2. TỔ CHỨC CỦA LUẬN VĂN
2.4.3.1 Kỹ thuật chuyển giao liên tục
IP di động là giao thức điển hình hỗ trợ thiết bị đầu cuối chuyển động trong các mạng IP. IP di động thực thi chuyển giao trong lớp IP, do đĩ nĩ được ứng dụng
để chuyển giao cho các mạng khơng đồng nhất của thiết bị đầu cuối chuyển động
giữa các mạng truy cập khác nhau, bao gồm cả các mạng khơng dây và cĩ dây cố định.
Hình 2.22 Mơ hình tham chiếu IEEE 802.21
Chức năng chuyển giao liên tục dựa theo sự kiện L2 thực hiện phát hiện chuyển đơng nhanh và hiệu quả bằng việc thơng báo cho các lớp cao hơn thơng tin khác nhau trong lớp vật lý/lớp liên kết, cũng như là những sự kiện kết nối và ngắt kết nối của đường truyền. Chức năng này cĩ mục đích thực hiện chuyển giao liên
tục giữa các mạng khơng đồng nhất sử dụng IP di động và các giao thức chuyển giao khác. Hiện nay, giao thức chuyển giao này được chuẩn hĩa tại chuẩn IEEE 802.21. Kiến trúc của IEEE 802.21 mơ tả ở hình 2.22.
Chuyển giao độc lập mơi trường MIH (Media Independent Handover) là một yếu tố để triển khai chuyển giao liên tục giữa các mạng khơng đồng nhất. MIH thực hiện các chức năng sau:
+ Hỗ trợ kết nối tới các mạng tối ưu nhờ đạt được các đặc tính của đường truyền hoặc của mạng (QoS), chi phí …) từ các thiết bị liên lạc (MS) hoặc thiết bị mạng (trạm gốc) và gửi các thơng tin đĩ lên lớp cao hơn.
+ Hỗ trợ chuyển giao nhanh nhờ gửi lên các lớp cao hơn các sự kiện chỉ ra sự thay đổi của đường truyền hoặc trạng thái mạng.
2.4.3.2 Kỹ thuật điều khiển tính di động
IPv6 di động là một kỹ thuật cho phép liên lac liên tục sử dụng cùng địa chỉ thường chú HoA (Home Address) ngay cả khi thiết bị đầu cuối di chuyển sang một mạng cĩ các host khác với IP.
IPv6 di động bao gồm các yếu tố: Nút di động MN (Mobile Node), nút trung gian CN (Correspondent Node) và tác nhân nhà HA (Home Agent). MN chỉ một trạm đan di chuyển, CN là trạm đang liên lạc với MN (CN cĩ thể là một MN), và HA là một thiết bị duy trì vị trí của MN và truyền các gĩi tin.
Khi MN kết nối với mạng thường trú (mạng kết nối với HA), MN liên lạc trực tiếp với CN, khi đĩ CN dùng địa chỉ thường trú HoA. Nếu MN di chuyển trong mạng mà MN chuyển tới, địa chỉ tạm thời CoA (Care-of Address) lấy được và đăng kí với HA. HA chặn các gĩi tin gửi tới HoA sau đĩ thêm vào gĩi tin mào đầu (header) được đánh địa chỉ CoA của MN (gọi là tạo đường hầm – tunneling) và chuyển chúng tới MN.MN gửi gĩi tin được đánh địa chỉ tới CN sử dụng đường hầm theo hướng ngược lại. Những xử lý này được thực hiện một cách trong suốt với các lớp cao hơn lớp IP do đĩ các ứng dụng vẫn liên lạc liên tuc với MN dùng địa chỉ HoA. Liên lạc bằng đường ngắn hơn so với liên lạc qua HA cĩ thể được thực hiện
thơng qua sự tối ưu hĩa đường truyền RO (Route Optimization), là phương pháp MN đăng ký trực tiếp CoA với CN.
Hình 2.23: IPv6 di dộng
Chú thích: + Bi-directional tunnel: Đường hầm hai chiều
+ Optimized router: Đường tối ưu
IPv6 di động cĩ thể hoạt động qua nền IP một cách độc lập về phương tiện, do đĩ, liên lac được giữ liên tục ngay cả khi thiết bị đầu cuối đa chế độ di chuyển giữa các mạng khác nhau. Ngồi ra, liên lạc trực tiếp giữa các thiết bị đầu cuối cũng cĩ thể được thiết lập bằng RO, điều này đưa ra mức hiệu quả truyền thơng cao hơn so với IPv4 di động.
