- Bản vẽ thiết kế :
c. Quá trình định tuyến
5.5 So sánh Mobile IPv4 với Mobile IPv6
Khả năng hỗ trợ tính di động trong Mobile IPv6 được xây dựng trên các kinh nghiệm có từ giao thức Mobile IPv4 cùng với những cải tiến của IPv6 .Bởi vậy ,Mobile IPv6 sẽ có nhiều đặc trưng giống với Mobile IPv4 .Tuy nhiên giao thức này được tích hợp hoàn toàn vào trong IPv6 và được tăng cường thêm nhiều tính năng mới .Sau đây là một số điểm khác nhau cơ bản giữa Mobile IPv4 và Mobile IPv6 :
- Trong Mobile IPv4 ,chức năng định tuyến tối ưu được bổ sung dưới dạng các tuỳ chọn mở rộng mà có thể không được hỗ trợ bởi tất cả các trạm IPv4 .Còn trong Mobile IPv6 ,chức năng này được tích hợp vào trong giao thức .Nó cho phép quá trình định tuyến có thể thực hiện một cách trực tiếp từ một thiết bị tương đương đến bất kỳ một MN nào mà không cần phải đi qua mạng gốc của MN .Do đó tránh được vấn đề định tuyến tam giác như đã đề cập trong Mobile IPv4 .Chức năng đăng ký và tối ưu hoá đường đi trước đây trong Mobile IPv4 được thực hiện trên hai giao thức riêng biệt thì nay được tích hợp vào một giao thức duy nhất.
- Trong Mobile IPv6 ,MN sử dụng địa chỉ COA là địa chỉ nguồn trong phần tiêu đề của các gói tin mà thiết bị gửi đi .Còn địa chỉ gốc được mang trong tuỳ chọn đích “Home Address” .Nó cho phép sử dụng COA trong gói tin một cách trong suốt đối với các lớp trên lớp IP .Ngoài ra giao thức Mobile IPv6 cũng yêu cầu tất cả các thiết bị dù là di động hay cố định ,máy tính hay bộ định tuyến ,đều phải có khả năng xử lý tuỳ chọn địa chỉ gốc trong gói tin nhận được.
- Việc sử dụng các tiêu đề mở rộng của IPv6 cho phép toàn bộ lưu lượng điều khiển của Mobile IPv6 được đặt trên các gói tin IPv6 sẵn có .Trong khi đó ,với Mobile IPv4 mỗi bản tin điều khiển phải sử dụng các gói tin UDP riêng biệt .
- Không cần triển khai các thiết bị thực hiện chức năng của đại lý ngoại như trong Mobile IPv4 .Trong Mobile IPv6 các MN sử dụng các đặc trưng của IPv6 như :phát hiện thiết bị cùng tuyến và cấu hình địa chỉ tự động ,để hoạt động trên bất kỳ vị trí nào khi rời xa tuyến gốc mà không đòi hỏi sự hỗ trợ đặc biệt nào từ bộ định tuyến cục bộ .
- Cơ chế phát hiện sự di chuyển trong Mobile IPv6 cung cấp sự xác nhận cả hai chiều cho tất cả các gói tin trao đổi giữa MN và bộ định tuyến mặc định hiện thời cuả nó .Cơ chế này cung cấp khả năng phát hiện tình huống “back hole“ ,là tình huống mà chất lượng truyền dẫn không đồng đều trên hai hướng .Trong trường hợp đó ,MN có thể thử tìm một bộ định tuyến khác và sử dụng COA mới .Trong Mobile IPv4 chỉ có các gói tin từ bộ định tuyến đến MN là được xác nhận .
- Trong khi Mobile Ipv6 ,hầu hết các gói tin gửi đến MN (khi rời xa mạng gốc )đều được gửi đi bằng cách sử dụng tiêu đề định tuyến mà không dùng phương pháp đóng gói IP-in-IP như trong Mobile IPv4 .Việc sử dụng tiêu đề định tuyến yêu cầu ít hơn số byte phải thêm vào phần tiêu đề của gói tin ,do đó sẽ giảm được kích thước gói tin Mobile IP cũng như các yêu cầu phải xử lý đối với phần tiêu đề .Mặc dù vậy ,để tránh việc thay đổi dữ liệu trên đường truyền ,các gói tin chuyển tiếp bởi HA vẫn sử dụng phương pháp đóng gói IP-in-IP .
