PDF chịu trách nhiệm tạo ra những quyết định đường lối là dựa vào phiên và thông tin phương tiện liên quan thu được từ P-CSCF. Nó hành động như một điểm quyết định đường lối đối với sự điều chỉnh SBLP. Sau đây là chức năng của nó đối với SBLP là:
Chứa phiên và thông tin phương tiện liên quan (địa chỉ IP, số cổng, băng thông…)
Phát thẻ cho phép để nhận ra PDF và phiên
Cung cấp quyết định cho phép tuy theo phiên được tích trữ và thông tin phương tiện liên quan dựa vào việc nhận yêu cầu nhận thực vật mang từ GGSN
Cập nhật quyết định nhận thực tại những sửa đổi phiên mà làm thay đổi phiên và thông tin phương tiện liên quan
Khả năng để thu hồi quyết định nhận thực ở bất kỳ thời điểm nào
Khả năng để cho phép sử dụng vận mạng nhận thực (ví dụ, giao thức gói, hoặc PDP, context)
Khả năng để ngăn việc sử dụng vật mang nhận thực (ví dụ, PDP context trong khi duy trì nhận thực)
Để báo cho P-CSCF khi vật mang bị mất hoặc giảm bớt. Dấu hiệu sửa đổi chỉ được đưa ra khi vật mang được nâng cấp hoặc giảm cấp từ hoặc tới 0kbps
Để cho qua bộ nhận dạng IMS-charging tới GGSN và để qua bộ nhận dạng GPRS-charging tới P-CSCF
Hình 6.3: Kiến trúc IMS 6.1.2 Những giao diện trong kiến trúc IMS
Cx là kết nối giữa HSS và CSCF (I-CSCF và S-CSCF). Giáo thức cho giao diện Cx dựa vào DIAMETER. Giao thức sử dụng phương pháp query/response, từ đây những yêu cầu được gửi tới cơ sở dữ liệu HSS, HSS phản ứng lại bằng thông tin về thuê bao. Giao thức cũng có thể được dùng bởi I-CSCF hoặc S-CSCF để cập nhật giá trị vào cơ sở dữ liệu HSS. Những kiểu truyền được hỗ trợ là:
1. Giấy phép đăng ký cho thuê bao (I-CSCF - HSS)
2. Câu hỏi về những hướng nhận thực cho thuê bao (S-CSCF - HSS) 3. Khai báo tình trạng đang ký ( S-CSCF - HSS)
4. Xoá tên đăng ký của mang khởi đầu (HSS - S-CSCF)
5. Câu hỏi vị trí đối với thuê bao (I-CSCF - HSS) là để quyết định định tuyến cuộc gọi đi vào dự trù dành riêng cho thuê bao thuộc vào mạng này
Miêu tả những giao diện Interface
Name IMS entities Description Protocol
Cr MRFC, AS Đượdocuments (scripts and nhc dùng bởi MRFC để rút ra ững tài nguyên khác) từ AS
HTTP over
dedicated
TCP/SCTP
channels Cx I-CSCF, S-CSCF, HSS Dùng CSCF và HSS để thông tin giữa I-CSCF/S- Diameter
Dh SIP AS, OSA, SCF, IM-SSF, HSS
Dùng bởi AS để tim ra đúng HSS
trong môi trường nhiều HSS Diameter Dx I-CSCF, S-CSCF, SLF Dùng bđúng HSS trong môi trởi I-CSCF/S-CSCF ường nhiđể tìm ều
HSS
Diameter
Gm UE, P-CSCF Dùng UE và CSCFs để trao đổi những bản tin giữa SIP
Go PDF, GGSN
Cho phép nhà khai thác điều chỉnh QoS trong user plane và trao đổi thông tin tích cước tương đương giữa mạng IMS và GPRS
