai đoạn chính là phát hiện hệ thống, ra quyết định chuyển giao, thực hiện chuyển giao:
Giai đoạn “phát hiện hệ thống”: Trong quá trình truy cập mạng, Mobile Node luôn lắng nghe thông tin quảng bá từ các Mobile Agent. Các bản tin quảng bá này luôn bao gồm các thông tin của Mobile Agent nhƣ địa chỉ IP.. nhờ đó mà Mobile Node biết đƣợc các mạng nào đang tồn tài xung quanh.
Giai đoạn “ra quyết định chuyển giao”: Quyết định chuyển giao có thể đƣợc đƣa ra bởi Mobile Node hoặc là Mobile Agent . Quyết định chuyển giao dựa trên việc theo dõi chất lƣợng kênh truyền nhƣ là độ mạnh của sóng, băng thông của liên kết hay là năng lƣợng còn lại của thiết bị ... Ví dụ khi ta lấy độ mạnh của sóng làm tiêu chí quyết định chuyển giao thì khi tín hiệu của mạng mà Mobile Node đang kết nối xuống thấp hơn một ngƣỡng tín hiệu nào đó, Mobile Node sẽ đƣa ra quyết định chuyển giao sang mạng có mức tín hiệu tốt nhất và phù hợp nhất với nó.
Giai đoạn cuối cùng, “thực hiện chuyển giao”: Các kết nối đang tồn tại phải đƣợc định tuyến từ mạng cũ sang mạng mới mà không ảnh hƣởng tới tầng ứng dụng phía trên. Giai đoạn thực hiện chuyển giao thực hiện nhiệm vụ xác thực, thiết lập quyền đƣợc truy cập trong mạng mới và chuyển thông tin kết nối của ngƣời dùng từ mạng cũ sang mạng mới.
20
Từ những yêu cầu nhất định trong quá trình chuyển giao dọc nhƣ về chất lƣợng đƣờng truyền, chất lƣợng dịch vụ, yêu cầu của ngƣời dùng,…đã có nhiều thuật toán chuyển giao dọc đƣợc đề xuất. Các thuật toán đƣợc đề xuất tập trung chủ yếu vào việc làm sao lựa chọn đƣợc đƣờng truyền mạng tốt nhất ứng với chi phí thấp nhất cũng nhƣ thỏa mãn tốt nhất các yêu cầu đƣa ra. Một vài giải pháp khác thì hƣớng tới giải quyết bài toán chuyển giao dọc giữa môi trƣờng mạng với nhiều công nghệ mạng khác nhau nhƣng không giải quyết cho mọi bài toán đặt ra.