- Khi rời xa mạng gốc ,HA sẽ đứng ra nhận tất cả các gói tin gửi cho MN bằng cách sử dụng cơ chế phát hiện thiết bị cùng tuyến thay vì sử dụng giao thức ARP như trong Mobile IPv4 .Điều này làm đơn giản hoá việc thực thi giao thức Mobile IP do không phụ thuộc vào lớp liên kết như trong ARP . - Trong Mobile IPv6 ,do cơ chế phát hiện HA sử dụng gói tin Anycast nên
chỉ có một lời đáp của một đại lý gần nhất gửi cho MN .Trong khi đó cơ chế phát hiện đại lý gốc của Mobile IPv4 sử dụng gói tin broadcast trực tiếp ,và MN phải nhận lời đáp từ tất cả các HA có mặt trên tuyến .Bởi vậy ,cơ
chế phát hiện đại lý gốc của Mobile IPv6 tỏ ra hiệu quả và tin cậy hơn ,do chỉ có một gói tin gửi trở lại MN.
Phần II
ỨNG DỤNG MOBILE IP VÀO VIỆC TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Chương VI
ỨNG DỤNG MOBILE IP VÀO VIỆC TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Với sự bùng nổ của các thiết bị di động cá nhân thì dịch vụ thoại truyền thống trở nên đơn điệu .Hai xu hướng mang tính toàn cầu trong thế giới công nghệ hiện nay chính là Internet và thông tin di động .Việc triển khai các dịch vụ IP cho mạng thông tin di động sẽ là một tất yếu .Nó cho phép người dùng có thể duyệt Web ,gửi thư ,và làm nhiều việc khác với máy di động của mình .Các thiết bị di động thế hệ 3 (gọi tắt là 3G ) sẽ là các thiết bị chuyển mạch gói ,thay vì chuyển mạch kênh như trước đây . Do đó , các dịch vụ IP sẽ trở thành một bộ phận tích hợp các thiết bị di động thế hệ thư ba .Để triển khai các dịch vụ IP cho 3G ,phải thay đổi các giao thức Internet làm cho chúng phù hợp với việc cung cấp các chức năng 3G ,như hỗ trợ các dịch vụ chuyển giao thời gian thực và đảm bảo chất lượng dịch vụ .
6.1 TRIỂN KHAI MOBILE IP TRONG MẠNG CDMA 2000
Hệ thống thông tin di động CDMA là một hệ thống thông tin hiện đại ,với nhiều tính năng ưu việt .Bằng việc ứng dụng kỹ thuật CDMA đã đem lại cho người dùng nhiều tiện lợi ,cũng như đem lại cho khai thác khả năng cung cấp nhiều dịch vụ hữu ích .Ngoài khả năng cung cấp dịch vụ thoại thông thường ,CDMA còn cung cấp nhiều dịch vụ khác như: SMS ,hộp thư thoại ,fax, audio , video… Một trong những ưu điểm lớn nhất của CDMA2000 1x là cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao 144 kbps đến 2Mbps.
Triển khai Mobile IP trong CDMA2000
Để sử dụng được các dịch vụ của Mobile IP ,thì ngoài việc triển khai Mobile IP vào trong hệ thống ,các trạm di động thế hệ thứ 3 đều hỗ trợ giao thức Mobile IP ,đều có khả năng truy cập Web ,gửi thư ,truyển tải dữ liệu … Trong trường hợp này ,các trạm đi động chính là các MN .Các MN kết nối với mạng IP thông qua mạng vô tuyến và nút dịch vụ số liệu gói (PDSN).
PDSN là điểm kết nối MN với mạng IP và nó hoạt động như là một FA .Nó sử dụng giao thức PPP để thiết lập ,duy trì và kết thúc một liên kết vói MN .PDSN hiện thời cũng có thể tuỳ chọn sự ảnh hưởng với PDSN trước để hỗ trợ chuyển giao giữa các PDSN ,điều này không bao gồm mạng gốc .PDSN có thể định tuyến cá gói tin đến mạng IP hoặc cũng có thể định tuyến trực tiếp các gói tin đến HA (trường hợp đường hầm hướng ngược ).Nó cũng giám sát địa chỉ nguồn của các gói tin gửi đi từ MN, nếu địa chỉ nguồn không hợp lệ (chưa được đăng ký ) thì PDSN sẽ huỷ các gói tin và khởi động lại liên kết với MN (sử dụng giao thức PPP)
Mạng gốc của MN là một mạng máy tính truyền thông có truy nhập Internet ,một đại lý gốc có cấu trúc như một bộ định tuyến thông thường có thêm chức năng giao tiếp với PDSN và các chức năng liên quan đến việc quản lí và điều khiển hoạt động của các MN thông qua giao thức Mobile IP .