COPS (Rel5),
Diameter (Rel6+)
Gq P-CSCF, PDF Dùng related mđể trao ột cách khéo léo giđổi thông tin decision-ữa P- CSCF và PDF
Diameter
ISC S-CSCF, I-CSCF, AS Dùng AS để trao đổi ban tin giữa CSCF và SIP
Ma I-CSCF -> AS trDùng ực tiếđểp t hớưới nhng nhận dữạng dng yêu cịch vầụu SIP công cộng được quản lý bởi AS
SIP
Mg MGCF -> I-CSCF MGCF bibáo hiệu SIP và hến đổi báo hiướng báo hiệu ISUP thành ệu SIP tới I-CSCF
SIP
Mi S-CSCF -> BGCF Dùng S-CSCF và BGCF để trao đổi những bản tin giữa SIP
Mj BGCF -> MGCF Dùng và MGCF trong cùng mđể trao đổi bản tin giạng IMS ữa BGCF SIP
Mk BGCF -> BGCF BGCF trong nhDùng để trao đổữi bng mản tin giạng IMS khác ữa những nhau
Mm I-CSCF, S-CSCF, external IP network
Dùng cho việc trao đổi những bản tin
giữa mạng IMS và mạng IP bên ngoài Not specified Mn MGCF, IM-MGW Cho phép viuser-plane ệc điều khiển tài nguyên H.248
Mp MRFC, MRFP Dùng MRFC và để trao đổi những bản tin giữa H.248
Mr S-CSCF, MRFC Dùng S-CSCF và MRFC để trao đổi những bản tin giữa SIP
Mw S-CSCF P-CSCF, I-CSCF, nhDùng ững CSCF để trao đổi những bản tin giữa SIP
Rf
P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS
Dùng để trao đổi thông tin tính cước
offline với Diameter
Ro AS, MRFC Dùng online vđểớ trao i ECF đổi thông tin tính cước Diameter
Sh SIP AS, OSA SCS, HSS Dùng AS/OSA và HSS để trao đổi thông tin giữa SIP Diameter
Si IM-SSF, HSS Dùng SSF và HSS để trao đổi thông tin giữa IM- MAP
Sr MRFC, AS Dùng b(scripts và nhởi MRFC ững tài nguyên khác) tđể gọi ra documents ừ
AS
HTTP
Ut
UE, AS (SIP AS, OSA SCS, IM- SSF)
Cho phép UE quản lý thông tin liên
quan tới những dịch vụ của nó HTTP(s)
6.2 UMTS Realease 5: Truy cập gói downlink tốc độ cao (HSDPA)
Điều quan trọng trong UMTS R5 là giới thiệu kế hoạch phát dữ liệu mới được gọi là HSDPA, HSDPA làm tăng tốc độ phát dữ liệu từ mạng tới user. Khi 384kbps là tốc độ lớn nhất trong R99 UTRAN, HSDPA cho phép tốc độ từ 1,4 tới 3.6Mbps mỗi user, phụ thuộc vào khả năng của thiết bị user và tăng tới 14,4Mbps bằng những thiết bị đầu cuối tiên tiến. Thậm chí dưới điệu kiện vô tuyến ít lý tưởng và tải của cell nặng, tốc độ 800kbps vẫn có thể đối với user. Chi phí chính cho HSDPA là phải tăng dung lượng của kết nối backhaul(hướng trở lại) thuộc cell tới mạng, chi phí phát mỗi bit sẽ tăng lên khá xa vì thực tế cùng số những BTS có thể hỗ trợ băng thông toàn thể cao hơn nhiều.
Giới thiệu HSDPA vào năm 2006 do đó cho phép nhà khai thác mạng UMTS cạnh tranh trực tiếp với DSL, cáp và truy cập internet WiMax cho home và office.
