Hệ thống W - CDMA

Lêi nãi ®Çu Th«ng tin di ®éng ngµy nay ®· trë thµnh mét ngµnh c«ng nghiÖp viÔn th«ng ph¸t triÓn nhanh nhÊt vµ mang l¹i nhiÒu lîi nhuËn nhÊt cho c¸c nhµ khai th¸c viÔn th«ng. §èi víi nhiÒu kh¸ch hµng viÔn th«ng, nhÊt lµ c¸c nhµ doanh nghiÖp, th«ng tin di ®éng ®· trë thµnh mét ph­¬ng tiÖn liªn l¹c kh«ng thÓ thiÕu ®­îc. Th«ng tin di ®éng ngµy cµng ph¸t triÓn nhanh víi c¸c ®ßi hái cao vÒ c¸c dÞch vô ®a d¹ng, kh«ng ngõng c¶i tiÕn vµ bæ sung. §Õn nay nã ®· tr¶i qua nhiÒu thÕ hÖ. ThÕ hÖ thø nhÊt 1G lµ thÕ hÖ th«ng tin di ®éng t­¬ng tù sö dông c«ng nghÖ truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè FDMA. TiÕp theo lµ thÕ hÖ thø hai 2G vµ hiÖn nay c¸c yªu cÇu míi vÒ dÞch vô cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng, nhÊt lµ c¸c dÞch vô truyÒn sè liÖu ®ßi hái c¸c nhµ khai th¸c ph¶i ®­a ra c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng míi: hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 IMT-2000 víi tèc ®é lªn ®Õn 2 Mbps. Trong khu«n khæ b¶n ®å ¸n nµy em sÏ tËp trung nghiªn cøu vÒ hÖ thèng W-CDMA vµ thñ tôc nhËn thùc, cÊp phÐp, tÝnh c­íc trong m¹ng WCDMA. Néi dung ®å ¸n cña em chia lµm 4 ch­¬ng: Ch­¬ng 1: Giíi thiÖu chung. Ch­¬ng 2: Hµnh tr×nh tõ GSM lªn 3G Ch­¬ng 3: HÖ thèng W-CDMA. Ch­¬ng 4: NhËn thùc , cÊp phÐp vµ tÝnh c­íc trong m¹ng All-IP Môc ®Ých cña ®å ¸n lµ ®­a ra mét c¸i nh×n tæng qu¸t nhÊt vÒ hÖ thèng W-CDMA, ®ång thêi nªu lªn hµnh tr×nh tiÕn lªn 3G tõ hÖ thèng GSM (c¸c giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi) vµ cuèi cïng lµ nghiªn cøu vÒ thñ tôc nhËn thùc, cÊp phÐp, tÝnh c­íc. Trong qu¸ tr×nh thùc tËp vµ lµm ®å ¸n tèt nghiÖp, em ®· nhËn ®­îc sù chØ b¶o tËn t×nh cña c¸c thÇy c« trong khoa §iÖn tö – ViÔn th«ng tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi. V× thêi gian vµ kh¶ n¨ng cã h¹n nªn b¶n ®å ¸n cña em khã tr¸nh khái thiÕu sãt. Em rÊt mong nhËn ®­îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña thÇy c« gi¸o vµ b¹n bÌ. Víi lßng biÕt ¬n s©u s¾c, em xin ch©n thµnh c¶m ¬n gia ®×nh, b¹n bÌ vµ thÇy c« gi¸o trong khoa §iÖn Tö – ViÔn Th«ng tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi, ®Æc biÖt thÇy gi¸o NguyÔn H÷u Thanh ®· nhiÖt t×nh h­íng dÉn gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. LÞch sö vµ xu thÕ ph¸t triÓn cña th«ng tin di ®éng : Th«ng tin di ®éng lu«n kh«ng ngõng ph¸t triÓn vµ ngµy cµng ®ßi hái c¸c kü thuËt tiªn tiÕn vµ c«ng nghÖ cao. ý t­ëng vÒ sù liªn l¹c tøc thêi mµ kh«ng quan t©m ®Õn kho¶ng c¸ch lµ mét trong nh÷ng giÊc m¬ l©u ®êi nhÊt cña loµi ng­êi vµ giÊc m¬ ®ã ®ang ngµy cµng trë thµnh hiÖn thùc nhê sù trî gióp cña kü thuËt vµ c«ng nghÖ. ViÖc sö dông sãng v« tuyÕn ®Ó truyÒn th«ng tin diÔn ra lÇn ®Çu tiªn vµo cuèi thÕ kû 19. KÓ tõ ®ã nã trë thµnh mét c«ng nghÖ ®­îc øng dông réng r·i trong th«ng tin qu©n ®éi vµ sau nµy lµ th«ng tin v« tuyÕn c«ng céng. Sau nhiÒu n¨m ph¸t triÓn, th«ng tin di ®éng ®· tr¶i qua nh÷ng giai ®o¹n ph¸t triÓn quan träng. Tõ hÖ thèng th«ng tin di ®éng t­¬ng tù thÕ hÖ thø nhÊt ®Õn hÖ thèng th«ng tin di ®éng sè thÕ hÖ thø hai, hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng réng-thÕ hÖ thø ba ®ang ®­îc triÓn khai trªn ph¹m vi toµn cÇu vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng ®a ph­¬ng tiÖn thÕ hÖ thø t­ ®ang ®­îc nghiªn cøu t¹i mét sè n­íc. DÞch vô chñ yÕu cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt vµ thø hai lµ tho¹i cßn dÞch vô thÕ hÖ ba vµ thø t­ ph¸t triÓn vÒ dÞch vô d÷ liÖu, thÞ tÇn vµ ®a ph­¬ng tiÖn. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tæ ong sè hiÖn nay ®ang ë giai ®o¹n thÕ hÖ thø hai céng. §Ó ®¸p øng c¸c nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña c¸c dÞch vô th«ng tin di ®éng nªn ngay tõ ®Çu nh÷ng n¨m 90 ng­êi ta ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba. ITU-R ®ang tiÕn hµnh c«ng t¸c tiªu chuÈn ho¸ cho hÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu IMT-2000. ë Ch©u ¢u, ETSI ®ang tiÕn hµnh tiªu chuÈn ho¸ phiªn b¶n cña hÖ thèng nµy víi tªn gäi lµ UMTS. HÖ thèng míi nµy lµm viÖc ë d¶i tÇn 2 GHz vµ cung cÊp nhiÒu lo¹i dÞch vô bao gåm tõ c¸c dÞch vô tho¹i, sè liÖu tèc ®é thÊp hiÖn cã ®Õn c¸c dÞch vô sè liÖu tèc ®é cao, video vµ truyÒn thanh. Tèc ®é cùc ®¹i cña ng­êi sö dông cã thÓ lªn tíi 2Mbps. Tèc ®é cùc ®¹i nµy chØ cã ë c¸c « pico trong nhµ, cßn c¸c dÞch vô víi tèc ®é 14,4 Kbps sÏ ®­îc ®¶m b¶o cho th«ng tin di ®éng th«ng th­êng ë c¸c « macro. Ng­êi ta còng ®ang nghiªn cøu c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tõ thÕ hÖ thø t­ cã tèc ®é cho ng­êi sö dông lín h¬n 2 Mbps. ë hÖ thèng di ®éng b¨ng réng (MBS) th× c¸c sãng mang ®­îc sö dông ë c¸c b­íc sãng mm, ®é réng b¨ng tÇn 64GHz vµ dù kiÕn sÏ n©ng tèc ®é cña ng­êi sö dông ®Õn STM-1. Héi nghÞ c¸c nhµ qu¶n lý v« tuyÕn tæ chøc n¨m 1992 (WARC-92) ®· dµnh c¸c b¨ng tÇn 1885-2025 MHz vµ 2110-2200 MHz cho IMT-2000. HiÖn nay, ë ch©u ¢u vµ nh÷ng ng­êi sö dông GSM ®ang ph¸t triÓn GSM ®Õn UMTS. NhËt B¶n th× tËp trung vµo ph¸t triÓn vµ tiªu chuÈn ho¸ W-CDMA, cßn Mü th× tËp trung vµo ph¸t triÓn hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ hai IS-95 vµ më réng tiªu chuÈn nµy. 1.2. C¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 3 : 1.2.1. Nh÷ng môc tiªu ch­a thùc hiÖn ®­îc cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ hai : HÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ hai vÉn ch­a thùc hiÖn ®­îc c¸c môc tiªu ban ®Çu ®Ò ra, kh«ng thÓ ®¸p øng ®­îc nhu cÇu truyÒn t¶i tèc ®é cao cña mét sè ng­êi sö dông, kh«ng thÓ thùc hiÖn hiÖu qu¶ mét sè kü thuËt míi nh­ IP... Nh÷ng nhu cÇu nµy chÝnh lµ ®éng lùc ®Ó ph¸t triÓn hÖ thèng th«ng tin di ®éng tèc ®é cao. Do vËy nh÷ng hÖ thèng míi b¾t ®Çu xuÊt hiÖn vµ trë thµnh kü thuËt trung gian qu¸ ®é sang hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ba. Sau ®©y lµ nh÷ng môc tiªu chÝnh mµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai ch­a ®¹t ®­îc: Ch­a h×nh thµnh hÖ thèng tiªu chuÈn thèng nhÊt toµn cÇu. DÞch vô ®¬n nhÊt (chñ yÕu lµ dÞch vô tho¹i, chØ cã thÓ truyÒn t¶i nh÷ng th«ng tin ng¾n vµ ®¬n gi¶n). Kh«ng thÓ thùc hiÖn trªn toµn cÇu: do tiªu chuÈn ph©n t¸n vµ b¶o hé kinh tÕ nªn kh«ng thÓ thèng nhÊt toµn cÇu vµ chuyÓn vïng toµn cÇu. Dung l­îng th«ng tin kh«ng ®ñ. 1.2.2. C¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 3 : ITU( International Telecomunication Union Radio Sector- Bé phËn V« tuyÕn Liªn minh ViÔn th«ng Quèc tÕ) ®ang tiÕn hµnh c«ng t¸c tiªu chuÈn ho¸ cho c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu IMT-2000. ë ch©u ¢u ETSI ®ang tiÕn hµnh tiªu chuÈn ho¸ phiªn b¶n cña hÖ thèng nµy víi tªn gäi lµ UMTS ( Universal Mobile Telecommunication System- HÖ thèng ViÔn th«ng Di ®éng Toµn cÇu). C¶ IMT-2000 vµ UMTS ®Òu thèng nhÊt sö dông c«ng nghÖ W-CDMA cho truy nhËp giao diÖn v« tuyÕn cña m×nh. Nã sÏ cung cÊp rÊt nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô bao gåm tõ c¸c dÞch vô tho¹i vµ sè liÖu tèc ®é thÊp nh­ hiÖn nay cho ®Õn c¸c dÞch vô sè liÖu tèc ®é cao nh­ video, truyÒn thanh. Tèc ®é cùc ®¹i cña ng­êi sö dông sÏ lªn ®Õn 2 Mbit/s. Tèc ®é cùc ®¹i nµy sÏ chØ cã ë c¸c pico trong nhµ, cßn c¸c dÞch vô víi tèc ®é 144 Kbit/s sÏ ®­îc ®¶m b¶o cho di ®éng th«ng th­êng ë c¸c « macro. HiÖn nay chóng ta ®ang ë giai ®o¹n thÕ hÖ di ®éng 2+ tån t¹i rÊt nhiÒu chuÈn kh«ng thèng nhÊt víi nhau. §Ó ®i lªn 3G chóng ta kh«ng thÓ vøt bá toµn bé nÒn t¶ng cña c¸c hÖ thèng di ®éng hiÖn cã mµ ph¶i x©y dùng dùa trªn ®ã. Cã rÊt nhiÒu c«ng nghÖ ®Ò xuÊt cho 3G nh­ W-CDMA, W-TDMA, TDMA/ CDMA, OFDMA, ODMA tuy nhiªn cã hai chuÈn 3G ®ang trong giai ®o¹n thùc hiÖn , ®ã lµ W-CDMA vµ CDMA2000 ®­îc x©y dùng trªn nh÷ng nÒn t¶ng thÕ hÖ thø hai hoµn toµn kh¸c nhau.Tuy nhiªn c¶ hai chuÈn ®ã ®Òu ph¶i ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng 3G theo tiªu chuÈn IMT2000 ®ã lµ: Sö dông d¶i tÇn quy ®Þnh quèc tÕ 2 Ghz nh­ sau: §­êng lªn: 1885- 2025 Mhz. §­êng xuèng: 2110- 2200 Mhz. M¹ng ph¶i lµ b¨ng réng vµ cã kh¶ n¨ng truyÒn th«ng ®a ph­¬ng tiÖn. NghÜa lµ m¹ng ph¶i ®¶m b¶o ®­îc tèc ®é bit Rb cña ng­êi sö dông ®Õn 2 Mbit/s. M«i tr­êng ®­îc chia thµnh 4 vïng: Vïng 1: trong nhµ, « pico cã Rb£ 2 Mbit/s. Vïng 2: thµnh phè, « macro cã Rb£ 384 Kbit/s. Vïng 3: ngo¹i «, « macro cã Rb £ 144 Kbit/s. Vïng 4: toµn cÇu cã Rb£ 9,6 Kbit/s. M¹ng ph¶i cã kh¶ n¨ng cung cÊp ®é réng b¨ng tÇn (dung l­îng) theo yªu cÇu. §iÒu nµy xuÊt ph¸t tõ sù thay ®æi tèc ®é bit cña c¸c dÞch vô kh¸c nhau. Ngoµi ra cÇn ph¶i ®¶m b¶o ®­êng truyÒn v« tuyÕn kh«ng ®èi xøng, ch¼ng h¹n víi tèc ®é bit cao ë ®­êng truyÒn xuèng vµ tèc ®é bit thÊp ë ®­êng truyÒn lªn hoÆc ng­îc l¹i. M¹ng ph¶i cung cÊp thêi gian truyÒn dÉn theo yªu cÇu. NghÜa lµ ®¶m b¶o c¸c kÕt nèi chuyÓn m¹ch cho tho¹i, c¸c dÞch vô video, vµ c¸c kh¶ n¨ng sè liÖu gãi cho c¸c dÞch vô sè liÖu. ChÊt l­îng dÞch vô ph¶i kh«ng ®­îc thua kÐm chÊt l­îng dÞch vô m¹ng cè ®Þnh, nhÊt lµ ®èi víi tho¹i M¹ng ph¶i cã kh¶ n¨ng sö dông toµn cÇu,nghÜa lµ ph¶i bao gåm c¶ th«ng tin vÖ tinh. W-CDMA (Wideband CDMA) lµ c«ng nghÖ 3G gióp t¨ng tèc ®é truyÒn nhËn d÷ liÖu cho hÖ thèng GSM b»ng c¸ch dïng kü thuËt CDMA thay thÕ TDMA. Trong ®Æc t¶ IMT-2000 cña ITU, W-CDMA cßn ®­îc gäi lµ chÕ ®é Direct Sequence (DS). Cdma2000 lµ c«ng nghÖ c«ng nghÖ 3G ®­îc ph¸t triÓn theo h­íng thø hai ®ã lµ ph¸t triÓn trùc tiÕp tõ cdmaOne (IS9-95). HiÖn nay, Ch©u ¢u vµ c¸c quèc gia sö dông GSM cïng víi NhËt ®ang ph¸t triÓn W-CDMA trªn c¬ së hÖ thèng UMTS, cßn Mü th× tËp trung ph¸t triÓn thÕ hÖ hai IS-95A vµ më réng tiªu chuÈn nµy ®Õn cdma2000. Nh­ vËy ta thÊy c¸c tiªu chuÈn b¨ng réng míi hoµn toµn ®­îc x©y dùng trªn c¬ së CDMA hoÆc CDMA kÕt hîp TDMA. 1.3. ¦u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA so víi GSM : Lý thuyÕt CDMA (Code Division Mutiple Access) ®­îc x©y dùng tõ nh÷ng n¨m 1950 vµ ¸p dông trong th«ng tin qu©n sù vµo thËp