Với IPv6 di động, vì vì chĩ trẽ trong truyền dẫn các thơng điệp giữa MN và HA, và thời gian cần thiết để dị tìm sự chuyển động của MN (thời gian dị chuyển động) nên cĩ một khoảng thời gian vài giây trong khi chuyển giao liên lạc khơng được thực hiện. Do đĩ, chất lượng của các ứng dụng nhạy cảm với trẽ, như điện thoại IP, sẽ bị suy giảm nghiêm trọng.
Các kỹ thuật chuyển giao nhanh cho IPv6 di động FMIPv6 (Fast Handover for mobile IPv6), IPv6 di động phân cấp HMIPv6 (Hierarchical Mobile IPv6) là những kỹ thuật rút ngắn chuyển giao.
Hình 3.23 minh họa tổng quan về FMIPv6. FMIPv6 rút ngắn được thời gian chuyển giao bằng cách thu được CoA hợp lý ở đích đến (CoA mới) trước khi di chuyển. Ngồi ra, bằng việc chuyển các gĩi tin tới router truy cập (AR), AR mà MN kết nối trước khi di chuyển (Previous AR), trong thời gian chuyển giao tới đích đến mà các gĩi tin trước đĩ chưa được phân phối sẽ được chuyển tới thiết bị đầu cuối.
AR (Access Router): Bộ định tuyến truy cập (router phục vụ như là điểm kết nối để truy cập mạng).
Hình 2.24: Chuyển giao nhanh cho IPv6 di động.
HMIPv6 là kỹ thuật giảm thời gian đăng ký vị trí với HA bằng việc đưa ra
điểm neo di động MAP (Mobility Anchor Point), điểm này sẽ quản lý thơng tin vị
trí của các thiết bị đầu cuối trong một phạm vi xác định (MAP domain: miền MAP). Những thiết bị đầu cuối chỉ cần đăng ký vị trí với MAP khi chúng di chuyển trong
miền MAP. Nĩi chung vì MAP được đặt gần những thiết bị đầu cuối hơn HA nên giảm được trễ truyền dẫn.
Ngồi ra, cũng cĩ nhiều vấn đề bảo mật cần được giải quyết. Một hệ thống độc quyền: khả năng định tuyến đường về RR (Return Routability) được sử dụng để chứng thực giữa MN và CN ở thời điểm tối ưu đường đi của RO, vì IPsec khơng sử dụng được do thiếu khĩa PKI tồn cục (Global PKI). RR được xem là biện pháp
đưa ra mức bảo mật đầy đủ cho sử dụng thực tế, tuy nhiên nĩ cĩ nhiều điểm yếu
hơn so với IPsec.
2.4.3.3 Tính di động mạng NEMO (Network Mobility
Trong khi IP di động triển khai tính di động cho thiết bị đầu cuối thì NEMO triển khai tính di động cho tồn mạng. Các yếu tố cấu thanh NEMO được minh họa ở hình 2.25. NEMO triển khai tính di động cĩ bộ định tuyến di động MR (Mobile Router) và tác nhân nhà HA (Home Agent). MR chuyển tiếp liên lạc giữa các nút mạng di động MNN (Mobile Network Node), các thiết bị đầu cuối trong mạng di động, và CN (Correspondent Node), các thiết bị đầu cuối bên ngồi (External Terminals). HA quản lý vị trí của MR.
MR lấy được một CoA (Care of Address) mà được sử dụng tạm thời tại mạng tạm trú (mạng viếng thăm), và đăng kí giá trị này trên HA cùng với địa chỉ thường trú HoA (Home of Address), là địa chỉ tồn cục duy nhất. Ở thời điểm này, tiền tố mạng di động MNP (Mobile Network Preffix), là tiền tố mạng của mạng di động, cũng được đăng ký khi thấy cần thiết.
HA được kết nối đến mạng thường trú là nơi tất cả các gĩi tin được chuyển tới MNN. Các gĩi tin đến được đính thêm header cĩ địa chỉ đích là CoA (để chỉ vị trí hiện tại của MR) và địa chỉ nguồn là địa chỉ của HA (được gọi là tạo đường hầm) và được gửi tới MR bởi HA. MR bỏ header bên ngồi khỏi gĩi tin và chuyển chúng tới MNN. Khi các gĩi tin được gửi từ MNN đến CN, việc thiết lập đường hầm được thực hiện theo chiều ngược lại. Như vậy, tính di động được triển khai bằng viwwcj
duy trì các đường hầm ảo giữa CoA của MR và địa chỉ HA (cịn được gọi là đường hầm hai chiều).