6.3 UMTS Release 6 và Release 7
6.3.1 UMTS Release 6 : Truy cập gói Uplink tốc độ cao (HSUPA là thế hệ
3,5G)
IMS và HSDPA tiếp tục được phát triển thành UMTS Release 6. Khi HSDPA thực chất là tăng băng rộng toàn diện với mỗi cell và mỗi user trong hướng downlink, tốc độ uplink đã không tăng từ R99. Vì thế, uplink vẫn bị giới hạn tới 64- 128kbps và tới 384kbps trong một vài mạng dưới điều kiện lý tưởng. Sự nổi bật của IMS, tuy nhiên, khởi động việc trải rộng số những ứng dụng trực tiếp từ user tới user như hội nghị đa phương tiện. Những ứng dụng này gửi nhiều dữ liệu bằng chúng nhận và do đó uplink sẽ trở thành cổ trai của hệ thống trong suốt thời gian. Do đó, UMTS R6 giới thiệu sự nâng cao tốc độ phát uplink được gọi là HSUPA. Về mặt lý thuyết HSUPA cho phép tốc độ dữ liệu khoảng một vài Mbps cho mỗi người dùng trong điều kiện lý tưởng. Trong điều kiện tín hiệu thực tế, số những user trên mỗi cell và khả năng đầu cuối đang được xem xét, HSUPA vẫn có thể phát tốc độ xung quanh 800kbps. Hơn nữa, HSUPA cũng tăng số lượng lớn nhất users có thể gửi dữ liệu qua cùng một cell và vì thế làm giảm chỉ phí toàn bộ mạng. Những ứng dụng khác non-IMS thích gửi messages email với sự attachment file rất lớn và bản tin MMS với nội dung video lớn cũng lợi dụng HSUPA.
Trong Release 6 có 4 nội dung chính đó là: Tích hợp WLAN, quảng bá đa phương tiện và đa sắc thái, cải tiến trong IMS, HSUPA
6.3.2 UMTS Release 7 và xa hơn: thậm chí tốc độ dữ liệu cao hơn
Khi HSDPA tăng tốc độ dữ liệu khá xa so với tốc độ UMTS đầu tiên, cuộc đua tăng băng rộng và tốc độ dữ liệu người dùng vẫn tiếp tục. Kỹ thuật phát phức tạp hơn như OFDM và MIMO được thảo luận trong nhóm làm việc 3GPP đối với Release 7. Mục tiêu là để tăng tốc độ dữ liệu lên 10 lần so với HSDPA để cho phép mạng UMTS có thể cạnh tranh với những ký thuật wireless và fixed-line trong tương lai.
Chương 7 Các công nghệ không dây khác 7.1 Mạng WLAN
7.1.1 giới thiệu chung về WLAN
Năm 1997, IEEE đã phác thảo chuẩn 802.11 cho WLAN. Đến năm 1999, chuẩn 802.11b được phác thảo và được công nhận bởi mạng lưới công nghiệp.
Ưu điểm là tiết kiệm được chi phí thiết lập các đường mạng trong các tòa nhà và
chi phí bảo dưỡng, tiết kiệm thời gian, khả năng mở rộng và quản lý cao, tính linh động, tích hợp tốt với các máy tính đã có sẵn, chia sẻ tài nguyên.
Nhược điểm là tốc độ bị hạn chế bởi băng thông có sẵn, ổn định đường truyền phụ
thuộc nhiều vào các thiết bị phát sóng, tính bảo mật của hệ thống chưa cao, tần số cao thì tốc độ nhưng độ suy hao cũng tăng làm giảm khoảng cách.