niªn 60 . CDMA lµ nÒn t¶ng cèt lâi ®Ó x©y dùng c«ng nghÖ WCDMA dïng cho 3G. CDMA vµ GSM cïng ph¸t triÓn t¸ch tõ c«ng nghÖ t­¬ng tù AMPS cò. ¦u ®iÓm cña CDMA so víi GSM lµ: CDMA dïng mét m· ngÉu nhiªn ®Ó ph©n biÖt kªnh tho¹i vµ dïng chung b¨ng tÇn cho toµn m¹ng, cã gi¶i thuËt m· ho¸ riªng cho tõng cuéc gäi. ChØ thiÕt bÞ ®­îc gäi míi biÕt ®­îc gi¸ trÞ ngÉu nhiªn vµ gi¶i thuËt gi¶i m· qua c¸c kªnh b¸o hiÖu. ChÝnh v× thÕ tÝnh b¶o mËt cña cuéc tho¹i vµ møc ®é hiÖu qu¶ khai th¸c b¨ng tÇn cao h¬n. HÖ thèng CDMA cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch mÒm. Khi thiÕt bÞ di ®éng di chuyÓn vµo gi÷a hai «, thiÕt bÞ ®ång thêi nhËn ®­îc tÝn hiÖu tõ hai tr¹m ph¸t gÇn nhÊt, tæng ®µi sÏ ®iÒu khiÓn cho hai tr¹m b¾t tay nhau cho ®Õn khi viÖc chuyÓn ®æi tr¹m ph¸t thµnh c«ng. Cã phÇn t­¬ng tù c¬ chÕ chuyÓn m¹ch cøng trong GSM nh­ng kh¶ n¨ng b¾t tay cña CDMA cao h¬n. So víi hÖ thèng t­¬ng tù AMPS, chÊt l­îng tho¹i ®­îc n©ng lªn vµ dung l­îng cña CDMA cã thÓ t¨ng lªn tõ 6 ®Õn 10 lÇn. CDMA còng cã c¬ chÕ gióp tiÕt kiÖm n¨ng l­îng, gióp t¨ng thêi gian tho¹i cña pin. Kh¶ n¨ng më réng dung l­îng cña CDMA dÔ dµng vµ chi phÝ thÊp h¬n so víi GSM. GSM sÏ gÆp bµi to¸n khã vÒ ph©n bè l¹i tÇn sè cho c¸c «. CHƯƠNG II: HÀNH TRÌNH TỪ GSM LÊN 3G 2.1. Giíi thiÖu chung vÒ hµnh tr×nh tõ GSM lªn 3G : §Ó ®¶m b¶o ®¸p øng ®­îc c¸c dÞch vô míi vÒ truyÒn th«ng m¸y tÝnh vµ h×nh ¶nh ®ång thêi ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ, hÖ thèng GSM sÏ ®­îc chuyÓn ®æi tõng b­íc sang thÕ hÖ 3. Cã thÓ tæng qu¸t qu¸ tr×nh nµy nh­ sau: Qu¸ tr×nh tõ GSM lªn 3G ®ßi hái ph¶i cã c¸c sù chuyÓn ®æi sau ®©y: Sù chuyÓn ®æi vÒ kü thuËt: Sù chuyÓn ®æi vÒ kü thuËt lµ con ®­êng ph¸t triÓn chØ râ ph­¬ng thøc ®Ó triÓn khai c¸c phÇn tö m¹ng vµ lo¹i c«ng nghÖ ®Ó thùc thi kü thuËt ®ã. §©y chÝnh lµ b­íc ph¸t triÓn trùc tiÕp theo c¸c xu h­íng chung vÒ mÆt cho c«ng nghÖ. Bëi v× c¸c phÇn tö m¹ng lµ yÕu tè t¹o lËp nªn m¹ng, nªn vÒ mÆt lý thuyÕt sù chuyÓn ®æi vÒ mÆt kü thuËt sÏ t­¬ng øng víi sù ph¸t triÓn m¹ng. Trong giai ®o¹n mét, do tÝnh chÊt më cña c¸c giao diÖn ®­îc ®Þnh nghÜa trong chØ tiªu kü thuËt hÖ thèng, m¹ng 3G cã thÓ ®­îc kÕt hîp tõ nhiÒu chñng lo¹i thiÕt bÞ cña nhiÒu h·ng kh¸c nhau. Sù chuyÓn ®æi vÒ kü thuËt cã thÓ xö lý ®­îc ®iÒu nµy tuy nhiªn víi sù kh¸c nhau vÒ tèc ®é vµ b­íc triÓn khai cô thÓ trong mèi kÕt hîp cña c¸c thiÕt bÞ gi÷a c¸c h·ng kh¸c nhau vµ yªu cÇu thÝch øng víi c¸c thay ®æi cña chØ tiªu kü thuËt 3G nªn trong nhiÒu tr­êng hîp nÕu kh«ng xem xÐt thÊu ®¸o th× kÕt qu¶ cã thÓ kh«ng nh­ mong muèn. Sù chuyÓn ®æi vÒ dÞch vô: Kh¸c víi chuyÓn ®æi vÒ mÆt kü thuËt, sù chuyÓn ®æi dÞch vô dùa trªn nhu cÇu cña ng­êi sö dông vµ nhu cÇu nµy cã thÓ lµ thùc tÕ hoÆc chØ lµ t­ëng t­îng. §«i khi c¸c nhµ khai th¸c m¹ng vµ chÕ t¹o thiÕt bÞ cung cÊp c¸c dÞch vô v­ît qua sù kú väng cña c¸c thuª bao. Râ rµng nÕu hai yÕu tè nµy kh«ng t­¬ng ®ång th× viÖc kinh doanh c¸c dÞch vô th«ng tin di ®éng sÏ khã kh¨n. Sù chuyÓn ®æi m¹ng: ChØ tiªu kü thuËt cña GSM ®¶m b¶o tÝnh më cña c¸c giao diÖn quyÕt ®Þnh nªn thµnh phÇn chuÈn cña hÖ thèng GSM. Bëi v× cã giao diÖn më nµy, nhµ khai th¸c m¹ng cã thÓ sö dông c¸c thiÕt bÞ m¹ng kh¸c nhau tõ c¸c H·ng cung cÊp thiÕt bÞ m¹ng GSM kh¸c nhau. TÝnh më cña giao diÖn ®­îc thÓ hiÖn lµ nã x¸c ®Þnh mét c¸ch nghiªm ngÆt c¸c chøc n¨ng hÖ thèng thùc hiÖn t¹i giao diÖn nµy, ®ång thêi x¸c ®Þnh râ c¸c chøc n¨ng nµo cho phÐp nhµ khai th¸c cã thÓ sö dông trong néi bé m¹ng t¹i hai phÝa cña giao diÖn nµy. 2.2.C¸c b­íc trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi : 2.2.1 HÖ thèng GSM : HÖ thèng GSM chia thµnh c¸c ph©n hÖ gåm ph©n hÖ chuyÓn m¹ch (NSS), ph©n hÖ tr¹m gèc(BSS), ph©n hÖ khai th¸c(OSS) vµ tr¹m di ®éng (MS) nh­ miªu t¶ ë h×nh vÏ trªn. C¸c ký hiÖu: SS (Swiching System): HÖ thèng chuyÓn m¹ch. AUC (Authentication Center): Trung t©m nhËn thùc. VLR (Visitor Location Register): Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró. HLR (Home Location Register): Bé ghi ®Þnh vÞ th­êng tró. EIR (Equipment Identity Register): Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ. MSC (Mobile Switching Center): Trung t©m chuyÓn m¹ch c¸c nghiÖp vô di ®éng. BSC (Base Station Controller) : Bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc. BTS (Base Transceiver Station): Tr¹m thu ph¸t gèc. NSS (): Ph©n hÖ chuyÓn m¹ch. BSS (Base Station System): Ph©n hÖ tr¹m gèc. MS (Mobile Station): Tr¹m di ®éng. OSS (Operation and Support System): Ph©n hÖ khai th¸c b¶o d­ìng. PSPDN (Packet Switching Public Digital Network): M¹ng sè liÖu c«ng céng chuyÓn m¹ch gãi. CSPDN (Circuit Switching Public Digital Network): M¹ng sè liÖu c«ng céng chuyÓn m¹ch kªnh. PSTN (Public Switching Telephone Network): M¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn m¹ch c«ng céng. ISDN (Intergrated Services Digital Network): M¹ng sè dÞch vô tÝch hîp. PhÇn tö nguyªn tè cña hÖ thèng lµ «, hay cßn gäi lµ tÕ bµo (cell), mçi « do mét tr¹m thu ph¸t gèc (BTS) ®iÒu khiÓn. BTS lµm viÖc ë mét tËp hîp c¸c kªnh v« tuyÕn . C¸c kªnh nµy kh¸c víi c¸c kªnh l©n cËn ®Ó tr¸nh giao thoa. NhiÖm vô cña BTS lµ thu ph¸t tÝn hiÖu tíi/tõ MS , qu¶n lý t×m gäi vµ cÊp kªnh v« tuyÕn cho MS. Bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc (BSC) qu¶n lý mét sè BTS . BSC ®iÒu khiÓn c¸c chøc n¨ng nh­ chuyÓn giao vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt, qu¶n lý t×m gäi vµ cÊp kªnh v« tuyÕn cho MS. Trung t©m chuyÓn m¹ch c¸c dÞch vô di ®éng (MSC) ®iÒu khiÓn mét sè c¸c BSC. MSC ®iÒu khiÓn c¸c cuéc gäi tíi/tõ m¸y di ®éng (MS). C¸c MSC cã chøc n¨ng cæng (GMSC) ®­îc kÕt nèi víi c¸c m¹ng ISDN, PSTN… ®Ó cã thÓ ®¶m b¶o liªn l¹c gi÷a m¹ng di ®éng vµ c¸c m¹ng nµy. Do ®Æc tÝnh cña MS lµ lu«n di ®éng, cÇn ph¶i cã mét bé phËn lu«n cËp nhËt vÞ trÝ cña c¸c MS ®Ó thiÕt lËp kªnh liªn l¹c. C¬ së d÷ liÖu cña MS ®­îc l­u d÷ trong bé ghi ®Þnh vÞ th­êng tró (HLR). C¸c d÷ liÖu nµy bao gåm c¸c th«ng tin vÒ dÞch vô cña thuª bao, c¸c th«ng sè nhËn thùc, vÞ trÝ cña MS. Khi MS di ®éng, nã sÏ göi c¸c th«ng tin vÞ trÝ cña m×nh tíi c¬ së d÷ liÖu gèc cña nã ®Æt trong HLR. Khi thuª bao ë n¬i kh¸c muèn gäi ®Õn MS ,hÖ thèng sÏ göi d÷ liÖu yªu cÇu t×m vÞ trÝ cña MS tíi HLR ®Ó x¸c ®Þnh xem MS hiÖn ®ang ë vïng phôc vô nµo trong m¹ng di ®éng, tõ ®ã hÖ thèng di ®éng sÏ ®iÒu khiÓn viÖc nèi th«ng gi÷a thuª bao gäi víi MS. HLR ®­îc nèi víi trung t©m nhËn thùc (AUC). Chøc n¨ng cña AUC lµ cung cÊp cho HLR c¸c th«ng sè nhËn thùc vµ c¸c kho¸ mËt m· ®Ó sö dông cho viÖc b¶o mËt. MSC ®­îc nèi víi bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró (VLR). VLR lµ mét c¬ së d÷ liÖu chøa th«ng tin vÒ tÊt c¶ c¸c MS hiÖn ®ang n»m trong vïng phôc vô cña MSC. Khi MS ®i vµo vïng phôc vô cña mét MSC míi, VLR cña MSC nµy sÏ göi yªu cÇu vÒ c¸c th«ng sè cña MS tíi HLR. HLR khi ®ã sÏ cung cÊp c¸c th«ng sè cña MS cho VLR nµy. §ång thêi HLR còng ®­îc VLR th«ng b¸o vÒ vÞ trÝ hiÖn thêi cña MS (MS ®ang ë vïng phôc vô MSC nµo). NÕu sau ®ã MS muèn thùc hiÖn mét cuéc gäi, VLR sÏ cã tÊt c¶ c¸c th«ng sè cÇn thiÕt ®Ó thiÕt lËp cuéc gäi mµ kh«ng cÇn ph¶i th«ng qua HLR. Nh­ vËy cã thÓ coi VLR nh­ mét HLR t¹m thêi cña MS. Do dung l­îng trao ®æi th«ng tin gi÷a MSC vµ VLR rÊt lín nªn hai khèi nµy th­êng ®­îc ®Æt ë cïng mét vÞ trÝ hoÆc tÝch hîp l¹i mét thiÕt bÞ. Mçi MS cã mét SIM (Subcriber Identity Module), SIM cïng víi thiÕt bÞ tr¹m ME (Mobile Equipment) hîp thµnh m¸y di ®éng MS. HÖ thèng ®¨ng ký víi MS chÝnh lµ ®¨ng ký víi SIM, tøc lµ mét thuª bao ®¨ng ký c¸c th«ng sè víi m¹ng th«ng qua SIM chø kh«ng ph¶i qua ME. Do ®ã thuª bao cã thÓ dïng SIM víi mét ME kh¸c ®Ó gäi. Tuy nhiªn ®Ó tr¸nh tr­êng hîp mÊt c¾p m¸y di ®éng, hÖ thèng di ®éng sö dông bé nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR ®Ó qu¶n lý ME. Mçi ME cã mèt sè nhËn d¹ng thiÕt bÞ di ®éng quèc tÕ IMEI. Th«ng sè nµy ®­îc ®¨ng ký vµ kiÓm so¸t qua EIR. B»ng c¸ch ®ã, EIR cã thÓ cÊm mét thiÕt bÞ cã th«ng sè kh«ng ®­îc khai b¸o liªn l¹c víi hÖ thèng. Bé nhËn d¹ng thiÕt bÞ (EIR) ®­îc nèi víi MSC qua mét ®­êng b¸o hiÖu. NÕu mét thuª bao cè ®Þnh thuéc m¹ng PSTN muèn liªn l¹c víi mét thuª bao di ®éng, m¹ng PSTN sÏ h­íng cuéc gäi nµy tíi MSC cã chøc n¨ng cæng (GMSC). GMSC sÏ t×m ra vÞ trÝ cña MS cÇn liªn l¹c b»ng c¸ch hái HLR n¬i MS ®¨ng ký. HLR sÏ tr¶ lêi vÒ ®Þa chØ vïng MSC/VLR phôc vô n¬i MS ®ang ho¹t ®éng. GMSC sau ®ã cã ®ñ th«ng tin ®Ó ®Þnh tuyÕn cuéc gäi ®Õn vïng MSC hiÖn ®ang qu¶n lý MS . MSC nµy sÏ hái VLR cña nã vÒ vÞ trÝ vïng ®Þnh vÞ cô thÓ cña MS. Sau ®ã MSC ra lÖnh cho BSC ë vïng ®Þnh vÞ cña MS ph¸t th«ng b¸o t×m gäi MS. Tªn chung cho trung t©m dÞch vô gäi node m¹ng t­¬ng øng lµ phÇn dÞch vô gi¸ trÞ gia t¨ng VAS (Value Additional Service) nh­ h×nh 2.3 VAS ®¬n gi¶n nhÊt còng gåm hai lo¹i thiÕt bÞ: trung t©m dÞch vô tin ng¾n SMSC (Short Message Service Center) vµ hÖ thèng th­ tho¹i VMS (Voice Mail System). VÒ mÆt kü thuËt, VAS ®¶m b¶o cung cÊp mét sè lo¹i dÞch vô nhÊt ®Þnh b»ng c¸ch sö dông c¸c giao diÖn chuÈn víi m¹ng GSM vµ nã cã thÓ cã hoÆc kh«ng cã c¸c giao diÖn ra c¸c m¹ng kh¸c. Trªn quan ®iÓm ph¸t triÓn dÞch vô, VAS lµ b­íc ®Çu tiªn ®Ó t¹o doanh thu víi c¸c dÞch vô gi¸ trÞ gia t¨ng trªn m¹ng GSM. Kh¸i niÖm m¹ng th«ng minh IN (Intelligent Network) ®­îc tÝch hîp cïng víi m¹ng GSM. VÒ mÆt kü thuËt, nã lµm thay ®æi c¬ b¶n c¸c phÇn tö cña m¹ng chuyÓn m¹ch nh»m thªm vµo chøc n¨ng IN, ngoµi ra b¶n th©n m¹ng IN lµ mét bé phËn t­¬ng ®èi phøc t¹p. IN cã kh¶ n¨ng ph¸t triÓn dÞch vô h­íng tíi tÝnh c¸ nh©n vµ nhµ khai th¸c m¹ng cã thÓ nhê IN ®Ó ®¶m b¶o an toµn kinh doanh, vÝ dô c¸c thuª bao tr¶ tr­íc hÇu hÕt ®­îc triÓn khai nhê c«ng nghÖ IN. 2.2.2 Giai ®o¹n HSCSD : 2.2.2.1. Giíi thiÖu chung : Sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh tèc ®é cao (HSCSD : Hight Speed Circuit Switched Data) lµ dÞch vô cho phÐp t¨ng tèc ®é dÞch vô sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh hiÖn nay cña m¹ng GSM tõ 9.6 Kbps lªn 14,4 Kbps. §Ó t¨ng tèc ®é sè liÖu ng­êi sö dông cã thÓ ®­îc cÊp ph¸t nhiÒu khe thêi gian h¬n. Cã thÓ kÕt hîp tõ 1 ®Õn 8 khe thêi gian ®Ó ®¹t ®­îc tèc ®é tèi ®a lµ 64 Kbps cho mét ng­êi sö dông. Giao diÖn v« tuyÕn cña HSCSD thËm chÝ cßn hç trî lªn tíi 8*14,4 Kbps, nh­ vËy cã thÓ ®¹t tíi tèc ®é trªn 100 Kbps. HÇu hÕt c¸c chøc n¨ng cña dÞch vô sè liÖu hiÖn nay ®­îc ®Æt ë IWF (chøc n¨ng kÕt cuèi m¹ng) cña tæng ®µi MSC vµ ë chøc n¨ng TAF (chøc n¨ng thÝch øng ®Çu cuèi) cña MS. DÞch vô HSCSD sö dông tÝnh n¨ng nµy. Mét tÝnh n¨ng ®Æc biÖt cña HSCSD lµ nã hç trî c¶ kÕt nèi ®èi xøng lÉn kh«ng ®èi xøng. ChÕ ®é ph¸t kh«ng ®èi xøng th­êng ®­îc sö dông ë Internet khi cÇn nhiÒu khe ®Ó truyÒn nhanh sè liÖu ë ®­êng xuèng (khi t¶i sè liÖu tõ m¹ng vÒ m¸y ch¼ng h¹n). CÊu tróc cña HSCSD ®­îc x©y dùng víi yªu cÇu t­¬ng thÝch víi c¬ së h¹ tÇng m¹ng vµ giao diÖn v« tuyÕn hiÖn t¹i cña GSM. Sù kh¸c biÖt cña HSCSD so víi GSM phÇn lín n»m ë c¸c giao thøc b¸o hiÖu vµ truyÒn d÷ liÖu. §Ó thiÕt lËp kªnh l­u l­îng, trong giai ®o¹n thiÕt lËp cuéc gäi, thuª bao sö dông HSCSD sÏ tháa thuËn víi m¹ng vÒ mét tËp c¸c tham sè bao gåm tèc ®é truyÒn, sè l­îng kªnh, ph­¬ng ph¸p m· ho¸ kªnh…C¸c tham sè nµy cã thÓ ®­îc nhËp vµo m¸y di ®éng b»ng c¸c lÖnh GSM AT. Mét kÕt nèi HSCSD sÏ ®­îc thiÕt lËp nÕu m¹ng cã thÓ cung cÊp dÞch vô cho m¸y ®Çu cuèi trong ®iÒu kiÖn giíi h¹n cña c¸c tham sè trªn. KÕt nèi sÏ ®­îc duy tr× cho tíi khi ng­êi sö dông ra lÖnh kÕt thóc kÕt nèi, víi ®iÒu kiÖn lµ c¸c ®Æc tÝnh cña dÞch vô ®­îc duy tr× trong mét giíi h¹n cho tr­íc trong toµn bé qu¸ tr×nh th«ng tin. ViÖc tÝnh c­íc cho mét cuéc gäi HSCSD ®­îc thùc hiÖn dùa trªn sè l­îng c¸c kªnh TCH mµ m¸y ®Çu cuèi sö dông. Thuª bao chñ gäi sÏ ph¶i tr¶ c­íc cho tÊt c¶ c¸c kªnh TCH mµ thuª bao nµy sö dông. Trong tr­êng hîp cuéc gäi lµ cña mét thuª bao cè ®Þnh gäi mét thuª bao HSCSD, thuª bao bÞ gäi sÏ bÞ tr¶ c­íc cho c¸c kªnh TCH mµ thuª bao nµy sö dông thªm ngoµi kªnh TCH ®Çu tiªn. Tøc lµ thuª bao cè ®Þnh chñ gäi sÏ tr¶ phÇn c­íc airtime cho 1 kªnh TCH ®Çu, thuª bao HSCSD bÞ gäi sÏ tr¶ phÇn c­íc airtime cho c¸c kªnh TCH kh¸c. ViÖc tÝnh c­íc cã thÓ ®­îc c¨n cø vµo sè l­îng kªnh vµ ph­¬ng thøc m· ho¸ kªnh. 2.2.2.2. CÊu tróc m· ho¸ kªnh : CÊu tróc cña HSCSD bao gåm c¸c kªnh l­u l­îng ®éc lËp víi nhau, ®­îc thiÕt lËp gi÷a MS vµ m¹ng. C¸c kiÓu kªnh l­u l­îng cã thÓ ®­îc sö dông bao gåm TCH/F4.8, TCH/F9.6 vµ TCH/F14.4 cã tèc ®é d÷ liÖu t­¬ng øng lµ 4,8 ; 9,6 ; 14,4 Kbps. §Ó tèi thiÓu ho¸ chi phÝ ph¸t triÓn HSCSD tõ GSM, c¸c tr¹m gèc hç trî HSCSD cã thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ so víi GSM. Tuy nhiªn phÇn thay ®æi lín nhÊt lµ ë BSC vµ MSC. Trong cÊu tróc cña HSCSD, dßng d÷ liÖu ®­îc chia nhá ra ë c¸c khèi chøc n¨ng ph©n t¸ch /kÕt hîp. Khèi chøc n¨ng nµy tån t¹i c¶ ë MS vµ ë phÝa m¹ng. VÞ trÝ cña khèi chøc n¨ng nµy trong m¹ng phô thuéc vµo cÊu h×nh kªnh l­u l­îng: Trong c¸c cÊu h×nh sö dông 4 kªnh TCH/F, chøc n¨ng ph©n t¸ch/kÕt hîp d÷ liÖu ®­îc ®Æt ë khèi IWF, vµ dßng l­u l­îng ®­îc truyÓn t¶i gi÷a BSC vµ IWF trªn mét kªnh 64 kbps. §èi víi c¸c cÊu h×nh cã sè l­îng kªnh tho¹i lín h¬n 4, chøc n¨ng ph©n t¸ch/kÕt hîp sÏ ®­îc ®Æt ë phÇn BSS. 2.2.2.3. Giao diÖn v« tuyÕn: Trong cÊu tróc giao diÖn v« tuyÕn cña GSM, mét sãng mang cã d¶i th«ng 200 Khz ®­îc chia lµm 8 khe thêi gian, mçi khe thêi gian lµ mét kªnh TCH/F vµ ®­îc g¸n cho mét MS. Trong cÊu tróc cña HSCSD, mçi MS cã thÓ sö dông nhiÒu khe thêi gian ®Ó truyÒn th«ng tin. CÊu tróc khe thêi gian còng nh­ ph­¬ng thøc m· ho¸ kªnh vµ ghÐp xen, c¸c ph­¬ng thøc t­¬ng thÝch tèc ®é, thuËt to¸n nh¶y tÇn, c¸c chuçi h­íng dÉn xen, c¸c chuçi h­íng dÉn trong HSCSD còng ®­îc x©y dùng gièng nh­ GSM ®Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng t­¬ng thÝch. Tuy nhiªn thuËt to¸n mËt m· ho¸ ®­îc c¶i tiÕn h¬n so víi GSM, mçi kªnh l­u l­îng trong HSCSD sö dông mét kho¸ mËt m· kh¸c nhau. C¸c m· nµy ®­îc t¹o ra tõ mét kho¸ mËt m· ®­îc x©y dùng trong qu¸ tr×nh thiÕt lËp cuéc gäi. ë c¸c hÖ thèng GSM, kªnh d÷ liÖu ®­êng lªn vµ ®­êng xuèng ®­îc truyÒn lÖch nhau theo thêi gian nªn qu¸ tr×nh thu vµ ph¸t kh«ng diÔn ra cïng mét lóc, do ®ã ph­¬ng thøc truyÒn tin lµ b¸n song c«ng. Tuy nhiªn ®èi víi HSCSD, do sö dông nhiÒu kªnh tho¹i nªn thêi ®iÓm thu vµ thêi ®iÓm ph¸t d÷ liÖu cã thÓ chång lÊn lªn nhau. Do ®ã ®ßi hái m¸y ®Çu cuèi ph¶i cã thiÕt kÕ phøc t¹p h¬n ®ång thêi cÊu tróc tÇn sè v« tuyÕn còng ph¶i thay ®æi ®Ó hç trî kh¶ n¨ng ph¸t vµ thu tÝn hiÖu cïng mét lóc. HÖ thèng HSCSD cã thÓ ho¹t ®éng theo ph­¬ng thøc truyÒn kh«ng c©n b»ng, tøc lµ tèc ®é d÷ liÖu ®­êng xuèng cã thÓ lín h¬n ®­êng lªn ®Ó hç trî c¸c øng dông thÝch hîp víi c¬ chÕ truyÒn kh«ng c©n b»ng nh­: duyÖt WEB, truyÒn video…Mét sè cÊu h×nh th­êng ®­îc sö dông lµ 2+1, 3+1, 3+2, 4+1. T­¬ng tù nh­ GSM, c¸c kªnh SACCH vµ FACCH ®­îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña kªnh TCH/F. Kªnh SACCH ®­îc sö dông chñ yÕu cho viÖc th«ng b¸o c­êng ®é vµ chÊt l­îng tÝn hiÖu cña c¸c « l©n cËn. Kªnh FACCH ®­îc sö dông ®Ó t¨ng c­êng tèc ®é b¸o hiÖu trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao. Trong ph­¬ng thøc truyÒn c©n b»ng cña HSCSD, mçi kªnh SACCH sÏ phôc vô mét kªnh TCH nh»m ph©n t¸ch viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cho tõng kªnh TCH. §èi víi ph­¬ng thøc truyÒn kh«ng c©n b»ng, do sè l­îng kªnh ë ®­êng xuèng lín h¬n sè l­îng kªnh ë ®­êng lªn nªn sÏ cã mét sè kªnh SACCH chØ phôc vô c¸c kªnh ®­êng xuèng. ChÊt l­îng vµ møc tÝn hiÖu cña c¸c kªnh tho¹i sÏ ®­îc trao ®æi trªn kªnh chÝnh cña HSCSD. Kªnh chÝnh lµ kªnh duy nhÊt sö dông FACCH trong hÖ thèng. 2.2.2.4. C¸c giao thøc truyÒn d÷ liÖu: HSCSD hç trî c¸c giao thøc truyÒn d÷ liÖu trong suèt vµ kh«ng trong suèt. C¸c chøc n¨ng cña giao thøc truyÒn d÷ liÖu phÇn lín ®­îc ®Æt t¹i khèi chøc n¨ng t­¬ng thÝch ®Çu cuèi TAF cña MS vµ ë khèi IWF cña hÖ thèng. TruyÒn d÷ liÖu trong suèt: ViÖc truyÒn d÷ liÖu trong suèt ®­îc x©y dùng dùa trªn giao thøc V110 cña ISDN. ViÖc biÕn ®æi tèc ®é tõ 12Kbps (tèc ®é cña giao diÖn v« tuyÕn) sang 16 Kbps (tèc ®é b¸o hiÖu cña ISDN) ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch c¾t 20 bit ®ång bé ra khái khung 80 bit cña V110. Do sö dông nhiÒu kªnh l­u l­îng nªn trong cÊu tróc khung V110 cña HSCSD sÏ d­ ra mét sè bit tr¹ng th¸i, c¸c bit nµy sÏ cã thÓ ®­îc sö dông cho viÖc ®ång bé gi÷a c¸c kªnh tho¹i. TruyÒn d÷ liÖu kh«ng trong suèt: DÞch vô truyÒn d÷ liÖu kh«ng trong suèt ®­îc dùa trªn cÊu tróc liªn kÕt v« tuyÕn RLC gi÷a MS vµ IWF. RLC sÏ chÞu tr¸ch nhiÖm ®¸nh sè khung vµ ph¸t l¹i c¸c khung lçi ®Ó ®¶m b¶o bªn thu nhËn ®­îc c¸c khung theo thø tù kh«ng cã lçi. 2.2.3 Giai ®o¹n GPRS : 2.2.3.1. Giíi thiÖu chung : GPRS (General Packet Radio Service) lµ dÞch vô truyÒn t¶i míi cho hÖ thèng GSM, nã c¶i thiÖn mét c¸ch hiÖu qu¶ viÖc truy nhËp v« tuyÕn tíi c¸c m¹ng truyÒn sè liÖu nh­ X.25, Internet…b»ng c¸ch ¸p dông nguyªn lý gãi v« tuyÕn ®Ó truyÒn sè liÖu cña ng­êi sö dông mét c¸ch hiÖu qu¶ gi÷a m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng tíi c¸c m¹ng truyÒn sè liÖu. C¸c gãi tin cã thÓ truyÒn trùc tiÕp tõ m¸y di ®éng GPRS tíi c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch sè liÖu. GPRS thuéc GSM pha 2+ ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cung cÊp c¸c dÞch vô gãi tèc ®é cao h¬n so víi tèc ®é truyÒn sè liÖu ®­îc cung cÊp bëi c¸c dÞch vô sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh cña GSM. VÒ mÆt lý thuyÕt GPRS cã thÓ cung cÊp tèc ®é sè liÖu lªn ®Õn 171 Kbps ë giao diÖn v« tuyÕn, mÆc dï c¸c m¹ng thùc tÕ kh«ng bao giê cã thÓ ®¹t ®­îc tèc ®é nµy (do cÇn ph¶i dµnh mét phÇn dung l­îng cho viÖc hiÖu chØnh lçi trªn ®­êng truyÒn v« tuyÕn). Trong thùc tÕ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña tèc ®é bit thùc tÕ chØ cao h¬n kho¶ng 100 kbps mét chót so víi tèc ®é kh¶ thi th­êng vµo kho¶ng 40 Kbps hoÆc 50 Kbps. Tuy nhiªn c¸c tèc ®é nãi trªn còng lín h¬n nhiÒu so víi tèc ®é cùc ®¹i ë GSM. GPRS ®¶m b¶o tèc ®é sè liÖu cao h¬n nh­ng vÉn sö dông giao diÖn v« tuyÕn gièng nh­ GSM (cïng kªnh tÇn sè 200 Khz ®­îc chia thµnh 8 khe thêi gian). Tuy nhiªn b»ng GPRS, MS cã thÓ truy cËp ®Õn nhiÒu khe thêi gian h¬n. Ngoµi ra m· ho¸ kªnh ë GPRS còng h¬i kh¸c víi m· ho¸ kªnh ë GSM. GPRS ®Þnh nghÜa mét sè s¬ ®å m· ho¸ kªnh kh¸c nhau. S¬ ®å m· ho¸ kªnh th­êng ®­îc dïng nhÊt cho truyÒn sè liÖu gãi lµ s¬ ®å m· ho¸ 2(CS-2). S¬ ®å m· ho¸ nµy cho phÐp mét khe thêi gian cã thÓ mang sè liÖu ë tèc ®é 13,4 Kbps. NÕu mét ng­êi sö dông truy cËp ®Õn nhiÒu khe thêi gian th× tèc ®é 40,2 hay 53,6 Kbps lµ kh¶ dông ®èi víi ng­êi nµy. Sau ®©y lµ b¶ng liÖt kª c¸c s¬ ®å m· ho¸ kh¸c nhau vµ tèc ®é bit (®o b»ng Kbps) t­¬ng øng víi c¸c s¬ ®å m· ho¸ vµ sè l­îng c¸c khe thêi gian sö dông: 1 TS 2 TS 3 TS 4 TS 5 TS 6 TS 7 TS 8 TS CS-1 9,05 18,1 27,15 36,2 45,25 54,3 63,35 72,4 CS-2 13,4 26,8 40,2 53,6 67 80,4 93,8 107,2 CS-3 15,6 31,2 46,8 62,4 78 93,6 109,2 124,8 CS-4 21,4 42,8 64,2 85,6 107 128,4 149,8 171,2 Nh­ ®· nãi ë trªn s¬ ®å m· ho¸ th­êng ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt cho truyÒn sè liÖu cña ng­êi sö dông lµ CS-2. S¬ ®å nµy ®¶m b¶o hiÖu chØnh lçi kh¸ tèt ë giao diÖn v« tuyÕn. MÆc dï CS-3 vµ CS-4 cung cÊp th«ng l­îng cao h¬n, nh­ng chóng nh¹y c¶m cao víi lçi ë giao diÖn v« tuyÕn. Thùc ra CS-4 hoµn toµn kh«ng ®¶m b¶o hiÖu chØnh lçi ë giao diÖn v« tuyÕn. CS-3 vµ ®Æc biÖt lµ CS-4 ®ßi hái ph¸t l¹i nhiÒu h¬n ë giao diÖn v« tuyÕn, v× thÕ th«ng l­îng thùc sù hÇu nh­ kh«ng tèt h¬n CS-2. ¦u ®iÓm lín nhÊt cña GPRS kh«ng chØ ®¬n gi¶n lµ ë chç nã cho phÐp tèc ®é sè liÖu cao h¬n. ¦u ®iÓm lín nhÊt cña GPRS lµ nã sö dông c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch gãi. §iÒu nµy cã nghÜa lµ mét ng­êi sö dông chØ tiªu phÝ tµi nguyªn khi ng­êi nµy cÇn ph¸t hoÆc thu sè