Hình 2. 25. Điều khiển tính di động mạng NEMO
Trong đĩ: + MR (Mobile Router): Bộ định tuyến di động + HA (Home Agent): Tác nhân nhà
+ MNN (Mobile Network Node): Nút mạng di động Lợi thế kỹ thuật của NEMO
Chỉ cần duy trì các đường hầm hai chiều giữa HA và MR thì liên lạc được duy trì mà khơng cần thay đổi tồn bộ địa chỉ MNN, và khơng nảy sinh vấn đề gì cho nơi mà mạng di động chuyển tới. Lợi thế lớn nhất của NEMO là mỗi MNN khơng phải trang bị chức năng di động như Mobile IP. Ngồi ra, ngay cả khi cĩ một số lượng lớn các thiết bị đầu cuối di chuyển cùng lúc thì tải mạng gây ra bởi các thơng điệp đăng kí vị trí cũng giảm hơn so với Mobile IP, vì các thơng điệp đăng kí vị trí cần thiết chỉ được trao đổi giữa HA và MR.
Bởi những đặc tính này, mà NEMO cĩ thể được áp dụng cho tàu hỏa, máy bay, xe bus … là những nơi cĩ nhiều thiết bị đầu cuối cùng chuyển động. Trong mạng số cá nhân PAN, các thiết bị di động của người dùng được kết nối bằng giao diện vơ tuyến cĩ phạm vi hẹp như: Bluetooth, thì UWB (Ultra Wide Band) được coi là một ứng dụng hứa hẹn của NEMO.
Hình 2.26. Mạng cá nhân PAN (Personal Area Network)
Như minh họa ở hình 2.26, các thiết bị được trang bị giao diện vơ tuyến cho các mạng truy cập khác nhau như: mạng điện thoại tế bào, mạng LAN khơng dây, cĩ thể hoạt động như là MR để chuyển tiếp liên lạc của các thiết bị. Vì vậy, sự liên lạc giữa các thiết bị trong mạng PAN được duy trì ngay cả khi nĩ di chuyển.
CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LTE TẠI VIỆT
NAM TRONG TƯƠNG LAI.
3.1 HIỆN TRẠNG MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG CỦA VIỆT NAM VÀ THẾ
GIỚI
Sự phát triển vượt bậc về hệ cơng nghệ cũng như ngành viễn thơng của Việt Nam hiện nay và nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày càng tăng của con người. Đi đầu trong việc triển khai cung cấp thử nghiệm dịch vụ di động cơng nghệ 4G tại Việt Nam là Tập đồn VNPT. Ngay từ giữa tháng 10/2010 những trạm phát sĩng cơng nghệ LTE đầu tiên tại Việt Nam đã được lắp đặt, với việc chia làm hai giai đoạn, giai đoạn 1 thử nghiệm cung cấp dịch vụ vơ tuyến băng rộng cơng nghệ LTE tại khu vực Hà Nội và giai đoạn 2 triển khi tại TP.Hồ Chí Minh. Mới đây, doanh nghiệp lớn thứ 2 trong ngành viễn thơng Việt Nam là Tập đồn Viettel đã cho thử nghiệm hệ
thống 4G tại thành phố Hồ Chí Minh bằng việc thiết lập hồn chỉnh một mạng hồn tồn mới với 40 trạm phát LTE (4G) và 200 thiết bịđầu cuối.
Cùng với các doanh nghiệp lớn, các doanh nghiệp nhỏ hơn cũng đang tìm cách triển khai 4G bằng việc liên kết giữa doanh nghiệp cĩ hạ tầng mạng và đơn vị
khai thác nội dung. Cụ thể Cơng ty CMC đã đạt được thoả thuận với VTC trong việc triển khai 4G. Theo các chuyên gia đây là sự hợp tác giữa một đơn vị cĩ hạ
tầng mạng là CMC và doanh nghiệp cĩ thế mạnh về nội dung như VTC là yếu tố đảm bảo thành cơng của 4G.
Từ năm 2009, Việt Nam đã phủ sĩng 3G gần như tồn quốc, và số lượng người dùng đã tăng trưởng mạnh mẽ, đặc biệt tỷ lệ người dùng 3G trong năm 2012 tăng gấp 5 lần so với năm 2011.
Về mặt cơ sở hạn tầng chúng ta thấy rằng: Hạ tầng viễn thơng Việt Nam khơng ngừng được hiện đại hĩa, phát triển đồng bộ, đạt chuẩn quốc tế với độ bao phủ rộng khắp cả nước, cung cấp dịch vụ với chất lượng tốt và ngày càng đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng. Tính đến tháng 12/2011 tổng số thuê bao điện thoại cả nước đạt gần 137,5 triệu thuê bao, trong đĩ cĩ 127,3 triệu thuê bao di động.
