2. Kiến trúc mạng
2.3.1 Các phần tử của mạng.
Hình 2.6 Một mạng vô tuyến 3G điển hình. Phần in đậm là phần cung cấp dịch vụ dữ liệu gói
Ngoài các phần tử tương tự như mạng 2G, mạng vô tuyến 3G còn có một số sự bổ sung quan trọng mà mục đích của chúng là cung cấp các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói. Các phần tử bổ sung này bao gồm:
•Nút dịch vụ dữ liệu gói (Packet data serving node -PDSN): Trong một mạng
3G, PDSN là một phần tử cho phép các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói. •Bộ nhận thực, cấp phép, và thanh toán (Authentication, authorization, accounting-AAA ): AAA là một máy chủ đưa ra các dịch vụ nhận thực, cấp
phép và thanh toán cho các nút dịch vụ dữ liệu gói PDSN, chúng đưa ra các dịch vụ kết nối mạng dữ liệu gói cho người sử dụng di động.
BSC trong mạng vô tuyến 3G không chỉ hỗ trợ quản lý di động và chuyển đổi mã, mà nó còn định hướng lưu lượng thoại/số liệu chuyển mạch kênh đến các MSC và lưu lượng số liệu chuyển mạch gói đến PDSN. Để cung cấp các
dịch vụ số liệu chuyển mạch gói, mạng vô tuyến 3G sử dụng PDSN, bộ phận cần thiết như là một bộ định tuyến IP để định tuyến lưu lượng số liệu người dùng đến một mạng số liệu gói công cộng (chẳng hạn như Internet). Với quan điểm như vậy, PDSN trong chuyển mạch gói tương tự như MSC trong chuyển mạch kênh. Nếu như MSC chuyển lưu lượng chuyển mạch kênh giữa MS và mạng chuyển mạch kênh (như PSTN), thì PDSN chuyển lưu lượng chuyển mạch gói giữa MS và mạng chuyển mạch gói (như mạng Internet).
Bộ AAA thực hiện một chức năng quan trọng là nhận thực. Khi một MS yêu cầu dịch vụ số liệu chuyển mạch gói, nó phải phải trải qua ít nhất 2 mức nhận thực. Đầu tiên, MS phải được thông qua nhận thực kết nối vô tuyến thông thường, quá trình nhận thực này được duyệt bởi trung tâm nhận thực (AC) sử dụng các thông tin thuê bao (ví dụ như IMSI) chứa trong HLR. Nếu quá trình nhận thực này thành công, thì MS sẽ được gán cho một kết nối vô tuyến và thực hiện tiếp nhận thực dịch vụ số liệu gói.Quá trình nhận thực này được thực hiện bởi phần AAA và có thể chỉ là các yêu cầu người sử dụng đưa ra số tài khoản và password. Nếu quá trình nhận thực này cũng thành công, thì MS được cấp dịch vụ số liệu gói.
Ngoài ra, AAA thực hiện chức năng thanh toán. Chẳng hạn, đối với mỗi MS thì bộ phận AAA tập hợp các thông tin về quá trình sử dụng dịch vụ số liệu gói của MS đó. Bộ AAA sẽ chuyển các thông tin này đến các ứng dụng tính cước để người sử dụng có thể được tính toán cho các dịch vụ. Chú ý rằng việc sử dụng bộ AAA không phải chỉ có độc nhất trong mạng vô tuyến 3G. Trên thực tế , bộ AAA là một phần tử luôn cần thiết thường được sử dụng bởi nhà cung cấp các dịch vụ mạng gói.
2..3.2 Các giao thức
Mạng vô tuyến 3G chỉ ra trong hình 2.6 bao gồm các giao diện giữa các thành phần của mạng được bổ sung để cung cấp các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói. Việc định nghĩa các giao diện này thông thường được quản lý bởi một số chuẩn. Các chuẩn chính là:
•IS-2001: Đây là phiên bản 3G của đặc tả thao tác giữa các phần(IOS), nó định nghĩa giao diện giữa BSC và PDSN. Nó cũng định nghĩa giao diện BSC và MSC và giao diện giữa các BSC cho việc quản lý sự di động.
•IS-41: Chuẩn này sử dụng trong mạng vô tuyến 2G, cũng được sử dụng trong mạng vô tuyến 3G. Nó định nghĩa các giao diện giữa các MSC, HLR, VLR và AC đồng thời giữa các MSC với nhau.
Hình 2.7 đưa ra một góc nhìn khác của các giao thức khác nhau sử dụng trong một mạng vô tuyến 3G. Các giao thức được đưa ra tuỳ thuộc các lớp mà chúng hoạt động. Để cho dễ hiểu, chỉ đưa ra một phần liên quan đến dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói. Một chuẩn bổ sung được chỉ ra trong hình 12.3 là:
•ISS-707: Chuẩn này đưa ra giao thức liên kết vô tuyến (RLP), được sử dụng để phân phát và nhận dữ liệu gói người dùng. RLP là giao thức lớp 2 được thiết kế một cách đặc biệt cho hoạt động trên giao diện không trung.
Hình 2.7 chỉ ra rằng đối với một phiên dữ liệu gói cụ thể, PDSN tạo ra và duy trì một phiên logic với MS. Phiên logic này được duy trì sử dụng giao thức điểm-tới-điểm (PPP). Mặt khác, tại mức cao hơn, PDSN và MS trao đổi dữ liệu sử dụng giao thức PPP. PPP là phương pháp de facto truyền nhiều hoặc ít hơn
các khối dữ liệu qua các kết nối điểm -tới- điểm. Chẳng hạn như, giao thức PPP thường sử dụng kết nối kiểu quay số giữa các máy tính cá nhân và các ISP vì đường dây điện thoại là liên kết điểm -tới -điểm. Dung lượng của PDSN đôi khi được coi là một số các kết nối PPP đồng thời mà nó có thể duy trì được.
Hình 2.7 Các lớp giao thức sử dụng cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói
Tại các mức tiếp theo, PDSN (một bộ định tuyến IP) định tuyến các gói IP giữa các MS(một client) và máy chủ; PDSN đã sử dụng giao thức IP. Sau đó tại lớp vận tải, giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP) hay giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP) đáp ứng việc phân phát dữ liệu đầu cuối- đến- đầu cuối (từ MS đến máy chủ và ngược lại). Trong giao thức TCP, một kết nối TCP được thiết lập giữa MS và máy chủ. Kết nối TCP được coi là kênh ảo xuất hiện trong lớp ứng dụng như là một kênh điểm-tới-điểm. Mặt khác, UDP là giao thức kiểu không kết nối mà mỗi gói được xử lý một cách riêng biệt và hoạt động trên mạng theo cách riêng của chúng.