Trung tâm nhân thực,cấp phép và tính cước AAA là một máy chủ lưu trữ chi tiết về các thuê bao ,nó được sử dụng để cấp giấy phép người dùng và kiểm tra khả năng sử dụng cá dịch vụ yêu cầu .Trong trường hợp này ,nó hoạt động tương tự như HLR ,nó cũng có thể lưu trữ và truyển tải các thông tin về tài khoản người dùng .
Quá trình đăng ký Mobile IP trong CDMA2000 diễn ra như sau :
Đăng kí Mobile IP trong mạng CDMA2000
(1) MN di chuyển sang một mạng mới và gửi một thông báo yêu cầu dịch vụ đến BSC .BSC kiểm tra sự tồn tại của liên kết và chuyển tiếp yêu cầu đến PDSN .
(2) MN sử dụng giao thức PPP để liên kết với PDSN rồi gửi ID và dữ liệu bảo mật của nó cho PDSN .
(3) PDSN sử dụng ID của MN để định vị AAA gốc và yêu cầu AAA gốc cấp phép người dùng .
(4) AAA yêu cầu HA xác nhận xem MN có đăng ký sử dụng dịch vụ Mobile IP không?(thông qua dữ liệu bảo mật của MN)
(5) HA trả lời AAA
(6) Nếu MN có đăng ký sử dụng dịch vụ Mobile IP thì AAA sẽ cấp phép cho người dùng .
(7) MN tìm kiếm FA và PDSN đáp lại bằng bản tin quảng bá .Từ bản tin quảng bá ,MN nhân được địa chỉ tạm COA .
(8) MN đăng ký địa chỉ COA với HA.
Việc triển khai Giao thức Mobile IP trong CDMA 2000 giúp cho người dùng có thể duy trì kết nối với mạng gốc liên tục .Nhờ đó mà người dùng có thể sử dụng bất cứ dịch vụ nào mà mạng gốc cung cấp như truy cập Internet ,truy cập vào hệ thống quản lý ,truy nhập vào cơ sở dữ liệu của mạng gốc…
6.2 TRIỂN KHAI MOBILE IP TRÊN MẠNG GPRS
Mặc dù GPRS có khả năng hỗ trợ sử dụng nhiều giao thức lớp mạng khác nhau (IP, X25 ..) ,việc sử dụng giao thức IP lại tỏ ra vượt trội hơn cả . Xu hướng hiện nay là các mạng đều hỗ trợ giao thức IP .Việc lựa chọn giao thức IP cho mạng vô tuyến cũng có nhiều lý do khác nhau :Thứ nhất bằng việc xây dựng các mạng trên cơ sở IP ,các ứng dụng được viết cho mạng dữ liệu hữu tuyến có thể hoạt động được trên mạng vô tuyến .Thứ hai m giảm chi phí nhờ việc tích hợp và quản lý tập trung các mạng hữu tuyến và vô tuyến. Thứ ba m những cải tiến trên công nghệ IP ,như chất lượng dịch vụ ,có thể áp dụng trực tiếp trên mạng vô tuyến .Ngoài ra , việc hướng tới một mạng IP cho phép cá dịch vụ có mặt ở mọi nơi , bất kể sự khác biệt hay các trở ngại về kỹ thuật trên hạ tầng mạng .
Để phát triển mạng GPRS theo hướng hỗ trợ Mobile IP cần phảI thực hiện hai bước : Bước thứ nhất là hỗ trợ dịch vụ Mobile IP bằng cách tích hợp chức năng
đại lý ngoài vào GGSN ,và bước thứ hai là tối ưu hoà đường đi giúp cho việc trao đổi thông tin được hiệu quả .
1) Bước 1 - Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP
Dịch vụ Mobile IP được đưa vào mạng GPRS bằng cách tích hợp chức năng đại lý ngoại (FA) vào nút GGSN . Khi đó , trong trường hợp chuyển vùng , một MS có thể yêu cầu sử dụng và kết nối qua GGSN của PLMN gốc sẽ được sử dụng . Nghĩa là MS được kết nối qua giao diện Cb .
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 .
Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP
Để hỗ trợ dịch vụ Mobile IP , mỗi mạng GPRS chỉ cần một nút của GGSN thực hiện chức năng của FA , chỉ cần cài đạt thêm phần mềm mà không yêu cầu nâng cấp về phần cứng , và được ký hiệu là GGSN /FA hay FA cổng (GFA – gatewayFA). Trên PLMN gốc cần bổ sung thêm một nút , (thường là bộ định tuyến ) thực hiện chức năng đại lý gốc . COA mà MS đăng ký với HA là địa chỉ IP của GFA . MS cũng có thể yêu cầu một COA đồng vị trí từ một máy chủ DHCB trên mạng dịch vụ của PLMN .
Mặc dù COA đồng vị trí được nâng cấp riêng cho MS , song theo cấu trúc này , MS buộc phải đăng ký với HA thông qua GFA .
Trong trường hợp này chuyển vùng Mobile IP không đủ khả năng nhận dạng và xác định quyền truy nhập của người sử dụng . Vì lí do này , các máy chủ AAA được sử dụng để nhận thực , cấp phép và tạo tài khoản giư các domain quản trị khác nhau .
Tiêu chuẩn thiết kế của hệ thống này là phải đảm bảo sao cho các tài nguyên vô tuyến và tài nguyên địa chỉ của 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 COA bởI FA .Bởi trong trường hợp này ,đường hầm định tuyến của giao thức Mobile IP chỉ được thiết lập giữa HA và FA ,do đó giảm lượng thông tin trao đổi qua môt trường vô tuyến (do các gói thông tin bổ sung cho các gói tin IP được đóng gói lần thứ hai chỉ được truyền giữa HA và FA) và không yêu cầu thêm địa chỉ IP để cấp cho các thiết bị di động.
1.Yêu cầu kích hoạt giao thức liệu gói(APN=MIPv4FA)
2.Yêu cầu kết nối (APN=MIPv4FA) 3.Trả lờI kết nối 4.Đồng ý kích hoạt giao
thức số liệu gói
5.Quảng cáo 6.Yêu cầu đăng ký vớI HA
7.Yêu cầu đăng ký 8.Trả lờI đăng ký 9.Đăng ký trả lời MS SGSN GGSN/FA HA Chọn GGSN thích hợp Lấy địa chỉ gốc của MS
Thủ tục đăng ký Mobile IP trong GPRS
Bình thường ,MS (thực chất là MN hay TE )phải gửi đi các bản tin tìm kiếm đại lý để lấy các thông 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 này sẽ làm giảm lưu lượng trên giao diện vô tuyến và quá trình đăng ký được diễn ra nhanh hơn .Từ bản tin quảng cáo ,MS sẽ nhận được COA của FA và gửi yêu cầu đăng ký tới GGSN dưới dạng lưu lượng người dùng (tải tin) .GGSN tách địa chỉ của FA từ yêu đăng ký ,đóng gói và chuyển tiếp yêu cầu tới HA .Khi nhận đươc 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 gói ,rồi chuyển tiếp bản tin này đến MS .Cấu trúc của bản tin trong thủ tục đăng ký hoàn toàn giống như trong thủ tục đăng ký Mobile IP thông thường .
2) Bước 2 - Tối ưu hoá đường đi
Ta đã giả thiết rằng mỗi kết nối của MS chỉ được thực hiện thông qua một GGSN duy nhất .Tuy nhiên trong nhiều trường hợp , một PLMN có thể có 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 không thực sự hiệu quả nếu các SGSN này không được phục vụ bởi cùng một GGSN ( tương tự như vấn đề định tuyến tam giác ).
Nếu MS không truyền số liệu tại thời điểm tiến hành việc chuyển giao từ một SGSN tới một SGSN khác, một kết nối logic được thiết lập giữa SGSN mới và GGSN phục vụ SGSN đó. Khi đó , MS sẽ nhận được một COA 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 trương hơp GGSN mới có thể từ chối kết nối ( ví dụ như : GGSN mới không hỗ trợ FA ) và chuyển kết nối trở về GGSN cũ. Khi đó , GGSN cũ phải có một bộ định thời để đảm bảo các gói tin không bị xoá và kết nối còn được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định .
Cùng với khả năng chuyển vùng IP hiện có ,việc hỗ trợ Mobile IP giúp cho nhà khai thác có thể cung cấp giải pháp kết nốI A11-IP cho hệ thống GPRS .Để truy nhập Internet ,MS có thể kết nối qua hệ thống đường trục liên mạng (qua giao diện Gp) .Trường này thường xảy ra khi MS được gán cho COA đồng vị trí và chuyển vùng đến mạng không hỗ trợ Mobile IP .MS cũng có thể yêu cầu kết nối Internet thông qua Visitted GGSN và chỉ