Hình 7.1: Kiến trúc của WLAN
Dải tần sử dụng: các sản phẩm không dây sử dụng điều chế phổ trải rộng (DSSS và FHSS) hoạt động ở dải tần công nghiệp, khoa học và y tế (ISM)
- Dải 900MHz và 2,4GHz: ưu điểm là có khả năng xuyên qua chướng ngại vật và thu phát mạnh trong khoảng cách vài km
- Dải 3,5GHz: các thiết bị trong dải tần này trong một số trường hợp khá giống với
Chuẩn mạng WLAN
- Nhóm lớp vật lý:
-> chuẩn 802.11b: sử dụng kỹ thuật DSSS, có 14 kênh trên băng tần 2,4GHz, tốc độ tối đa là 11Mbps trên mỗi kênh. Nhược điểm là dải tần trùng với dải tần của nhiều thiết bị trong gia đình như lò vi sóng, điện thoại mẹ con…có thể bị nhiễu
-> Chuẩn 802.11a là nâng cấp của 802.11b, dải tần làm việc là 5MHz, công nghệ trải phổ OFDM, tốc độ dữ liệu tối đa 25Mbps tới 54Mbps
-> Chuẩn 802.11g làm việc ở dải tần 2,4GHz, tốc độ tối đa 54Mbps, kỹ thuật điều chế OFDM
- Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC
-> Chuẩn 802.11e,i bổ xung cho cả 802.11a,b,g: đối với 802.11e nhằm cung cấp các chức năng về chất lượng dịch vụ (voice, video, QoS rất cao). 802.11i nhằm cải thiện về mặt an ninh cho mạng không dây
-> 802.11n vẫn chưa ra mắt, tần số làm việc là 2,4GHz hoặc 5GHz, tốc độ dữ liệu 200Mbps lớn nhất là 540Mbps, phạm vi xấp xỉ là 50m, sử dụng kỹ thuật MIMO
7.1.2 So sánh WLAN và UMTS
Khác biệt về tốc độ giữa WLAN và UMTS là, tốc độ truyền lớn nhất của hospots WLAN là 11-54Mbps, 384kbps là với UMTS R99 hoặc 800kbps tới 3Mbps là của HSDPA. Sự thật là, WLAN được dùng cho kết nối wireless ở văn phòng, dùng để trao đổi dữ liệu giữa những PC và Server trong LAN.
Ứng dụng khác cho kỹ thuật WLAN trong những toà nhà công cộng. Ở đây, tốc độ bị giới hạn bởi tốc độ liên kết backhaul tới internet. Vì hầu hết hotspots, DSL sử dụng backhaul, chính nó giới hạn tốc độ downlink vào khoảng 1-8Mbps. Băng rộng này phải được chia với tất cả user của hotspot. Trong thực tế, băng thông uplink thậm chí nhỏ hơn và trong hầu hết trường hợp bị giới hạn tới 256kbps tới 1Mbps. Do đó, tốc độ phát lớn nhất của WLAN không được sử dụng như trong lý thuyết. Sử dụng UMTS, tốc độ trên 384kbps tới 3Mbps với HSDPA sẵn săng với mỗi user. Node-B UMTS với 3 phân đoạncó dung lượng phát vào khoảng 12Mbps, nó có thể xử lý nhiều user hơn hotspot của WLAN với tốc độ tương ứng mỗi user. Chú ý, Node-B thường bao phủ một vùng địa lý lớn hơn nhiều so với hotspot của WLAN.
WLAN sẵn có ở những địa điểm công cộng như hotel, airport lounges, và nhà ga. Mong muốn số lượng hotspot sẽ tăng lên trong tương lai, vì phạm vi ngắn của WLAN. Mặt khác, mạng UMTS lại bao phủ những khu vực rộng như thành phố
Hình 7.2: Tốc độ dữ liệu và sự phụ thuộc của chúng vào di động
Khi mạng lõi UMTS là một sự phát triển của mạng GSM và GPRS đang tồn tại, giải pháp tính cước trên toàn thế giới vẫn đang tồn tại. Mặt khác WLAN không có giải pháp tính cước chuẩn vì nó phục vụ cho home và office. Đối với những hotspot thương mại, thì việc tính cước là nội dung cần thiết. Ví sự vắng mặt những chuẩn và số lượng rất lớn những nhà khai thác hotspot, một số giải pháp tính cước khác đang xuất hiện trên thị trường. Như thẻ , trả trực tiếp qua thẻ tín dụng, và trả qua GSM hoặc UMTS ( nếu hotspot của WLAN được khai thác bởi nhà khai thác di động của user).