liÖu. NÕu mét ng­êi sö dông kh«ng ph¸t sè liÖu ë mét thêi ®iÓm th× c¸c khe thêi gian ë giao diÖn v« tuyÕn t¹i thêi ®iÓm nµy sÏ ®­îc dµnh cho c¸c ng­êi sö dông kh¸c. ViÖc GPRS cho phÐp nhiÒu ng­êi sö dông cïng chia sÎ tµi nguyªn v« tuyÕn lµ mét ­u ®iÓm lín. §iÒu nµy cã nghÜa r»ng mçi khi mét ng­êi sö dông muèn truyÒn sè liÖu th× MS ph¶i yªu cÇu ®­îc phÐp truy cËp ®Õn c¸c tµi nguyªn nµy vµ m¹ng ph¶i cÊp ph¸t c¸c tµi nguyªn nµy tr­íc khi x¶y ra truyÒn sè liÖu. MÆc dï ®iÒu nµy cã vÎ nh­ nghÞch lý víi viÖc dÞch vô lu«n ®­îc kÕt nèi, GPRS ho¹t ®éng sao cho thñ tôc yªu cÇu- cÊp ph¸t kh«ng bÞ ph¸t hiÖn, v× thÕ ng­êi sö dông vµ dÞch vô d­êng nh­ lu«n lu«n ®­îc kÕt nèi. GPRS phï hîp víi mét ph¹m vi réng c¸c øng dông tõ th­ ®iÖn tö (E-mail), v¨n phßng di ®éng (Mobile office), c¸c øng dông ®o l­êng l­u l­îng tõ xa, tíi tÊt c¶ c¸c øng dông d÷ liÖu côm ch¼ng h¹n nh­ truy cËp internet. GPRS cho phÐp hç trî c¸c øng dông d÷ liÖu cña m¹ng cè ®Þnh hiÖn t¹i trªn c¸c ®Çu cuèi di ®éng. DÞch vô GPRS ®­îc ®Þnh h­íng chñ yÕu cho c¸c øng dông víi c¸c ®Æc tÝnh l­u l­îng cña truyÒn t¶i chu kú víi khèi l­îng nhá vµ truyÒn kh«ng theo chu kú cña c¸c d÷ liÖu cã kÝch th­íc nhá hoÆc trung b×nh. §iÒu nµy t¹o ra kh¶ n¨ng cho hÖ thèng cã thÓ phôc vô c¸c dÞch vô vµ øng dông míi. Sù truyÒn t¶i mét l­îng lín d÷ liÖu vÉn sÏ ®­îc duy tr× qua c¸c kªnh chuyÓn m¹ch kªnh ®Ó tr¸nh trë ng¹i cña phæ v« tuyÕn gãi. C¸c øng dông cña GPRS cã thÓ tiÕn hµnh tõ c¸c c«ng cô th«ng tin trong mét m¸y tÝnh x¸ch tay PC (th­ ®iÖn tö vµ, truyÒn dÉn file vµ hiÓn thÞ trang web) ®Õn c¸c øng dông ®Æc biÖt liªn quan ®Õn c¸c truyÒn t¶i thÊp (m¸y ®o tõ xa, ®iÒu khiÓn l­u l­îng ®­êng s¾t vµ ®­êng giao th«ng, th«ng tin ®iÒu hµnh taxi vµ xe t¶i…). 2.2.3.2. §Æc ®iÓm cña GPRS: §­a giao thøc internet IP vµo m¹ng GSM cho phÐp kÕt nèi víi c¸c m¹ng c«ng céng vµ m¹ng sè liÖu riªng sö dông c¸c giao thøc sè liÖu chuÈn nh­ TCP/IP. Cho phÐp ¸p dông nguyªn t¾c v« tuyÕn gãi ®Ó truyÒn gãi d÷ liÖu cña ng­êi sö dông mét c¸ch hiÖu qu¶ gi÷a c¸c m¸y ®Çu cuèi di ®éng GSM vµ m¹ng d÷ liÖu gãi. C¸c gãi d÷ liÖu cã thÓ ®Þnh tuyÕn trùc tiÕp tõ m¸y ®Çu cuèi GPRS tíi c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch gãi. Ng­êi sö dông m¹ng GPRS sÏ cã ®­îc thêi gian truy nhËp m¹ng nhanh h¬n vµ tèc ®é truyÒn cao h¬n. NÕu víi m¹ng GSM mÊt vµi gi©y truy nhËp vµ chØ ®¹t tèc ®é tèi ®a 9,6kb/s th× víi m¹ng GPRS thêi gian truy nhËp m¹ng <1s vµ tèc ®é truyÒn d÷ liÖu lín nhÊt lµ 171,2kb/s. Mét kªnh v« tuyÕn chØ bÞ chiÕm gi÷ trong kho¶ng thêi gian truyÒn sè liÖu thay cho viÖc kÕt nèi liªn tôc nh­ trong c«ng nghÖ GSM. ViÖc tÝnh c­íc ®óng vµ chÝnh x¸c h¬n cho c¸c._. thuª bao sö dông dÞch vô sè liÖu dùa trªn c¬ së sè liÖu gãi d÷ liÖu truyÒn ®i trong khi ë hÖ thèng GSM ng­êi sö dông ph¶i tr¶ tiÒn cho toµn bé thêi gian chiÕm dông kªnh. 2.2.3.3. CÊu tróc m¹ng GPRS: CÊu tróc m¹ng GPRS ®­îc x©y dùng trªn nÒn t¶ng m¹ng GSM ®ang tån t¹i. V× lóc ®Çu GSM ®­îc thiÕt kÕ cho l­u l­îng chuyÓn m¹ch kªnh nªn viÖc ®­a dÞch vô chuyÓn m¹ch gãi vµo ®ßi hái ph¶i bæ sung thªm thiÕt bÞ cho m¹ng. Mét m¹ng GPRS gåm c¸c phÇn sau: Nót hç trî dÞch vô GPRS (SGSN-Serving GPRS Support Node). Nót hç trî cæng GPRS (GGSN-Gateway GPRS Support Node). Mét m¹ngBackbone nèi c¸c nót SGSN vµ GGSN víi nhau Mét domain name server sö dông cho môc ®Ých biªn dÞch ®Þa chØ Mét Border Gateway ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho m¹ng GPRS PLMN tõ: + L­u l­îng,b¸o hiÖu kh«ng mong muèn tõ c¸c GPRS PLMN kh¸c + L­u l­îng gi÷a c¸c m¹ng Backbone PLMN ®­îc t¹o ra tõ c¸c nguån truy cËp tr¸i phÐp. Giao diÖn v« tuyÕn cña GPRS sö dông c¸c tÝnh n¨ng c¬ b¶n cña giao diÖn v« tuyÕn GSM. Nh­ vËy c¶ dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh vµ chuyÓn m¹ch gãi ®Òu cã thÓ sö dông sãng mang. Tuy nhiªn m¹ng ®­êng trôc cña GPRS ®­îc thiÕt kÕ sao cho nã kh«ng phô thuéc vµo giao diÖn v« tuyÕn. C¸c thµnh phÇn cña m¹ng GPRS: Nót hç trî dÞch vô GPRS (SGSN): SGSN phô tr¸ch viÖc ph©n ph¸t vµ ®Þnh tuyÕn c¸c gãi sè liÖu gi÷a m¸y cÇm tay MS vµ c¸c m¹ng truyÒn sè liÖu bªn ngoµi. SGSN cã c¸c chøc n¨ng chÝnh sau: Qu¶n trÞ di ®éng: qu¶n lý viÖc nhËp m¹ng, rêi m¹ng cña thuª bao GPRS, qu¶n lý vÞ trÝ hiÖn diÖn cña thuª bao trong vïng phôc vô, thùc hiÖn chøc n¨ng b¶o mËt, an ninh cho m¹ng… §Þnh tuyÕn vµ truyÒn t¶i c¸c gãi d÷ liÖu ®i ®Õn hay ®­îc xuÊt ph¸t tõ vïng phôc vô cña SGSN ®ã. Qu¶n lý c¸c trung kÕ logic bao gåm c¸c kªnh l­u l­îng gãi d÷ liÖu, l­u l­îng c¸c b¶n tin ng¾n (SMS). ThiÕt lËp hay huû bá c¸c giao thøc d÷ liÖu gãi PDP phôc vô cho viÖc truyÒn t¶i c¸c gãi d÷ liÖu PDP gi÷a thuª bao GPRS vµ GGSN th«ng qua hai giao diÖn Gn vµ Gb. Thùc hiÖn kü thuËt nÐn d÷ liÖu ®­îc truyÒn t¶i gi÷a SGSN vµ m¸y di ®éng nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ cña c¸c kÕt nèi trong m¹ng. Cung cÊp c¸c kh¶ n¨ng kÕt nèi víi c¸c phÇn tö kh¸c trong m¹ng nh­: SGSN-MSC/VLR, HLR,BSC… Cung cÊp kh¶ n¨ng t­¬ng t¸c víi m¹ng GSM khi c¶ hai c«ng nghÖ nµy cïng sö dông chung mét nguån tµi nguyªn. §iÒu hµnh viÖc xÕp hµng c¸c gãi d÷ liÖu trao ®æi gi÷a tr¹m gèc BSS vµ SGSN. Cung cÊp d÷ liÖu phôc vô cho viÖc tÝnh c­íc, c¸c th«ng tin phôc vô tÝnh c­íc ®­îc thu thËp t¹i SGSN chØ liªn quan ®Õn phÇn sö dông m¹ng v« tuyÕn cña thuª bao. SGSN t­¬ng tù nh­ MSC/VLR trong vïng chuyÓn m¹ch kªnh nh­ng thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng t­¬ng tù ë vïng chuyÓn m¹ch gãi. C¸c chøc n¨ng nµy bao gåm: qu¶n lý di ®éng, b¶o an vµ c¸c chøc n¨ng truy nhËp. Vïng phôc vô cña SGSN ®­îc chia thµnh c¸c vïng ®Þnh tuyÕn (RA: Routing Area), c¸c vïng nµy t­¬ng tù nh­ vïng ®Þnh vÞ ë vïng chuyÓn m¹ch kªnh. Khi m¸y di ®éng GPRS chuyÓn ®éng tõ mét RA nµy ®Õn mét RA kh¸c nã thùc hiÖn cËp nhËt vïng ®Þnh tuyÕn còng gièng nh­ cËp nhËt vïng ®Þnh vÞ ë vïng chuyÓn m¹ch kªnh. ChØ cã mét sù kh¸c nhau duy nhÊt lµ MS cã thÓ thùc hiÖn cËp nhËt vïng ®Þnh tuyÕn ngay c¶ khi ®ang x¶y ra phiªn sè liÖu. Theo thuËt ng÷ cña GPRS th× phiªn d÷ liÖu ®ang x¶y ra nµy ®­îc gäi lµ ng÷ c¶nh giao thøc sè liÖu gãi (PDP Context: Packet Data Protocol Context). Tr¸i l¹i khi mét MS ®ang tham dù mét cuéc gäi chuyÓn m¹ch kªnh, sù thay ®æi vïng ®Þnh vÞ kh«ng dÉn ®Õn cËp nhËt vïng ®Þnh vÞ. SGSN còng giao diÖn víi bé ghi ®Þnh vÞ th­êng tró (HLR) th«ng qua giao diÖn Gr. §©y lµ giao diÖn dùa trªn c¬ së b¸o hiÖu sè 7, giao diÖn nµy sö dông MAP t¨ng c­êng dïng cho SGSN. Giao diÖn Gr t­¬ng tù nh­ giao diÖn gi÷a VLR vµ HLR ë GSM. SGSN sö dông giao diÖn Gr ®Ó cËp nhËt vÞ trÝ c¸c thuª bao GPRS ë HLR vµ ®Ó nhËn ®­îc th«ng tin ®¨ng ký thuª bao liªn quan ®Õn GPRS ®èi víi mäi thuª bao n»m trong vïng phôc vô cña SGSN. Tuú chän mét SGSN cã thÓ giao diÖn víi MSC th«ng qua giao diÖn Gs. §©y lµ giao diÖn trªn c¬ së b¸o hiÖu sè 7 sö dông SCCP. Líp trªn SCCP lµ mét giao thøc ®­îc gäi lµ BSSAP+, ®©y lµ mét d¹ng c¶i biÕn cña BSSAP ®­îc sö dông gi÷a MSC vµ BSC ë tiªu chuÈn GSM. Môc ®Ých cña giao diÖn Gs lµ ®¶m b¶o kÕt hîp gi÷a MSC/VLR vµ GPRS cho c¸c thuª bao sö dông c¶ c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh vµ c¸c dÞch vô sè liÖu chuyÓn m¹ch gãi. Ch¼ng h¹n thuª bao nµo ®ã hç trî c¶ dÞch vô tho¹i vµ dÞch vô sè liÖu gãi vµ nã ®· nhËp m¹ng SGSN, th× MSC cã thÓ t×m gäi thuª bao nµy cho cuéc gäi tho¹i th«ng qua SGSN b»ng c¸ch sö dông giao diÖn Gs. SGSN giao diÖn víi trung t©m dÞch vô b¶n tin ng¾n (SMSC: Short Message Service Center) th«ng qua giao diÖn Gd. Giao diÖn nµy cho phÐp c¸c thuª bao thuª bao GPRS ph¸t thu c¸c b¶n tin ng¾n trªn m¹ng GPRS (gåm c¶ giao diÖn v« tuyÕn GPRS). Giao diÖn Gd lµ mét giao diÖn trªn c¬ së b¸o hiÖu sè 7 sö dông MAP. SGSN cã thÓ giao diÖn víi c¸c SGSN kh¸c trong m¹ng. Giao diÖn nµy còng ®­îc gäi lµ Gn vµ còng sö dông GTP. Chøc n¨ng ®Çu tiªn cña giao diÖn nµy lµ ®¶m b¶o truyÒn xuyªn c¸c gãi tõ mét SGSN cò ®Õn mét SGSN míi khi x¶y ra cËp nhËt ®Þnh tuyÕn trong thêi gian néi dung giao thøc sè liÖu gãi: PDP context gi÷a chóng (phiªn sè liÖu). L­u ý r»ng qu¸ tr×nh chuyÓn h­íng c¸c gãi tõ mét SGSN nµy ®Õn mét SGSN kh¸c rÊt ng¾n: ®óng b»ng thêi gian mµ SGSN vµ GGSN thiÕt lËp PDP context gi÷a chóng. Qu¸ tr×nh nµy hoµn toµn kh¸c víi chuyÓn giao gi÷a c¸c MSC ë GSM. ë tr­êng hîp GSM, MSC ®Çu tiªn vÉn duy tr× vai trß MSC neo cña nã cho ®Õn khi cuéc gäi kÕt thóc. Nót hç trî cæng GPRS (GGSN): Nh×n vÒ mÆt hÖ thèng, GGSN ®ãng vai trß nh­ mét GMSC. GGSN cung cÊp mét giao diÖn cæng phôc vô cho viÖc trao ®æi d÷ liÖu gi÷a c¸c thuª bao víi c¸c m¹ng sè liÖu gãi bªn ngoµi (PDN). Nã cung cÊp ®Þa chØ ®Þnh tuyÕn cho c¸c d÷ liÖu ®­îc ph©n phèi tíi m¸y di ®éng vµ göi c¸c sè liÖu xuÊt ph¸t tõ m¸y di ®éng tíi ®Þa chØ ®· ®­îc chØ ®Þnh. GGSN còng t­¬ng t¸c víi c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch gãi ngoµi vµ ®­îc kÕt nèi SGSN theo giao thøc IP dùa trªn m¹ng ®­êng trôc GPRS. GGSN cã hai giao diÖn Gi vµ Gn, trong ®ã giao diÖn Gi phôc vô cho viÖc trao ®æi d÷ liÖu gi÷a thuª bao GPRS víi c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi thuéc m¹ng d÷ liÖu bªn ngoµi ®­îc kÕt nèi víi GGSN. Gn phôc vô cho viÖc truyÒn t¶i d÷ liÖu vµ b¸o hiÖu gi÷a GGSN vµ SGSN, kÕt nèi nµy ®­îc thùc hiÖn qua m¹ng IP (m¹ng ®­êng trôc GPRS). Tuú chän GGSN cã thÓ sö dông giao diÖn Gc ®Õn HLR, giao diÖn nµy sö dông MAP ë b¸o hiÖu sè 7. CÇn sö dông giao diÖn nµy khi GGSN cÇn x¸c ®Þnh SGSN hiÖn ®ang phôc vô mét thuª bao, còng gièng nh­ viÖc MSC cæng (GMSC) hái HLR ®Ó ®Þnh tuyÕn th«ng tin cho mét cuéc gäi kÕt cuèi ë m¸y di ®éng. §iÒu kh¸c nhau duy nhÊt gi÷a hai tr­êng hîp nµy lµ phiªn sè liÖu th­êng ®­îc MS thiÕt lËp chø kh«ng ph¶i m¹ng ngoµi. NÕu MS thiÕt lËp phiªn th× GGSN biÕt SGSN nµo ®ang phôc vô MS, v× tuyÕn truyÒn tõ MS ®Õn GGSN ®i qua SGSN phôc vô. T­ong tr­êng hîp nµy GGSN kh«ng cÇn hái HLR. GGSN ph¶i hái HLR khi phiªn ®­îc khëi x­íng bëi m¹ng sè liÖu bªn ngoµi. §©y lµ mét kh¶ n¨ng tuú chän vµ nhµ khai th¸c cã thÓ kh«ng chän kh¶ n¨ng nµy. Trong nhiÒu m¹ng kh¶ n¨ng nµy kh«ng ®­îc thùc hiÖn vµ MS buéc ph¶i cã mét ®Þa chØ giao thøc gãi cè ®Þnh (®Þa chØ IP). Tuy nhiªn kh«ng gian ®Þa chØ quy ®Þnh th­êng h¹n chÕ (nhÊt lµ ë phiªn b¶n Ipv4) nªn mét ®Þa chØ cè ®Þnh cho tõng MS th­êng kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc cßn ®­îc. GGSN cßn cã c¸c chøc n¨ng chÝnh nh­ sau: Cung cÊp giao diÖn gi÷a m¹ng GPRS víi c¸c m¹ng d÷ liÖu bªn ngoµi. §Þnh tuyÕn vµ truyÒn t¶i d÷ liÖu gi÷a SGSN vµ c¸c m¹ng d÷ liÖu GPRS. Qu¶n trÞ c¸c phiªn lµm viÖc GPRS, thiÕt lËp th«ng b¸o vÒ phÝa c¸c m¹ng bªn ngoµi. Cung cÊp kh¶ n¨ng chuyÓn ®æi khu«n d¹ng c¸c gãi d÷ liÖu ®­îc trao ®æi gi÷a m¹ng GPRS vµ c¸c m¹ng d÷ liÖu kh¸c. Cung cÊp d÷ liÖu phôc vô cho viÖc tÝnh c­íc, c¸c th«ng tin ®­îc thu thËp t¹i GGSN chØ liªn quan ®Õn phÇn sö dông d÷ liÖu bªn ngoµi. §iÒu khiÓn viÖc truy nhËp trªn GGSN. Ph©n hÖ tr¹m gèc BSS: PhÇn BSS cung cÊp tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ truyÒn dÉn th«ng tin phÇn v« tuyÕn cña m¹ng. Bao gåm c¸c thµnh phÇn: Khèi ®iÒu khiÓn d÷ liÖu gãi PCU (Packet Control Unit): PCU cã nhiÖm vô kÕt hîp c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn kªnh v« tuyÕn GPRS víi phÇn hÖ thèng tr¹m gèc BSS cña m¹ng GSM hiÖn t¹i, PCU ®­îc ®Æt t¹i bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc BSC vµ phôc vô BSC ®ã. PCU lµ mét phÇn tö m¹ng logic chÞu tr¸ch nhiÖm ®èi víi mét sè chøc n¨ng liªn quan ®Õn GPRS nh­: ®iÒu khiÓn truy nhËp giao diÖn v« tuyÕn, lËp biÓu gãi trªn giao diÖn v« tuyÕn, ph©n t¸ch vµ l¾p r¸p l¹i gãi. Nãi chÝnh x¸c h¬n PCU cã thÓ ®­îc ®Æt t¹i BTS, BSC, hay t¹i SGSN. Mét c¸ch logic cã thÓ coi PCU nh­ lµ mét bé phËn cña BSC vµ trªn thùc tÕ ta thÊy PCU th­êng ®­îc kÕt hîp vËt lý víi BSC. Bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc BSC: Trong m¹ng GPRS, BSC ®ãng vai trß trung t©m ph©n phèi, ®Þnh tuyÕn d÷ liÖu vµ th«ng tin b¸o hiÖu GPRS. BSC còng cung cÊp tÊt c¶ chøc n¨ng liªn quan ®Õn phÇn BSS cña m¹ng. BSC cã thÓ thiÕt lËp, gi¸m s¸t vµ huû bá kÕt nèi cña c¸c cuéc gäi chuyÓn m¹ch kªnh còng nh­ chuyÓn m¹ch gãi. BSC cßn cung cÊp c¸c chøc n¨ng vÒ chuyÓn vïng, thiÕt lËp c¸c tham sè cña c¸c tÕ bµo trong m¹ng. Tr¹m gèc BTS: BTS cung cÊp kh¶ n¨ng Ên ®Þnh c¸c kªnh vËt lý t¹i khe thêi gian cho cuéc gäi chuyÓn m¹ch trong m¹ng GSM vµ d÷ liÖu chuyÓn m¹ch gãi GPRS. BTS kÕt hîp víi PCU ®Ó thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng vÒ v« tuyÕn trong m¹ng GPRS. PhÇn chuyÓn m¹ch: Trung t©m chuyÓn m¹ch di ®éng/ Bé ®¨ng ký t¹m tró – MSC/VLR: MSC/VLR ®­îc sö dông cho viÖc ®¨ng ký vµ liªn l¹c víi thuª bao nh­ng kh«ng ®ãng vai trß g× trong viÖc ®Þnh tuyÕn d÷ liÖu GPRS. Mét MSC cã thÓ ®­îc kÕt nèi víi mét hoÆc nhiÒu SGSN tuú thuéc vµo l­u l­îng th«ng tin. Trong hÖ thèng GPRS, MSC/VLR kh«ng ®­îc dïng cho thñ tôc nhËn thùc thuª bao nh­ trong hÖ thèng GSM mµ thay vµo ®ã lµ HLR, do ®ã SGSN sÏ nhËn bé ba th«ng sè dµnh cho viÖc nhËn thùc tõ bé ®¨ng ký th­êng tró/trung t©m nhËn thùc-HLR/AUC. Bé ®¨ng ký th­êng tró/trung t©m nhËn thùc- HLR/AUC: HLR l­u tr÷ tÊt c¶ c¸c th«ng tin vÒ thuª bao GSM còng nh­ GPRS. Th«ng tin vÒ thuª bao GPRS ®­îc trao ®æi gi÷a HLR víi SGSN. Thªm vµo ®ã, HLR ®­îc sö dông trùc tiÕp cho viÖc nhËn thùc thuª bao thay cho MSC/VLR trong hÖ thèng GSM. AUC cung cÊp bé ba th«ng sè dµnh cho viÖc nhËn thùc vµ thùc hiÖn m· ho¸ ®­êng truyÒn. Thñ tôc nhËn thùc trong GPRS vµ GSM lµ nh­ nhau, chØ cã qu¸ tr×nh m· ho¸ d­êng truyÒn lµ thay ®æi so víi hÖ thèng GSM, sù thay ®æi nµy kh«ng t¸c ®éng g× ®Õn AUC, do ®ã kh«ng cÇn cËp nhËt AUC. Bé ®¨ng ký nhËn d¹ng thiÕt bÞ-EIR: EIR vÉn thùc hiÖn chøc n¨ng nh­ trong hÖ thèng GSM. EIR l­u gi÷ tÊt c¶ c¸c d÷ liÖu liªn quan ®Õn thiÕt bÞ ®Çu cuèi MS. EIR ®­îc nèi ®Õn MSC qua ®­êng b¸o hiÖu ®Ó kiÓm tra sù ®­îc phÐp cña thiÕt bÞ, mét thiÕt bÞ kh«ng ®­îc phÐp sÏ bÞ cÊm. ThiÕt bÞ ®Çu cuèi GPRS (MS): ThiÕt bÞ ®Çu cuèi GPRS cã thÓ ho¹t ®éng ®­îc ë ba chÕ ®é : ChÕ ®é 1: m¸y ®Çu cuèi di ®éng cã thÓ sö dông c¶ hai dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh vµ gãi ®ång thêi. ChÕ ®é 2: m¸y ®Çu cuèi kh«ng thÓ sö dông c¶ hai dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh vµ gãi ®ång thêi nh­ng cã thÓ sö dông hai dÞch vô nµy theo kiÓu liªn tiÕp nhau trªn c¬ së c¸c dÞch vô nµy ®­îc lùa chän tù ®éng. M¸y ®Çu cuèi di ®éng cã thÓ nhËn ®­îc nh¾n tin cho dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh trong khi ®ang truyÒn t¶i d÷ liÖu d­íi d¹ng gãi. ChÕ ®é 3: chØ cho phÐp m¸y ®Çu cuèi di ®éng sö dông mét dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh hay gãi t¹i mét thêi ®iÓm. Sù lùa chän nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng nh©n c«ng hoÆc mÆc ®Þnh. Ngoµi ba lo¹i sö dông nãi trªn, MS cßn cã mét sè ®Æc ®iÓm quan träng kh¸c. §Æc ®iÓm quan träng dÔ thÊy nhÊt lµ kh¶ n¨ng sö dông nhiÒu khe cña thiÕt bÞ, ®Æc ®iÓm nµy ¶nh h­¬ng trùc tiÕp ®Õn tèc ®é truyÒn sè liÖu. Ch¼ng h¹n mét thiÕt bÞ cã thÓ hç trî 3 khe thêi gian, trong khi ®ã thiÕt bÞ kh¸c cã thÓ chØ hç trî hai khe thêi gian. Còng cÇn l­u ý r»ng GPRS kh«ng ®èi xøng: mét MS cã thÓ cã sè c¸c khe thêi gian kh¸c nhau tõ ®­êng lªn vµ ®­êng xuèng. ThiÕt bÞ cung cÊp dÞch vô SMS-nh¾n tin ng¾n (SMS-GMSC vµ SMS-IWMSC): SMS-GMSC (Tæng ®µi di ®éng cã cæng cho dÞch vô nh¾n tin ng¾n) vµ SMS-IWMSC (Tæng ®µi di ®éng liªn m¹ng cho dÞch vô nh¾n tin ng¾n) ®­îc kÕt nèi víi SGSN qua giao diÖn Gd nh»m cung cÊp kh¶ n¨ng truyÒn t¶i c¸c b¶n tin ng¾n trªn c¸c kªnh v« tuyÕn. C¸c giao diÖn: Giao diÖn Gb: Giao diÖn gi÷a BSC vµ SGSN. Thùc chÊt lµ giao diÖn gi÷a SGSC víi PCU. §©y lµ giao diÖn trªn c¬ së chuyÓn tiÕp khung sö dông giao thøc BSS GPRS (BSSGP). Giao diÖn Gb ®­îc sö dông ®Ó chuyÓn giao b¸o hiÖu vµ c¸c th«ng tin ®iÒu khiÓn còng nh­ l­u l­îng cña ng­êi sö dông ®Õn vµ tõ SGSN. Giao diÖn Gn vµ Gp: D÷ liÖu cña ng­êi sö dông vµ b¸o hiÖu ®­îc truyÒn gi÷a c¸c GSN. Giao diÖn Gn ®­îc sö dông khi SGSN vµ GGSN ë trªn cïng mét m¹ng di ®éng PLMN, cßn giao diÖn Gp ®­îc sö dông khi SGSN vµ GGSN ë c¸c m¹ng PLMN kh¸c nhau. Giao diÖn Gi: Giao diÖn gi÷a GGSN vµ m¹ng d÷ liÖu gãi ngoµi nh­ c¸c m¹ng Internet/Intranet. Giao diÖn Gs: Giao diÖn gi÷a MSC/VLR vµ SGSN trong tr­êng hîp kÕt hîp gi÷a c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch gãi (GPRS) vµ chuyÓn m¹ch kªnh (GSM) vÝ dô nh­ viÖc cËp nhËt th«ng tin vÒ vÞ trÝ thuª bao cã thÓ kÕt hîp thµnh mét thñ tôc chung. Giao diÖn Gr: Giao diÖn gi÷a HLR vµ SGSN ®Ó chuyÓn c¸c th«ng tin vÒ hå s¬ thuª bao, ®Þa chØ SGSN hiÖn t¹i vµ c¸c ®Þa chØ PDP, vÝ dô nh­ khi SGSN th«ng b¸o cho HLR vÒ vÞ trÝ hiÖn t¹i cña tr¹m di ®éng. Khi tr¹m di ®éng ®¨ng ký víi mét SGSN míi, HLR sÏ göi c¸c th«ng tin vÒ hå s¬ thuª bao tíi SGSN míi. Giao diÖn Gc: Giao diÖn gi÷a HLR vµ GGSN. Cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó GGSN hái vÒ vÞ trÝ hiÖn t¹i vµ hå s¬ cña thuª bao ®Ó cËp nhËt cho bé ®Þnh vÞ cña GGSN. Giao diÖn Gf: Giao diÖn gi÷a bé ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR vµ SGSN ®Ó SGSN cã thÓ hái vÒ sè IMEI cña tr¹m di ®éng. Giao diÖn Gd: giao diÖn gi÷a trung t©m dÞch vô b¶n tin ng¾n SMSC vµ SGSN dïng ®Ó chuyÓn b¶n tin ng¾n cho dÞch vô b¶n tin ng¾n. 2.2.3.4. Qu¶n trÞ di ®éng GPRS: C¸c giao thøc qu¶n lý di ®éng líp 3 (L3MM) ®­îc sö dông ®Ó hç trî dÞch vô di ®éng lu©n phiªn, ®éc lËp cña thuª bao. Trong GPRS, c¸c chøc n¨ng qu¶n lý di ®éng bao trïm sù khëi t¹o dÞch vô vµ khung giao thøc d÷ liÖu gãi (PDP), còng nh­ gi¸m s¸t vÞ trÝ thuª bao. a. C¸c tr¹ng th¸i qu¶n lý di ®éng : Tån t¹i ba tr¹ng th¸i qu¶n lý di ®éng trong GPRS: Rçi, chê vµ s½n sµng (Idle, Standby, Ready). Trong tr¹ng th¸i rçi- Idle, tr¹m di ®éng cã thÓ thùc hiÖn lùa chän m¹ng PLMN, lùa chän cell GPRS. Tuy nhiªn, viÖc qu¶n lý di ®éng vµ c¸c néi dung ®Þnh tuyÕn kh«ng ®­îc kÝch ho¹t trong tr¹m di ®éng MS vµ SGSN. Tr¹m di ®éng chØ cã thÓ nhËn c¸c th«ng tin qu¶ng b¸ ®iÓm -®a ®iÓm (poin to multipoin-multicast PTM-M). Chê-Standby lµ tr¹ng th¸i mµ c¸c tr¹m di ®éng b×nh th­êng s½n sµng cho truyÒn sè liÖu, nh­ng kh«ng thùc hiÖn viÖc truyÒn. Trong tr¹ng th¸i Standby, viÖc qu¶n lý di ®éng gi÷a MS vµ SGSN ®­îc kÝch ho¹t. MS th­êng xuyªn th«ng tin cho SGSN vÒ sù thay ®æi tõ vïng ®Þnh tuyÕn nµy ®Õn mét vïng ®Þnh tuyÕn kh¸c. Vïng ®Þnh tuyÕn lµ mét tËp hîp c¸c cell ®­îc ®Þnh nghÜa bëi c¸c nhµ khai th¸c, cã thÓ tõ mét cell tíi toµn bé vïng ®Þnh vÞ. MS cã thÓ nhËn c¸c b¶n tin t×m gäi ®èi víi c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh, còng nh­ c¸c b¶n tin t×m gäi cho dÞch vô sè liÖu poin-to-poin GPRS (PTP) vµ poin-to-multipoin GPRS (PTM-G). Bªn c¹nh ®ã, MS còng cã thÓ nhËn c¸c b¶n tin qu¶ng b¸ PTM-M. Khi MS s½n sµng göi hoÆc nhËn sè liÖu (trõ PTM-M), nã ph¶i ë tr¹ng th¸i s½n sµng-Ready. ë tr¹ng th¸i nµy, viÖc nhËn d÷ liÖu cã thÓ kh«ng cÇn qua thñ tôc nh¾n tin, bëi v× m¹ng biÕt vÞ trÝ cña MS chÝnh x¸c ®Õn tõng cell. MS th­êng xuyªn b¸o tin cho SGSN khi nã di chuyÓn gi÷a c¸c cell. Tr¹ng th¸i Ready ®­îc b¶o vÖ bëi mét timer (bé ®Þnh thêi). Timer thiÕt lËp l¹i mçi khi MS nhËn hoÆc truyÒn ®i mét gãi. Khi nhËn hoÆc truyÒn xong mét gãi MS sÏ trë l¹i tr¹ng th¸i Standby. ViÖc thay ®æi tr¹ng th¸i tõ Standby sang Ready cã thÓ ®­îc khëi t¹o bëi m¹ng, sö dông thñ tôc t×m gäi. §iÒu nµy ®­îc sö dông khi cã sè liÖu ®­îc göi tíi MS. Khi MS cã sè liÖu ®Ó göi, nã cã thÓ khëi t¹o viÖc chuyÓn d÷ liÖu ngay lËp tøc vµ tr¹ng th¸i sÏ chuyÓn tù ®éng tõ Standby sang Ready. b. Thñ tôc nhËp m¹ng vµ rêi m¹ng (Attach/Detach Procedure) : Khi thuª bao GPRS muèn ph¸t hoÆc nhËn d÷ liÖu, MS sÏ thùc hiÖn viÖc nhËp m¹ng. Thao t¸c nhËp m¹ng nµy cho phÐp MS cã thÓ nhËn SMS vµ paging qua m¹ng GPRS. Sau ®ã, MS sÏ khëi t¹o mét khung giao thøc d÷ liÖu gãi (PDP Context). Sau khi ®· khëi t¹o khung giao thøc d÷ liÖu gãi, MS cã thÓ trao ®æi d÷ liÖu GPRS vµ SMS víi m¹ng GPRS. Khi MS di ®éng trong m¹ng, mét thao t¸c cËp nhËt « hoÆc cËp nhËt khu vùc ®Þnh tuyÕn SGSN sÏ ®­îc thùc hiÖn. Tr¹m di ®éng MS sau ®ã cã thÓ quyÕt ®Þnh rêi m¹ng. ViÖc rêi m¹ng còng cã thÓ x¶y ra do mét thao t¸c nµo ®ã vÒ phÝa m¹ng hoÆc do qua mét kho¶ng thêi gian nµo ®ã mµ m¹ng kh«ng t×m ®­îc vÞ trÝ tr¹m di ®éng. Thao t¸c rêi m¹ng bao gåm viÖc xo¸ khung giao thøc d÷ liÖu gãi. ViÖc xãa khung giao thøc d÷ liÖu gãi cã thÓ b¾t nguån tõ tr¹m di ®éng, tõ SGSN hoÆc tõ GGSN. Thñ tôc nhËp m¹ng (Attach): Thao t¸c nhËp m¹ng GPRS th«ng b¸o cho m¹ng biÕt sù hiÖn diÖn cña MS trªn m¹ng. Sau khi ®· thùc hiÖn thao t¸c nhËp m¹ng, MS sÏ ë tr¹ng th¸i s½n sµng vµ c¸c khung qu¶n lý di ®éng sÏ ®­îc thiÕt lËp trong MS vµ SGSN. MS sau khi nhËp m¹ng còng cã thÓ nhËn SMS qua GPRS vµ paging qua GSN. MS cßn cã thÓ khëi t¹o khung giao thøc d÷ liÖu gãi, mét thao t¸c b¾t buéc ph¶i thùc hiÖn tr­íc khi cã thÓ nhËn vµ göi d÷ liÖu GPRS. Thñ tôc nhËp m¹ng cña MS cã thÓ thuéc mét trong ba lo¹i sau: NhËp m¹ng GPRS. NhËp m¹ng IMSI. KÕt hîp nhËp m¹ng GPRS vµ nhËp m¹ng IMSI. §èi víi thuª bao sö dông ®ång thêi c¶ c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh vµ c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch gãi, cã thÓ kÕt hîp hai thñ tôc nhËp m¹ng GPRS vµ IMSI. Thñ tôc rêi m¹ng (Detach): T­¬ng øng víi viÖc nhËp m¹ng, cã ba lo¹i rêi m¹ng sau: Rêi m¹ng GPRS. Rêi m¹ng IMSI. KÕt hîp rêi m¹ng GPRS vµ rêi m¹ng IMSI. Riªng viÖc kÕt hîp rêi m¹ng GPRS vµ rêi m¹ng IMSI chØ cã thÓ b¾t ®Çu tõ tr¹m di ®éng MS. Tr¹m di ®éng MS ®· nhËp m¹ng GPRS sÏ thùc hiÖn viÖc rêi m¹ng IMSI th«ng qua SGSN vµ ®ã cã thÓ lµ kÕt hîp c¶ rêi m¹ng GPRS vµ rêi m¹ng IMSI. c. Qu¶n lý phiªn, khung giao thøc d÷ liÖu gãi (PDP Context) §Ó chuyÓn c¸c gãi d÷ liÖu tíi c¸c m¹ng d÷ liÖu gãi PDN ngoµi sau khi ®· nhËp m¹ng GPRS thµnh c«ng, MS cÇn xin cÊp mét ®Þa chØ cña m¹ng PDN vµ trong tr­êng hîp m¹ng PDN lµ m¹ng IP th× ®ã chÝnh lµ ®Þa chØ IP. §Þa chØ nµy ®­îc gäi lµ ®Þa chØ giao thøc d÷ liÖu gãi PDP. Víi mçi phiªn lµm viÖc, khung giao thøc d÷ liÖu gãi PDP Context sÏ ®­îc t¹o ra ®Ó m« t¶ c¸c ®Æc tÝnh cña phiªn lµm viÖc ®ã. PDP Context bao gåm lo¹i PDP (vÝ dô IPv4) vµ ®Þa chØ PDP ®­îc g¸n cho MS, chÊt l­îng dÞch vô QoS yªu cÇu vµ ®Þa chØ GGSN phôc vô cho viÖc truy nhËp m¹ng PDP. PDP Context ®­îc l­u tr÷ t¹i MS, SGSN vµ GGSN. Víi mét PDP Context ®· ®­îc khëi t¹o, MS ®­îc coi nh­ lµ “nh×n thÊy” ®èi víi c¸c m¹ng PDP bªn ngoµi vµ cã thÓ göi vµ nhËn c¸c gãi d÷ liÖu. ViÖc kÕt hîp gi÷a 2 ®Þa chØ PDP vµ OMSI cho phÐp GGSN truyÒn c¸c gãi d÷ liÖu gi÷a m¹ng d÷ liÖu gãi PDP vµ MS. T¹i cïng mét thêi ®iÓm, mét thuª bao di ®éng cã thÓ sö dông ®ång thêi nhiÒu PDP Context. ViÖc g¸n ®Þa chØ PDP cã thÓ thùc hiÖn tÜnh hoÆc ®éng. §èi víi ph­¬ng ph¸p g¸n ®Þa chØ tÜnh, m¹ng PLMN sÏ g¸n mét ®Þa chØ PDP vÜnh viÔn cho thuª bao. Víi ph­¬ng thøc g¸n ®Þa chØ PDP ®éng, viÖc g¸n ®Þa chØ cho thuª bao sÏ dùa trªn viÖc khëi t¹o PDP Context. §Þa chØ PDP cã thÓ ®­îc g¸n bëi m¹ng PLMN gèc cña thuª bao (®Þa chØ PDP ®éng cña m¹ng PLMN th­êng tró) hoÆc do nhµ khai th¸c cña m¹ng t¹m tró (®Þa chØ PDP ®éng cña m¹ng PLMN t¹m tró). NÕu nh­ sö dông viÖc g¸n ®Þa chØ PDP ®éng, GGSN sÏ thùc hiÖn viÖc Ên ®Þnh vµ khëi t¹o/ xo¸ ®Þa chØ PDP. d. Qu¶n lý vÞ trÝ : Chøc n¨ng chÝnh cña viÖc qu¶n lý vÞ trÝ lµ l­u tr÷ th«ng tin vÒ vÞ trÝ hiÖn t¹i cña thuª bao ®Ó c¸c gãi d÷ liÖu ®Õn cã thÓ ®­îc ®Þnh tuyÕn tíi MS. §Ó thùc hiÖn chøc n¨ng nµy, MS th­êng xuyªn göi b¶n tin cËp nhËt vÞ trÝ thuª bao tíi SGSN hiÖn hµnh. NÕu nh­ MS kh«ng göi th«ng tin vÒ vÞ trÝ mét c¸ch th­êng xuyªn, vÞ trÝ cña nã sÏ kh«ng ®­îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c, do ®ã ph¶i dïng kªnh t×m paging trªn mçi gãi d÷ liÖu down-link vµ v× vËy g©y ra trÔ. Nãi c¸ch kh¸c, nÕu nh­ viÖc cËp nhËt vÞ trÝ diÔn ra th­êng xuyªn, vÞ trÝ cña tr¹m di ®éng trªn m¹ng sÏ ®­îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c vµ do ®ã c¸c gãi d÷ liÖu sÏ ®­îc chuyÓn ®i mµ kh«ng bÞ trÔ do paging. Tuy nhiªn, dung l­îng v« tuyÕn vµ c«ng suÊt pin up-link cña m¸y ®Çu cuèi ®­îc sö dông rÊt nhiÒu cho viÖc qu¶n lý di ®éng cña MS. V× vËy, cÇn ph¶i c©n ®èi gi÷a hai ph­¬ng ph¸p göi th«ng tin cËp nhËt vÞ trÝ liªn hoÆc kh«ng liªn tôc. Khi m¸y di ®éng di chuyÓn vµo « míi hay vïng ®Þnh tuyÕn míi, hÖ thèng ph¶i: CËp nhËt « (Cell Update). CËp nhËt vïng ®Þnh tuyÕn (RA Update). CËp nhËt vïng dÞnh tuyÕn vµ vïng ®Þnh vÞ kÕt hîp (RA/LA Update). Khi mét thuª bao GPRS chuyÓn ®éng, vÞ trÝ cña nã ph¶i ®­îc m¹ng x¸c ®Þnh. Khi ë tr¹ng th¸i s½n sµng, MS th«ng b¸o vÞ trÝ cña nã cho SGSN mçi khi nã ®Õn mét cell míi. TÊt c¶ c¸c th«ng tin uplink vµ c¸c b¶n tin b¸o hiÖu ®Òu ®­îc sö dông nh­ th«ng tin th«ng b¸o vÞ trÝ cell. Tuy nhiªn, khi MS chuyÓn ®Õn mét vïng ®Þnh tuyÕn míi, nã cÇn ph¶i thùc hiÖn thñ tôc cËp nhËt vÞ trÝ ®Þnh tuyÕn. Th«ng tin vÒ vïng ®Þnh tuyÕn khi nµy sÏ ®­îc SGSN ghi nhËn. Thñ tôc nµy lµ b¾t buéc ®èi víi MS ë tr¹ng th¸i s½n sµng vµ tr¹ng th¸i chê. NÕu SGSN ®ang phôc vô kh«ng ph¶i lµ SGSN tr­íc ®ã, c¸c th«ng tin vÞ trÝ vµ PDP sÏ ®­îc chuyÓn tõ SGSN cò sang SGSN míi. §ång thêi GGSN còng ®­îc th«ng b¸o vÒ SGSN míi vµ th«ng tin vÞ trÝ còng ®­îc ghi nhËn ë HLR. HLR sÏ yªu cÇu SGSN cò xo¸ th«ng tin vÞ trÝ cña MS. Th«ng tin vÞ trÝ vña MSC/VLR còng ph¶i cËp nhËt nÕu MS thùc hiÖn IMSI attach. 2.2.3.5. C¸c khÝa c¹nh dÞch vô trong GPRS : Sau ®©y lµ mét sè øng dông ®­îc nhiÒu nhµ khai th¸c cung cÊp cho kh¸ch hµng: Truy cËp m¹ng néi bé Intranet: email/fax, truy nhËp c¬ së d÷ liÖu c«ng céng, c¬ së d÷ liÖu c¸ nh©n: §èi t­îng kh¸ch hµng lµ c¸c c¬ quan, tæ chøc hoÆc doanh nghiÖp. Kh¸ch hµng sö dông dÞch cã thÓ truy nhËp vÒ m¹ng néi bé WAN/LAN ®Ó trao ®æi th«ng tin tõ m¸y ®Çu cuèi di ®éng. Gi÷a m¹ng néi bé cña kh¸ch hµng WAN/LAN sÏ cã ®­êng kÕt nèi trùc tiÕp hoÆc qua m¹ng Internet tíi hÖ thèng GPRS (GGSN). Truy nhËp Internet (tr×nh duyÖt Web, tin tøc, th­¬ng m¹i ®iÖn tö, email): t­¬ng tù nh­ WAP, kh¸ch hµng cã thÓ truy nhËp Web qua GPRS víi giao thøc WML. Nh¾n tin ®a ph­¬ng tiÖn (MMS): trao ®æi tin nh¾n b»ng h×nh ¶nh, ©m thanh... Trß chuyÖn (Chat). C¸c dÞch vô gi¶i trÝ: Game, Horoscope. Th«ng tin, ®Þnh vÞ v.v. 2.2.4 Giai ®o¹n EDGE : Mét kü thuËt ®iÒu chÕ míi cã thÓ ¸p dông t¹i giao diÖn v« tuyÕn lµ 8-PSK sao cho mét ký tù cã thÓ mang mét tæ hîp 3 bit th«ng tin vµ do vËy tèc ®é bit sÏ ®­îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ. Khi kü thuËt nµy ®­îc kÕt hîp v¬Ý c¸c kü thuËt m· ho¸ kªnh phøc t¹p, ng­êi ta cã thÓ ®¹t ®­îc tèc ®é d÷ liÖu 48 Kbps so víi 9,6 Kbps cho mét kªnh ë GSM truyÒn thèng vµ trong tr­êng hîp nµy mét bit th«ng tin chÝnh lµ mét ký tù t¹i giao diÖn v« tuyÕn. Kü thuËt lµm t¨ng tèc ®é d÷ liÖu trªn ®­îc gäi lµ EDGE ( Enhance Data Rates for Global/ GSM Evolution). Sù ph¸t triÓn cña EDGE chia lµm hai giai ®o¹n: EDGE giai ®o¹n 1 ®­îc coi lµ E-GPRS (Enhanced GPRS). Còng nh­ vËy BSS ®æi thµnh E-RAN (m¹ng truy nhËp v« tuyÕn EDGE). Giai ®o¹n 1 EDGE x¸c ®Þnh c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ vµ m· ho¸ kªnh nh»m ®¹t ®­îc tèc ®é m· ho¸ d÷ liÖu lªn ®Õn 384 Kbps cho l­u l­îng chuyÓn m¹ch gãi d­íi c¸c ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh. Gi¶ thiÕt ë ®©y lµ mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi khi cã 8 khe thêi gian cña giao diÖn Um sÏ cho mét ®­êng kÕt nèi tèc ®é 8* 48 Kbps=384 Kbps. Ngoµi ra thiÕt bÞ ®Çu cuèi EDGE ph¶i ë gÇn BTS ®Ó sö dông tèc ®é m· ho¸ kªnh cao h¬n. EDGE giai ®o¹n 2 cã tªn th­¬ng m¹i lµ E-HSCSD vµ nh»m ®¹t ®­îc tèc ®é truyÒn d÷ liÖu trªn cho c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh. Môc tiªu chÝnh cña EDGE lµ t¨ng c­êng kh¶ n¨ng truyÒn sè liÖu cña m¹ng GSM/GPRS. Nãi mét c¸ch kh¸c, môc tiªu nµy lµ nÐn nhiÒu bit h¬n trong mét gi©y ë sãng mang cã cïng ®é réng b¨ng tÇn 200 KHz vµ 8 khe thêi gian. Tr­íc hÕt ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy ng­êi ta chuyÓn tõ s¬ ®å ®iÒu chÕ GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying: kho¸ chuyÓn pha Gauss cùc tiÓu) ë GSM sang s¬ ®å ®iÒu chÕ 8-PSK. Nhê chuyÓn ®æi nµy mµ vÒ mÆt lý thuyÕt EDGE cã thÓ hç trî tèc ®é tíi 384 kbps. Râ rµng lµ EDGE tiÕn bé h¬n nhiÒu so víi GPRS, tuy nhiªn nã vÉn ch­a ®¹t ®Õn yªu cÇu dung l­îng cña thÕ hÖ thø ba thùc sù (hç trî ®Õn dung l­îng 2 Mbps). Nh­ vËy cã thÓ coi EDGE lµ thÕ hÖ 2,5 G. VÒ cÊu tróc m¹ng EDGE cã kiÕn tróc m¹ng c¬ b¶n gièng nh­ kiÕn tróc m¹ng GPRS. C¸c phÇn tö m¹ng, c¸c giao thøc, c¸c giao diÖn vµ c¸c thñ tôc ®Òu rÊt gièng nhau. TÊt nhiªn còng cã mét sè ®iÓm kh¸c nh­ng kh«ng ®¸ng kÓ. §iÓm kh¸c nhau tr­íc tiªn lµ sù t¨ng c­êng cña giao diÖn v« tuyÕn ë EDGE. Víi cïng mét d¶i tÇn, ®Ó truyÒn ®­îc tèc ®é cao h¬n ta ph¶i dïng c¸c kü thuËt ®iÒu chÕ ®Ó t¨ng hiÖu xuÊt b¨ng th«ng. HiÖu xuÊt b¨ng th«ng lµ sè bit truyÒn ®­îc trong mét gi©y trªn 1 Hz b¨ng th«ng. §èi víi v« tuyÕn, theo Nyquist b¨ng th«ng truyÒn dÉn cÇn thiÕt phô thuéc vµo ph­¬ng thøc ®iÒu chÕ vµ tèc ®é truyÒn theo c«ng thøc sau: B = Vbaud (1+a) (Hz) Trong ®ã: B : B¨ng th«ng truyÒn dÉn (Hz). Vbaud : 1/T (baud) lµ tèc ®é truyÒn dÉn. T: lµ ®é dµi bit cña tÝn hiÖu ®­a lªn ®iÒu chÕ (s). a: lµ hÖ sè ®Æc tr­ng cho ®é dèc cña ®Æc tuyÕn truyÒn dÉn cña bé läc (bé läc lý t­ëng a = 0). Ngoµi ra quan hÖ gi÷a tèc ®é ®iÒu chÕ vµ tèc ®é bit lµ: Vbaud =Vbit/log2M Víi Vbit lµ tèc ®é bit (bit/s), Vbit = 1/Tb, Tb lµ ®é dµi cña mét bit (s). M lµ sè tr¹ng th¸i ®iÒu chÕ. Do ®ã hiÖu suÊt b¨ng th«ng ®­îc tÝnh nh­ sau: h = Vbit/B = Vbaud. log2M/ Vbaud. (1+a) (bit/s/Hz). h = log2M/ (1+a) (bit/s/Hz). Ta thÊy hiÖu suÊt b¨ng th«ng phô thuéc vµo M (sè møc cña tÝn hiÖu), vËy ®Ó t¨ng h th× ph¶i t¨ng sè møc cña cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ hay ta nhãm nhiÒu bit thµnh mét baud. DÞch vô GPRS ®· kÕt hîp c¸c khe thêi gian, t¹o ra tèc ®é cao h¬n so víi tèc ®é truyÒn sè liÖu ®­îc cung cÊp bëi c¸c dÞch vô sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh cña GSM. Tuy nhiªn kü thuËt nµy vÉn dùa vµo kü thuËt ®iÒu chÕ 0,3 GMSK nguyªn thñy nh­ ë GSM, do ®ã lµm h¹n chÕ tèc ®é truyÒn. §iÒu chÕ 0,3 GMSK lµ bé ®iÒu chÕ cã bé läc b¨ng th«ng víi ®é réng b¨ng ë 3 dB b»ng 81,25 Khz. ë GSM tèc ®é ký hiÖu lµ 270,833 Ksps, trong ®ã mçi ký hiÖu thÓ hiÖn mét bit, v× thÕ tèc ®é nµy còng b»ng 270,833 Kbps ®­îc mang ë sãng mang cã ®é réng b¨ng lµ 200 KHz nªn hiÖu suÊt b¨ng th«ng trong tr­êng hîp nµy lµ 1,35 bit/s/Hz. Môc ®Ýnh cña EDGE lµ t¨ng hiÖu suÊt b¨ng th«ng ®Ó cã thÓ nÐn ®­îc nhiÒu bit h¬n trong ®é réng b¨ng 200 KHz. §iÒu chÕ 8- PSK cho phÐp thùc hiÖn môc ®Ých nµy. ë ®iÒu chÕ 8 –PSK mçi nhãm 3 bit sÏ ®­îc ®­a vµo bé ®iÒu chÕ pha, ®Ó sau ®ã ®­a ra d·y chu tr×nh h×nh sin cã pha thay ®æi tuú thuéc nhãm bit vµo. 3 bit sÏ cho ra 8 pha kh¸c nhau. ë ®©y dßng bit vµo ®­îc chia lµm 3 tr­íc khi ®iÒu chÕ sãng mang. Nh­ vËy mçi ký hiÖu lµ 3 bit vµ ®­îc truyÒn ë mét trong sè 8 tr¹ng th¸i pha sau ®©y cña sãng mang: 450, 900, 1350, 1800, 2250, 2700, vµ 3150. V× mçi ký hiÖu chøa 3 bit nªn nÕu coi r»ng tèc ®é ký hiÖu b»ng ®é réng b¨ng tÇn 200 KHz, th× EDGE cã thÓ hç trî tèc ®é bit lªn ®Õn: 200 x 3 = 600 Kbps vµ hiÖu suÊt sö dông b¨ng tÇn trong tr­êng hîp nµy sÏ lµ 3 bit/s/Hz, gÊp h¬n hai lÇn so víi hiÖu suÊt sö dông b¨ng th«ng ë GSM. TÊt nhiªn ta kh«ng thÓ nhËn ®­îc sù t¨ng hiÖu suÊt lín sö dông b¨ng tÇn nh­ vËy. So s¸nh GMSK trong GSM vµ 8- PSK trong EDGE: VÒ hiÖu suÊt c«ng suÊt: Pbit: c«ng suÊt bit d÷ liÖu. Pbaud: c«ng suÊt mÉu (nhiÒu bit/baud). Pbaud: M/2(M-1).Pbit Víi GMSK trong GSM: M =2. Do ®ã : Pbaud = 2/2(2-1). Pbit. Þ Pbaud =Pbit. Víi 8- PSK trong EDGE: M = 8 møc nªn: Pbaud = 8/2(8-1). Pbit. Þ Pbaud = 4/7 Pbit. VÒ tØ sè sãng mang trªn nhiÔu C/N (Carrier/ Noise) : Víi GMSK trong GSM ®Ó ®¹t BER = 10-6 th× C/N = 10 dB. Víi 8 – PSK trong EDGE C/N = 24,13 dB víi cïng BER =10-6. VËy cïng víi viÖc n©ng cao hiÖu suÊt b¨ng th«ng víi tr¶ gi¸ lµ ph¶i t¨ng tû sè sãng mang trªn nhiÔu C/N. NhËn xÐt: Ta thÊy biªn ®é cña tÝn hiÖu GSM lµ h»ng sè cßn biªn ®é cña tÝn hiÖu EDGE lµ thay ®æi theo thêi gian. Do ®ã trong EDGE viÖc thiÕt kÕ c¸c bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu rÊt phøc t¹p. HiÖu suÊt c«ng suÊt cña ®iÒu chÕ 8 – PSK chØ b»ng 4/7 cña ®iÒu chÕ GMSK. Do ®ã c«ng suÊt ph¸t cña m¸y thu ph¸t EDGE ph¶i lín gÊp ®«i so víi GSM. §iÒu nµy sÏ ¶nh h­ëng lín ®Õn chÕ t¹o thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ c¸c tr¹m thu ph¸t c«ng suÊt nhá nh­ Micro BTS, Pico BTS. §Ó kh¾c phôc khã kh¨n vÒ c«ng suÊt cña m¸y ®Çu cuèi ng­êi ta ®­a ra gi¶i ph¸p: M¸y ®Çu cuèi ë ®­êng lªn sÏ ph¸t tÝn hiÖu sö dông ®iÒu chÕ GMSK cßn tr¹m thu ph¸t gèc BTS ë ®­êng xuèng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ 8- PSK. V× phÇn lín c¸c øng dông tèc ®é cao ®Òu n»m ë ®­êng xuèng (nh­ truy cËp internet, øng dông dÞch vô ®a ph­¬ng tiÖn) gi¶i ph¸p nµy nh»m h¹n chÕ tÝnh phøc t¹p cho m¸y ®Çu cuèi. Ngoµi viÖc ph¶i t¨ng thªm gi¸ thµnh do ph¶i s¶n xuÊt thiÕt bÞ sö dông ®iÒu chÕ 8- PSK ta còng gÆp trë ng¹i lµ 8- PSK nh¹y c¶m víi t¹p ©m h¬n so víi 0,3 GMSK. V× ë 8- PSK c¸c tr¹ng th¸i pha kh¸ gÇn nhau nªn mét l­îng t¹p ©m nhá so víi 0,3 GMSK lµ cã thÓ dÉn ®Õn thay ®æi vÞ trÝ cña tr¹ng th¸i pha vµ dÉn ®Õn xuÊt hiÖn lçi. HiÖu qu¶ trùc tiÕp cña vÊn ®Ò nµy lµ nÕu mét BTS hç trî c¶ ®iÒu chÕ 8- PSK vµ 0,3 GMSK vµ cã cïng c«ng suÊt ph¸t cho c¶ hai lo¹i ®iÒu chÕ, vïng phñ sãng ®èi víi 8- PSK sÏ hÑp h¬n ®èi víi 0,3 GMSK. ChÝnh v× lý do nµy mµ c¸c tiªu chuÈn ®Ò ra cho EDGE ph¶i cho phÐp thay ®æi c¶ s¬ ®å m· ho¸ lÉn ®iÒu chÕ khi thay ®æi ®iÒu kiÖn truyÒn sãng. Nh­ vËy nÕu ng­êi sö dông di chuyÓn ®Õn biªn «, hËu qu¶ gi¶m tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m sÏ lµm cho m¹ng ph¶i gi¶m th«ng l­îng cña ng­êi sö dông hoÆc b»ng c¸ch thay ®æi s¬ ®å m· ho¸ kªnh ®Ó ph¸t hiÖn vµ söa ®­îc nhiÒu lçi h¬n hoÆc thay ®æi s¬ ®å ®iÒu chÕ ®Õn GMSK. Khi nµy ®iÒu kiÖn duy nhÊt mµ ng­êi sö dông nhËn thÊy lµ th«ng l­îng gi¶m. MÆt h¹n chÕ cña EDGE lµ vÉn dùa vµo chuyÓn m¹ch kªnh vµ chuyÓn m¹ch gãi vµ h¹n chÕ tèc ®é 384 Kbps nªn sÏ khã kh¨n trong viÖc øng dông c¸c dÞch vô ®ßi hái viÖc chuyÓn m¹ch linh ®éng h¬n vµ tèc ®é truyÒn d÷ liÖu lín h¬n (kho¶ng 2Mbps) trong t­¬ng lai. Khi Êy buéc ph¶i sö dông chuÈn di ®éng thÕ hÖ 3 nh­ W-CDMA ch¼ng h¹n. §øng trªn quan ®iÓm ph¸t triÓn m¹ng nãi chung th× EDGE cã c¶ ­u ®iÓm vµ nh­îc ®iÓm. ¦u ®iÓm chÝnh cña c«ng nghÖ nµy lµ cã thÓ ®¹t ®­îc tèc ®é truyÒn d÷ liÖu gÇn nh­ t­¬ng ®­¬ng víi nh­ cÇu phñ sãng ë vïng ®« thÞ cña c«ng nghÖ UMTS. Nh­îc ®iÓm lµ tèc ®é d÷ liÖu nµy khã ®¹t ®­îc cho toµn bé c¸c thuª bao trªn toµn cell phñ sãng. NÕu yªu cÇu cho toµn bé mét vïng víi c«ng nghÖ EDGE th× ch¾c ch¾n sè l­îng cell phñ sãng trong vïng nµy sÏ ph¶i t¨ng lªn ®¸ng k._.uyÕn ë giao diÖn v« tuyÕn. Mçi vËt mang cã mét sè nhËn d¹ng riªng ®Ó sö dông trong b¸o hiÖu gi÷a UE vµ m¹ng lâi. M¹ng lâi ph¸t yªu cÇu thiÕt lËp RAB th«ng qua b¶n tin yªu cÇu Ên ®Þnh RAB cña RANAP. Dùa vµo th«ng tin trong b¶n tin Ên ®Þnh RAB mµ RNC cã thÓ thiÕt lËp mét vËt mang v« tuyÕn míi cho UE sö dông hoÆc sÏ cÊu h×nh l¹i vËt mang ®ang tån t¹i. RNC sö dông hoÆc b¶n tin thiÕt lËp vËt mang v« tuyÕn hoÆc cÊu h×nh l¹i vËt mang v« tuyÕn ®Ó h­íng dÉn UE sö dông c¸c sãng mang míi hay lËp l¹i cÊu h×nh. UE tr¶ lêi b»ng b¶n tin hoµn thµnh thiÕt lËp vËt mang v« tuyÕn hoÆc b¶n tin hoµn thµnh cÊu h×nh l¹i vËt mang v« tuyÕn. Sau ®ã, RNC göi ®Õn MSC b¶n tin hoµn thµnh Ên ®Þnh RAB. Khi nµy, tån t¹i mét ®­êng vËt mang tõ UE ®Õn MSC. PhÇn cßn l¹i cña thñ tôc thiÕt lËp cuéc gäi gÇn gièng nh­ trong GSM. Nã liªn quan ®Õn c¸c b¶n tin b¸o chu«ng (Alerting), kÕt nèi vµ kh¼ng ®Þnh kÕt nèi ®­îc truyÒn ë b¸o hiÖu truyÒn trùc tiÕp. CÇn ph¶i chó ý r»ng, dÞch vô tiÕng vÉn lµ dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh. MÆc dï, th«ng tin tho¹i ®­îc ®ãng gãi ®Ó truyÒn qua giao diÖn v« tuyÕn vµ v× nã còng ®­îc ®ãng gãi ®Ó truyÒn qua giao diÖn Iub vµ Iu nªn cÇn thiÕt lËp mét vËt mang riªng trong thêi gian cã cuéc gäi thËm chÝ c¶ khi ph¸t kh«ng liªn tôc ®­îc tÝch cùc vµ c¸c gãi tho¹i ®ang kh«ng ®­îc ph¸t. 3.7.So s¸nh, ®¸nh gi¸ W-CDMA vµ CDMA2000 : 3.7.1.§iÓm gièng nhau : VÒ c¬ b¶n UTRA vµ cdma2000 ®Òu ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cung cÊp c¸c dÞch vô cã tèc ®é truyÒn kh¸c nhau, lªn tíi 2Mbps tho¶ m·n yªu cÇu cña IMT-2000 cho m«i tr­êng ho¹t ®éng trong nhµ vµ ngoµi trêi. 3.7.2.Nh÷ng kh¸c biÖt chÝnh : C¸c kh¸c biÖt chÝnh vÒ kü thuËt gi÷a hai c«ng nghÖ W-CDMA vµ cdma2000 ®­îc cho trong b¶ng sau: Thuéc tÝnh cdma2000 W-CDMA M¹ng lâi Tèc ®é chip §ång bé PS §é dµi khung Tuú chän ®a sãng mang Bé m· tho¹i PhÇn mµo ®Çu ANSI - 41 3,6864Mcps cã 20 vµ 5ms cã M· ho¸ tèc ®é kh¶ biÕn cao cÊp (EVRC) ThÊp (v× dïng chung kªnh m· hoa tiªu) GSM MAP 3,84Mcps Kh«ng/ nh­ng lµ tuú chän 10ms Kh«ng, tr¶i phæ trùc tiÕp §a tèc ®é thÝch nghi (AMR) Cao (v× kh«ng dïng chung kªnh m· hoa tiªu) VÒ ®ång bé, WCDMA dïng dÞ bé ë chÕ ®é FDD, cßn ë chÕ ®é TDD c¸c tr¹m gèc ®­îc ph©n cÊp ®ång bé ® nÕu kh«ng cÇn roaming toµn cÇu th× kh«ng cÇn ®ång bé lµ tõ hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS (Global Positioning System). §iÒu nµy phÇn nµo t¹o cho hÖ thèng cã tÝnh ®éc lËp h¬n. Trong khi cdma 2000 b¾t buéc cÇn GPS ®Ó ®ång bé. VÒ tÝnh t­¬ng thÝch ng­îc víi m¹ng lâi 2G, W-CDMA ®­îc x©y dùng trªn c¬ së b¸o hiÖu m¹ng lâi GSM-MAP cßn cdma2000 trªn c¬ së IS-41 (m¹ng lâi cña IS-95 CDMA). Nh­ vËy, nhiÒu kh¶ n¨ng UTRA ®­îc chän bëi c¸c nhµ khai th¸c GSM, trong khi nhµ khai th¸c CDMA IS-95 chän cdma 2000. 3.7.3.Chó ý vÒ b¨ng tÇn : W-CDMA cã phæ trong phÇn b¨ng tÇn cña IMT-2000. Tuy nhiªn ë Ch©u ¢u vµ NhËt ®· cã hÖ thèng DECT vµ PHS chiÕm mét phÇn nhá phæ tÇn. PhÇn phæ tÇn cßn l¹i ®­îc sö dông cho W-CDMA víi b¨ng th«ng chuÈn sãng mang lµ 5MHz. cdma 2000 ë Mü tÇn sè cho 3G theo WRC' 92 ®· ®­îc ph©n chia hÕt cho dÞch vô PCS. Do ®ã cdma ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cã thÓ ho¹t ®éng chung víi IS -95 CDMA víi b¨ng th«ng c¬ së 1,25MHz. §Ó cung cÊp dÞch vô tèc ®é cao, cdma2000 ghÐp 3 kªnh 1,25MHz (CDMA ®a sãng mang) hoÆc còng cã thÓ tr¶i phæ trùc tiÕp trªn b¨ng th«ng 3,75MHz (1,25MHz x 3). 3.7.4.Nh÷ng ph¸t triÓn tiÕp : Tèc ®é chÝp cña UTRA ban ®Çu lµ 4,096Mcps ®· ®­îc thèng nhÊt gi¶m xuèng 3,84Mcps gÇn víi tèc ®é chÝp cña cdma2000 cho phÐp dÔ dµng chÕ t¹o m¸y ®Çu cuèi 2 chÕ ®é h¬n. Ng­êi ta cßn tiÕp tôc chuÈn ho¸ ®Ó W-CDMA vµ cdma 2000 ë pha tiÕo theo cã thÓ t­¬ng thÝch ng­îc víi c¶ hai lo¹i m¹ng lâi GSM-MAP vµ IS-41. Nh­ vËy viÖc chän UTRA hay cdma 2000 phô thuéc chÝnh vµo môc tiªu roaming toµn cÇu víi thÞ tr­êng lín h¬n vµ gi¶i ph¸p lµm cÊu tróc ®Çu cuèi còng nh­ m¹ng lâi ®¬n gi¶n h¬n. Tãm l¹i, cã thÓ nãi r»ng kh«ng thÓ kh¼ng ®Þnh c«ng nghÖ nµo ­u viÖt h¬n. Tuy nhiªn, tuú thuéc vµo h¹ tÇng s½n cã mµ viÖc dïng cdma 2000 hay W-CDMA sÏ thuËn lîi h¬n. MÆc dï c¸c tæ chøc chuÈn ho¸ vÉn tiÕp tôc cè g¾ng ®¹t ®­îc kh¶ n¨ng ®Êu nèi linh ho¹t gi÷a c¸c m¹ng lâi kh¸c nhau, W-CDMA vÉn thuËn lîi h¬n ®èi víi c¸c nhµ khai th¸c GSM hiÖn cã víi giao thøc m¹ng lâi GSM-MAP. Ng­îc l¹i, cdma2000 thuËn tiÖn cho viÖc n©ng cÊp tõ hÖ thèng cdma One (CDMA IS-95) hiÖn cã víi giao thøc m¹ng lâi ANSI-41. CHƯƠNG IV : NHẬN THỰC, CẤP PHÉP VÀ TÍNH CƯỚC TRONG MẠNG ALL_IP 4.1.KiÕn tróc m¹ng All-IP: Hinh 4.1:KiÕn tróc m¹ng 3GPP Release 5 Trong kiÕn tróc nµy toµn bé c¸c l­u l­îng trong m¹ng sÏ lµ l­u l­îng IP. LÊy vÝ dô mét cuéc gäi tõ thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña m¹ng tíi m¹ng PSTN th× nã ph¶i chuyÓn qua m¹ng 3G theo d¹ng gãi vµ tõ GGSN cuéc gäi VoIP sÏ ®­îc ®Þnh tuyÕn qua IMS cã c¸c chøc n¨ng chuyÓn ®æi ®Ó tíi PSTN. Vïng IMS (IP Multimedia Subsystem) ®­îc x©y dùng trªn c¬ së giao thøc khëi ®Çu phiªn (SIP:Session Initiation Protocol) ë c«ng nghÖ VoIP vµ giao thøc DIAMETER. KiÕn tróc IMS cho phÐp xö lý tiÕng vµ gãi mét c¸ch thèng nhÊt trªn ®­êng truyÒn tõ UE ®Õn n¬i nhËn . ë ®©y xÈy