2. Kiến trúc mạng
2.4Giao thức IP đơn giản
Mạng vô tuyến 3G chỉ ra trước đó trong hình 12.2 phù hợp với giao thức IP đơn giản. Hình12.4 minh hoạ làm thế nào một gói IP được trao đổi giữa MS(client) và máy chủ trên mạng Internet. Để cho dễ hiểu , thì chỉ có phần liên quan đến các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói được trình bày trong hình 12.4. Một MS đang ở trong PDSN thường trú có địa chỉ IP là M, và máy chủ trên Internet có địa chỉ IP là S. Việc đưa ra 2 địa chỉ này, các gói IP có thể trao đổi giữa MS và máy chủ. Đặc biệt, một gói từ MS đến máy chủ sẽ mang địa chỉ
nguồn của nó (M) và địa chỉ đích là S, và một gói từ máy chủ đến MS sẽ có điạ chỉ nguồn là S và địa chỉ đích là M.
Hình 2.8 Trao đổi gói IP giữa MS và máy chủ. Phần in đậm mô tả đường đi của gói IP
Điều gì sẽ xảy ra khi MS di chuyển từ PDSN thường trú của nó đến một PDSN khác trong khi các dịch vụ vẫn đang hoạt động? Các kết nối vô tuyến vẫn đang được thiết lập bởi IOS và IS-2001 đã chỉ ra việc chuyển giao giữa các BSC và MSC được thiết lập như thế nào. Nhưng kết nối dịch vụ sẽ bị cắt. Một gói đi từ MS đến máy chủ sẽ vấn tới được đích của nó (vì các gói có đích đúng là S), nhưng một gói từ máy chủ đến MS sẽ không tới được MS (vì gói không có địa chỉ đích M đúng). Điều đó là đúng vì khi MS không còn ở trong PDSN thường trú, thì PDSN không thể phân phát các gói đến MS. Xem hình 2.9
2..5 Giao thức IP di động
Hình 2.9 Nếu một MS di chuyển đến một PDSN khác, thì kết nối dịch vụ bị cắt.
Để hỗ trợ IP di động, hai thành phần mạng cần bổ sung là:
•Tác nhân thường trú (HA): Đây là một bộ định tuyến cùng với các bộ cấp dịch vụ bên ngoài cung cấp các chức năng IP di động. Nhìn từ góc độ của MS, HA là một bộ định tuyến cư trú trong mạng IP thường trú của MS (phục vụ bởi PDSN thường trú của MS đó). Khi MS chuyển từ PDSN thường trú, thì HA của MS sẽ chuyển các gói đó (dự tính cho MS) đến MS. Để làm được như vậy HA của MS phải biết được đâu là PDSN mà MS hiện đang cư trú.
•Tác nhân ngoài (FA): Đây là một bộ định tuyến khác mà kết hợp với HA cung cấp các chức năng IP. FA thông thường đi cùng với PDSN. Khi một MS “ghé thăm” một mạng IP bên ngoài (phục vụ bởi một PDSN khác), FA trên mạng ngoài này nhận các gói được chuyển từ HA của MS và phân phát chúng đến MS (MS này hiện đang ở trong mạng ngoài).
Hình 2.10 Trong IP di động, HA chuyển gói đến vị trí hiện tại của MS.
Hình 2.10 chỉ ra IP di động hoạt động như thế nào. Khi MS chuyển từ PDSN thường trú đến PDSN ngoài, một gói được gửi từ MS sẽ đến được máy chủ vì gói có chứa địa chỉ đích hợp lệ S. Mặt khác, khi máy chủ gửi một gói đến MS thì máy chủ vẫn sử dụng địa chỉ IP của MS là M. Gói đó được chuyển đến mạng IP thường trú của MS và bị chặn bởi HA của MS. Sau đó HA sẽ định tuyến cho gói đó đến FA của mạng IP bên ngoài (mà MS đang ở trong mạng này). Sau đó FA trên mạng ngoài nhận gói và chuyển chúng đến MS.
Để HA của MS có thể chuyển các gói đến đúng chỗ, HA phải biết địa chỉ IP hiện tại của MS trên mạng ngoài. Địa chỉ IP tạm thời này là T, được gán cho MS ngay khi nó di chuyển đến mạng IP ngoài. Thực tế, mô hình IP di động yêu cầu 2 chức năng:
• Đăng ký MS với FA: Khi một MS di chuyển đến một mạng ngoài, nó cần
phải đăng ký. FA trên mạng ngoài tạo ra một địa chỉ tạm thời cho MS.