Kích thước của cell cũng là khác biệt lớn giữa WLAN và UMTS. WLAN bị giới hạn tới một vài trăm mét vì công suất phát lớn nhất là 0,1W. Trong toà nhà phạm vi này giảm xuống vì những vật cản như những bức tường. Những cell của UMTS có thể phủ sóng vài km nhưng cũng có thể phủ sóng cho nhiều toà nhà hoặc floors (pico-cells)
Hệ thống điện thoại là ứng dụng quan trọng. Phần chuyển mạch kênh của mạng UMTS đã được thiết kế cho hệ thống điện thoại voice và video. Xu hướng rõ
ràng là hướng voice (và video) trên IP (VoIP). UMTS đánh địa chỉ bằng kiến trúc IMS. Những hotspot không dây sẽ lợi dụng từ xu thế này. Những khác sử dụng VoIP, cùng với notebook, cho phép người dùng làm cuộc gọi qua WLAN ở nhà, trong văn phòng, hoặc hotspot công cộng. Gần đây, những thiết bị như nhà thông tin Nokia đã giới thiệu kết nối WLAN thêm vào truy cập GSM và UMTS. Để chắc chắn chất lượng dịch vụ tốt đối với ứng dụng điện thoại trong những hotspot được tải, thêm DCF vào điểm truy cập để chắc chắn băng rộng và thời gian trễ không đổi cho cuộc gọi. Giải pháp cho vấn đề này đã được chuẩn hoá cụ thể trong 802.11e. Chú ý, những hotspot công cộng kết nối internet qua đường dây DSL với băng thông uplink có giới hạn chỉ vài trăm kbps. Do đó, chỉ có 2 hoặc 3 cuộc gọi đồng thời xảy ra. Vì lý do này, điện thoại trên những hotspot WLAN công cộng sẽ chỉ bổ sung dung lượng cuộc gọi voice của mạng GSM và UMTS. Những chuẩn R6 miêu tả làm sao IMS có thể được mở rộng tới WLAN công cộng.
Hình 7.3 : Kiến trúc nối liền giữa WLAN IEEE 802.11 và UMTS
Hình 7.4 chỉ ra 5 điểm nối liền giữa WLAN và UMTS. Kiến trúc nối liền này bao gồm những thay đổi nhỏ tới nhiều chuẩn và nhiều kỹ thuật đang tồn tại và đặc biệt cho lớp MAC và vật lý. Hai nối liền đầu tiên luôn luôn có sự tương tác giữa điểm truy cập (AP) WLAN và phần chuyển mạch gói của mạng lõi UMTS. Nối liền này là có thể thông qua phần tử 3G-SGSN và GGSN. Trong 2 trường hợp mạng
WLAN xuất hiện như là một cell của UMTS hoặc vùng định tuyến (RA). Mạng UMTS sẽ là mạng Master(chủ) và mạng WLAN IEEE 802.11 sẽ là mạng slave (tớ). Điều này có nghĩa là việc quản lý di dộng và bảo mật sẽ được xử lý bởi mạng UMTS. Điều này yêu cầu những card PCMCIA dual-mode để truy cập tới 2 lớp vật lý khác nhau. Thêm vào đó, tất cả lưu lượng sẽ đến 3G-SGSN của UMTS đầu tiên hoặc 3G-GGSN trước khi trạm tới những đich cuối cùng của nó, dù là đích cuối cùng ở trong mạng WLAN.
Hình 7.4: Quan hệ nối liền giữa IEEE 802.11 WLAN AP và 3G-SGSN thông qua IWU (IWU cạnh tranh với bộđiều khiển RNC)
Trong nối liền thứ 3 điểm truy cập ảo (VAP) trái ngược những vai trò của UMTS và WLAN như trong 2 kiến trúc nối liền đầu tiên. Ở đây, WLAN IEEE 802.11 là mạng Master(chủ) và UMTS là mạng Slave (tớ). Việc quản lý di động là tuỳ theo WLAN, và IAPP ( là Inter-Access Point Protocol) là giao thức thực hiện quản lý này
Kiến trúc nối liền thứ 4 cổng di động/ proxy di động (MG) được sử dung giữa UMTS và WLAN 802.11. Ở đây, chúng là 2 mạng peer-to-peer. MG là proxy được triển khai một là trên UMTS hoặc WLAN và sẽ xử lý di động và định tuyến.