Số lượng thuê bao điện thoại di động khơng ngừng tăng nhanh với mức tăng trưởng bình quân trong vịng 05 năm trở lại đây tương ứng là 31,3%/năm và 14,64%/năm. Đến cuối năm 2011, sự tăng trưởng số thuê bao điện thoại di động cĩ chững lại do sự bão hịa về thị trường, đạt tốc độ 14% và 14,2%. Số lượng thuê bao truy nhập Internet qua mạng di động 3G đã đạt được con số khá ấn tượng với hơn 16 triệu thuê bao vào cuối năm 2011, chiếm trên 80% tổng số thuê bao Internet băng rộng. Tuy nhiên, mặc dù số lượng thuê bao tăng nhưng tổng doanh thu viễn thơng lại giảm gần 26% từ mức 9,41 tỷ USD (năm 2010) xuống cịn 6,99 tỷ USD (năm 2011). Mặc dù vậy, số lượng thuê bao điện thoại cố định giảm (từ mức 14,4 triệu năm 2010 xuống cịn 10,2 triệu năm 2011) nhưng doanh thu từ các dịch vụ cố định lại tăng trên 70% (từ mức 211,42 triệu USD năm 2010 lên 361,82 triệu USD năm 2011), trong khi doanh thu từ các dịch vụ di động giảm (từ mức 5,74 tỷ USD năm 2010 xuống 5,42 tỷ USD năm 2011). Nguyên nhân là do hành lang pháp lý thuận lợi đã phần nào giúp các nhà cung cấp dịch vụ mạng cố định linh hoạt hơn trong cung cấp dịch vụ (như doanh nghiệp được phép tự quyết định giá cước điện thoại cố định nội hạt căn cứ vào hoạt động kinh doanh từ 01/01/2011, tăng cước kết nối từ mạng di động sang mạng cố định lên 415 đ/phút từ ngày 01/10/2010).
Bên cạnh đĩ, những tác động của suy giảm kinh tế khiến người sử dụng phải cắt giảm chi phí trong đĩ cĩ chi dùng cho điện thoại di động và cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường di động dẫn đến các nhà mạng di động phải giảm giá cước.
Dưới đây là một số hình ảnh về thị phần thuê bao dịch vụ di động, doanh thu dịch vụ di động và tổng doanh thu của hệ thống thơng tin di động.
Hình 3.27 Thị phần thuê bao dịch vụ di động
Hình 3.28 Doanh thu dịch vụ di động
Hiện nay, trên thế giới đã và đang triển khai hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ tư 4G. Nhưng hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn thơng hàng đầu thế giới như: Alcatel-Lucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei, LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu... đã bắt tay với các nhà mạng lớn trên thế giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo, T- Mobile, China Mobile, ZTE...) thực hiện các cuộc thử nghiệm quan trọng trên cơng nghệ LTE và đã đạt những thành cơng đáng kể. Như vậy, trên thế giới sẽ chia ra một số xu hướng đĩ là các nước thuộc khu vực châu Phi, Mỹ La tinh, Hàn Quốc và Mỹ sẽ sử dụng phổ biến cơng nghệ CDMA, nên các nhà khai thác mạng ở khu vực này đang hướng mạng của họ phát triển theo UMB. Trong khi đĩ, với các quốc gia châu Âu, phần lớn sử dụng cơng nghệ GSM, nên họ đang hướng phát triển mạng theo LTE. Và một khả năng nữa là các nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng cịn lại của thế giới nhiều khả năng sẽ phát triển mạng theo WiMAX II.
Như vậy, mặc dù tốc độ tăng trưởng về viễn thơng, thơng tin di động ở Việt Nam những năm gần đây rất nhanh, nhưng nền tảng cơng nghệ và dịch vụ cịn thấp so với thế giới, cho dù nhu cầu về sử dụng dịch vụ đa phương tiện, các dịch vụ đa phương tiên ngày càng tăng.
3.2 GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ LTE
LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên tồn thế giới. Để đảm bảo tínhcạnh tranh cho hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự
án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho cơng nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thơng tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện cĩ và băng tần mới, đơn giản hĩa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụở thiết bịđầu cuối. Đặc tả kỹ thuật cho LTE đang
Các mục tiêu của cơng nghệ này là:
- Tốc độ đỉnh tức thời với băng thơng 20 MHz: o Tải xuống: 100 Mbps; Tải lên: 50 Mbps
- Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel. 6:
o Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần; Tải lên: gấp 2 đến 3 lần.
- Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h. Vẫn