• Đăng ký của FA với HA: Sau khi FA tạo một địa chỉ tạm thời cho MS, FA
cần đăng ký địa chỉ IP tạm thời của MS cho HA của MS. Như vậy, HA mới biết được nơi sẽ định tuyến lại các gói đến cho MS.
Hình 2.11 Các lớp giao thức sử dụng trong IP di động
Câu hỏi hỏi đặt ra là tại sao lại không chọn phương pháp chỉ để máy chủ biết được địa chỉ IP tạm thời (T) của MS.Với cách này máy chủ có thể gửi các gói trực tiếp đến địa chỉ IP (T) trên mạng ngoài mà MS đang ở đó thay vì phải hỏi HA của MS để chuyển các gói. Câu trả lời như sau: Cần phải thực hiện các giải pháp di động mà đảm bảo trong suốt với tất cả các máy chủ trong một phạm vi rộng trên Internet. Trong mô hình IP di động không đòi hỏi thực hiện thêm bất cứ công việc nào như là thay đổi địa chỉ của MS từ M sang T trong một phiên dịch vụ. Khi một MS có khả năng duy trì địa chỉ IP của nó khi di chuyển, thì máy chủ coi như không thấy được sự di chuyển của MS. Thực tế trong mô hình IP di động máy chủ hoàn toàn không nhận thấy sự di chuyển của MS (các máy di động khách ). Tính trong suốt này rất có giá trị đối với máy chủ khi nó không cần quan tâm đến sự thay đổi địa chỉ IP. Tính trong suốt có trong IP di động cũng cho phép cùng một máy chủ có thể phục vụ không chỉ MS trong mạng vô tuyến mà còn phục vụ cả các máy khách cố định chính thống.
Hình 2.11 đưa ra mô hình các lớp giao thức của IP di động. Hình vẽ này tương tự như hình vẽ 2.7. Tuy nhiên có 2 sự khác biệt. Thứ nhât, HA trong mô hình này tương thích với việc định tuyến các từ máy chủ đến FA của mạng ngoài, sau đó FA lần lượt chuyển các gói đến MS. Thứ 2, IP di động trong mô hình này sử dụng giữa MS và PDSN/FA, giữa PDSN và HA. Từ góc độ của máy chủ, thì máy chủ vẫn sử dụng giao thức IP chuẩn và không thay đổi gì.
Hình 2.12 Một mạng vô tuyến 3G điển hình hỗ trợ IP di động. Phần in đậm là phần cung cấp dịch vụ dữ liệu gói
Chú ý rằng trong cả 2 hình vẽ 2.10 và 2.11, HA và FA được chỉ ra từ góc độ của một MS cụ thể. Trong trường hợp này, MS này vừa di chuyển từ PDSN của nó đến PDSN bên ngoài. Từ góc độ của MS này, HA đang ở trong mạng IP thường trú của nó và FA đang hoạt đọng ở trong mạng IP ngoài. Nhìn chung, bất kỳ mạng IP nào đều có cả HA và FA, trong đó FA phục vụ các MS ở mạng ngoài di chuyển đến mạng đó và HA phục vụ các MS của mạng đó và hiện đang di chuyển ở các mạng khác. Hình 2.12 chỉ ra kiến trúc của mạng vô tuyến 3G điển hình hỗ trợ IP di động.
Việc nhận ra rằng IP di động không chỉ duy nhất sử dụng để hỗ trợ tính di động IP trong các mạng vô tuyến là rất quan trọng. Thực tế, nó có thể sử dụng để hỗ trợ bất cứ mạng nào mà trong đó có di động IP (như khi một thực thể di động ví dụ như máy tính xách tay di chuyển từ mạng IP thường trú của nó đến một mạng IP bên ngoài).
2.6 Kết luận
Phần này đưa ra một sự giới thiệu khái quát về kiến trúc mạng hỗ trợ IS- 2000. Chúng ta đã xem xét các thành phần của mạng và các giao thực vận hành trong cả mạng 2G và 3G, đồng thời đã giới thiệu cả 2 giao thức IP đơn giản và IP di động. Có rất nhiều chi tiết được đưa vào trong mạng, đặc biệt là trong phần chuyển mạch gói của mạng và các giao thức của nó. Chính điều đó thể hiện sự khác biệt về kiến trúc mạng của 3G so với 2G, cũng có nghĩa là các dịch vụ và chất lượng của dịch vụ trong mạng 3G được tốt hơn hẳn ở trong mạng 2G.