ra sù hoµ nhËp hoµn toµn gi÷a tiÕng vµ sè liÖu , v× thÕ tiÕng chØ lµ mét d¹ng sè liÖu cã c¸c yªu cÇu QoS riªng . Sù hoµ nhËp nµy cho phÐp ph¸t triÓn nhiÒu dÞch vô tiªn tiÕn míi . Ngoµi ra viÖc sö dông SIP cho phÐp thùc hiÖn phÇn lín ®iÒu khiÓn dÞch vô ë UE chø kh«ng ph¶i ë m¹ng nhê vËy cã thÓ dÔ dµng h¬n trong viÖc kh¸ch hµng ho¸ c¸c dÞch vô ®Ó ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu ®a d¹ng dÞch vô cña thuª bao. H×nh 4.2:KiÕn tróc IMS trong mét Nutshell * IMS lµ mét lÜnh vùc míi cho dÞch vô IP trong ph©n hÖ gãi. * C¬ së c«ng nghÖ IP gåm c¸c nodes chÝnh sau: -SCSCF (Serving Call Session Controll Function) -ICSCF (Interrogating Call Session Controll Function) -PCSCF (Proxy Call Session Controll Function) -MRF (Media Resource Function) -MGCF (Media Gateway Controll Function) H×nh 4.3: KiÕn tróc cña HSS -BGCF (Breakout Gateway Controll Function) HSS : Home Subscriber Server 4.2.C¸c giao thøc sö dông trong kiÕn tróc AAA: 4.2.1.Giao thøc RADIUS: Giao thøc RADIUS cho phÐp sö dông mét m¸y chñ bªn ngoài ®Ó AAA cã thÓ truy nhËp và nhËn c¸c ®¸p øng. Giao thøc RADIUS dùa trªn m« h×nh client/server. Mét NAS ch¼ng h¹n m¸y chñ truy cËp Cisco AS5200 ho¹t ®éng nh­ là mét client cña RADIUS. Client chuyÓn th«ng tin ng­êi dïng cho mét m¸y chñ RADIUS ®­îc chØ ®Þnh và sau ®ã làm viÖc hái ®¸p. C¬ së d÷ liÖu RADIUS cã thÓ gåm hàng ngh×n th«ng tin cña ng­êi dïng cho viÖc b¶o mËt, truy cËp m¹ng, và b¶n ghi thanh to¸n, còng nh­ d÷ liÖu liªn quan ®Õn kÕt nèi kh¸c. H×nh 4.4:Mèi liªn hÖ AAA Client ®Õn m¸y chñ RADIUS §­îc thùc thi bëi mét sè nhà cung cÊp c¸c m¸y chñ truy cËp m¹ng, RADIUS t¨ng c­êng hç trî kh¸ch hàng mét c¸ch réng r·i, bao gåm ISPs. Cisco hç trî viÖc thùc thi mét sè m¸y chñ RADIUS ch¼ng h¹n nh­ là truy cËp ®Þa chØ (Access Registrar: AR) và m¸y chñ ®iÒu khiÓn truy cËp (Access Control Server :ACS). Giao thøc RADIUS mang th«ng tin nhËn thùc, cÊp phÐp và cÊu h×nh gi÷a NAS và m¸y chñ nhËn thùc RADIUS. Nh÷ng yªu cÇu và ®¸p øng ®­îc mang bëi giao thøc RADIUS ®­îc gäi lµ thuéc tÝnh cña RADIUS. C¸c thuéc tÝnh này cã thÓ là tªn ng­êi dïng, lo¹i dÞch vô … C¸c thuéc tÝnh này cung cÊp th«ng tin cÇn cho m¸y chñ RADIUS ®Ó x¸c thùc c¸c ng­êi dïng vµ ®Ó t¹o c¸c dÞch vô m¹ng ®· nhËn thùc cho chóng. Giao thøc RADIUS còng mang th«ng tin tÝnh c­íc gi÷a mét NAS và mét m¸y chñ tÝnh c­íc RADIUS. 4.2.2.Giao thøc DIAMETER : DIAMETER là mét khung c¶nh míi trong IETF cho m¸y chñ AAA thÕ hÖ sau. C¸c yªu cÇu cho DIAMETER ®­îc x¸c ®Þnh bëi Mobile IP ROAMOPS (c¸c ho¹t ®éng di chuyÓn) nhãm làm viÖc TR45.6, còng bëi c¸c c«ng nghÖ míi kh¸c mà cã mét nhu cÇu ®Ó cung cÊp nhËn thùc hoÆc cÊp phÐp tíi c¸c tài nguyªn m¹ng hoÆc ®Ó tÝnh c­íc cho ®¬n thanh to¸n cña viÖc sö dông tài nguyªn nh­ tho¹i ch¼ng h¹n. Giao thøc DIAMETER cung cÊp khung c¶nh cho mobile-IP, NASREQ, và ROAMOPS. Giao thøc DIAMETER kh«ng chó t©m vµo c¸c thiÕu sãt trong m« h×nh RADIUS. DIAMETER kh«ng sö dông cïng mét ®¬n vÞ d÷ liÖu víi giao thøc RADIUS, nh­ng nã l¹i lïi vÒ t­¬ng thÝch víi RADIUS t¹o ra sù dÔ dàng cho sù di tró. Sù kh¸c nhau chÝnh gi÷a DIAMETER và RADIUS là DIAMETER cho phÐp c¸c peers trao ®æi mét lo¹t c¸c b¶n tin. Dùa trªn DIAMETER RFC: “Kh¸i niÖm c¬ b¶n ë phÝa sau DIAMETER là ph¶i cung cÊp mét giao thøc c¬ së mà cã thÓ ®­îc më réng nh»m môc ®Ých cung cÊp nh÷ng dÞch vô AAA cho c¸c c«ng nghÖ truy cËp míi. Hiện nay, giao thøc chØ quan t©m ®Õn viÖc truy cËp Internet, c¶ hai trong PPP truyền thèng còng nh­ trong tài kho¶n m« h×nh ROAMOPS và Mobile IP”. DIAMETER hiÖn nay kh«ng ®­îc hç trî trong phÇn mÒm Cisco IOS. 4.2.3.So s¸nh RADIUS vµ DIAMETER : Sự kh¸c nhau gi÷a RADIUS và DIAMETER: Giao thøc DIAMETER t­¬ng thÝch víi RADIUS. DIAMETER là mét giao thøc AAA thÕ hÖ sau và v­ît qua c¸c sù thiÕu sãt RADIUS nh­ sau: §Æc ®iÓm Sù thiÕu sãt cña RADIUS Sù c¶i tiÕn cña DIAMETER H¹n chÕ cña thuéc tÝnh d÷ liÖu ChØ 1 byte ®· gi÷ cho ®é dài cña mét tr­êng d÷ liÖu (max 255) trong phÇn tiªu ®Ò thuéc tÝnh cña nã Gi÷ 2 bytes cho ®é dài cña nã cho mét tr­êng d÷ liÖu (max 16535) ThuËt to¸n truyÒn kh«ng hiÖu suÊt ChØ 1 byte là tr­êng nhËn d¹ng cho viÖc truyÒn l¹i. Giíi h¹n con sè này cña c¸c yªu cÇu cã thÓ ch­a quyÕt ®Þnh (max 255) Gi÷ 4 bytes cho môc ®Ých này (max 2^32) Kh«ng cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn luång tíi c¸c m¸y chñ Ho¹t ®éng trªn toàn UDP và kh«ng cã l­îc ®å chuÈn cho ®iÒu chØnh luång UDP L­îc ®å ®iÒu chØnh luång cña c¸c gãi UDP (Windowing scheme) Bản tin Ack End-to-end Client chê mét ®¸p øng thµnh c«ng hay thÊt b¹i sau mét yªu cÇu, nh­ng kh«ng biÕt là m¸y chñ cã nhËn ®­îc yªu cÇu hay kh«ng Client chê mét ®¸p øng thµnh c«ng hay thÊt b¹i hoÆc mét Ack cña yªu cÇu ®· nhËn bëi m¸y chñ Lo¹i bá c¸c gãi tin Gãi tin mà kh«ng chøa th«ng tin mong chê, hoÆc cã lçi là lo¹i bá. §©y cã thÓ làm cho client ho¹t ®éng nh­ là nÕu m¸y chñ kh«ng làm viÖc bëi v× nã kh«ng nhËn ®­îc mét ®¸p øng nào c¶. Sau ®ã nã sÏ cè g¾ng göi c¸c gãi tin tíi mét m¸y chñ thø cÊp M¸y chñ th«ng b¸o vÊn ®Ò client b»ng c¸ch göi mét b¶n tin error B¶o mËt hop by hop ChØ hç trî b¶o mËt hop by hop, mçi hop cã thÓ thay ®æi th«ng tin rÊt dÔ mà kh«ng thÓ ®­îc ghi dÊu vÕt gèc cña nã Hç trî b¶o mËt end-to-end mà ®¶m b¶o r»ng th«ng tin kh«ng bÞ thay ®æi mà kh«ng cã chó thÝch Kh«ng hç trî cho c¸c c©u lÖnh cña ng­êi dïng cô thÓ Hç trî c¸c thuéc tÝnh cô thÓ cña nhà cung cÊp nh­ng kh«ng hç trî c©u lÖnh cô thÓ cña nhà cung cÊp Hç trî m· lÖnh cô thÓ cña nhà cung cÊp 4.3.C¸c gi¶i ph¸p thùc hiÖn AAA: 4.3.1.Sö dông AAA truyÒn thèng : H×nh 4.3 cho thÊy viÖc sö dông ®Çu tiªn cña AAA: NhËn thùc và duy tr× b¶n ghi tÝnh c­íc cho mét ng­êi dïng quay sè theo kiÓu ®iÓm-tíi-®iÓm (PPP). Trong viÖc thùc thi này, th× mét ng­êi dïng quay sè mét sè ®iÖn tho¹i øng víi mét cæng trªn NAS t¹i m¹ng d÷ liÖu. Khi ID ng­êi dïng và mËt khÈu ®­îc ®Þnh d¹ng, th× m¸y chñ nh×n mét c¸ch néi h¹t t¹i c¬ së d÷ liÖu NAS hoÆc t¹o mét truy vÊn tíi mét m¸y chñ RADIUS ®· cÊu h×nh tr­íc ®Ó x¸c ®Þnh cho phÐp hay tõ chèi truy cËp vào m¹ng. NÕu ng­êi dïng ®­îc cÊp phÐp, th× m¸y chñ RADIUS göi mét cÊu h×nh hoÆc cÆp AV tíi NAS. H×nh 4.5:Thùc hiÖn AAA truyÒn thèng 4.3.2.Sö dông Mobile IP: Cã ba thành phÇn trong Mobile Ipv6, Mobiel Node (MN), Home Agent (HA) và Correspondent Node (CN), nh­ng kh«ng cã Foreign Agent (FA) trong kiÕn tróc này. Trong Mobile Ipv6, quy t¾c cña FA lµ thay thÕ cho bé ®Þnh tuyÕn. Khi MN m¹ng ngoài, th× MN sÏ ®­îc g¸n mét ®Þa chØ COA lÊy tõ c¸c th«ng tin qu¶ng b¸ bé ®Þnh tuyÕn, tù ®éng cÊu h×nh ®Þa chØ kh«ng cã tr¹ng th¸i hoÆc ®­îc quy ®Þnh bëi m¸y chñ DHCP, tù ®éng cÊu h×nh ®Þa chØ ®Çy ®ñ tr¹ng th¸i. [15][16][17][18]. 4.3.2.1.Ho¹t ®éng cña Mobile IPv6: ViÖc ®¨ng ký Home Agent: Khi mét MN khëi ®éng l¹i hoÆc t¹o mét liªn kÕt míi , nã sÏ t×m ra mét bé ®Þnh tuyÕn mÆc ®Þnh míi b»ng viÖc nhËn mét gi¸ trÞ ®øng tr­íc ®Þa chØ IP. Bé ®Þnh tuyÕn ®ang göi gi¸ trÞ ®øng tr­íc IP sÏ ®­îc cài ®Æt vào trong bé ®Þnh tuyÕn mÆc ®Þnh. MN sÏ nhËn mét ®Þa chØ IP míi b»ng c¸ch cÊu h×nh ®Çy ®ñ tr¹ng th¸i hoÆc kh«ng cã tr¹ng th¸i và ®Þa chØ míi nh­ là COA cña nã. Sau ®ã MN nhËn mét ®Þa chØ míi, nã sÏ ®¨ng ký COA cña nã víi HA trong liªn kÕt nhà. Khi HA nhËn gãi ®¨ng ký, cËp nhËt, nã sÏ làm míi l¹i phÇn ®Öm cña nã và göi mét gãi ACK cho MN. Sau ®ã, tÊt c¶ c¸c gãi tin cã ®Þa chØ COA này sÏ ®­îc göi cho MN trªn ®­êng liªn kÕt hiÖn t¹i. §Þnh tuyÕn tam gi¸c: Sau viÖc ®¨ng ký HA, khi CN muèn göi mét gãi tin cho MN. Nã sÏ göi mét gãi tin mang ®Þa chØ nhà MN. Khi HA ®· nhËn ®­îc gãi tin tõ CN th× nã ph¸t qu¶ng b¸ ®Ó kiÓm tra r»ng MN cã tån t¹i trong ®­êng link nhà hay kh«ng. NÕu MN tån t¹i trong link nhà, th× HA sÏ chuyÓn tiÕp gãi tin tíi MN hoÆc nã sÏ kiÓm tra bé ®Öm ®Ó t×m kiÕm COA cña MN. Mçi gãi tin ®· nhËn sÏ göi cho COA cña MN b»ng ®­êng hÇm ®­îc ®ãng gãi bëi IPv6. MN nhËn gãi tin tõ CN nã sÏ göi vÒ cho ®Þa chØ IP cña CN mà ®· ®Þa chØ trªn gãi tin. Gãi tin mà göi tr¶ vÒ sÏ kh«ng chuyÓn tiÕp bëi HA, nã sÏ ®­îc göi trùc tiÕp. V× vËy nÕu gãi tin xa CN hoÆc MN, th× c¸c gãi tin ®­îc ®Þnh tuyÕn tõ CN cho tíi HA, tõ HA tíi MN, tõ MN tíi CN. L­u l­îng ®Þnh tuyÕn này ®­îc gäi là §Þnh tuyÕn tam gi¸c. Sù tèi ­u tuyÕn ®­êng: §Ó tr¸nh viÖc ®Þnh tuyÕn tam gi¸c MN sÏ göi gãi tin cËp nhËt tíi nh÷ng CN. Sau khi nhËn gãi cËp nhËt CN cã thÓ làm míi l¹i phÇn ®Öm cËp nhËt cña nã. V× vËy nã cã thÓ göi gãi tin cho MN b»ng COA kh«ng cÇn chuyÓn tiÕp bëi HA. Qu¶n lý sù liªn kÕt: Khi mét MN ®· cÊu h×nh mét COA míi nh­ là COA s¬ cÊp cña nã, th× MN sÏ ®¨ng ký COA míi t¹i HA cña nã và CN. §Ó ch¾c ch¾n r»ng tÊt c¶ c¸c nót ®· nhËn gãi tin víi th«ng tin cña COA míi, th× nã göi gãi tin cËp nhËt liªn kÕt víi mét bit cña Ack mà muèn nhËn Ack liªn kÕt tõ c¸c nót ®ã. Cho ®Õn khi nhËn Ack liªn kÕt th× MN sÏ tiÕp tôc göi gãi tin cËp nhËt liªn kÕt. NÕu MN ®ã ®· nhËn gãi tin göi bëi CN vµ ®­îc chuyÓn tiÕp bëi HA, MN sÏ trùc tiÕp göi gãi cËp nhËt liªn kÕt tíi CN vµ cho phÐp CN cã thÓ göi gãi tin tíi MN trùc tiÕp.Tr­íc khi phÇn ®Öm liªn kÕt cho MN giíi h¹n , th× CN sÏ göi mét yªu cÇu liªn kÕt tíi MN và ®Ó làm t­¬i phÇn ®Öm liªn kÕt cña nã. Víi viÖc nhËn yªu cÇu liªn kÕt th× MN cã thÓ tr¶ lêi mét cËp nhËt liªn kÕt. Việc dò hoạt động: Khi MN ở xa một liên kết nhà, nó cần chọn một bộ định tuyến như là bộ định tuyến mặc định của nó và đã cấu hình một COA mới bởi bộ định tuyến này. Nếu MN không dò việc quảng bá của bộ định tuyến đối với một thời gian xác định nào đó, thì nó thừa nhận rằng bộ định tuyến không thể truy cập đến và quyết định chuyển tới một bộ định tuyến mới. Khi MN nhận một quảng bá của bộ định tuyến mới, thì nó gửi một cập nhật liên kết tới HA của nó và CN, giống như nó chuyển tới một liên kết khác và quảng bá COA mới của nó. 4.3.2.2.TiÖn Ých của Mobile IPv6: . MN đã gán một địa chỉ chung và ít nhất một COA. Trong Mobile IPv4 không đủ địa chỉ chung nhưng trong Mobile IPv6 thì có đủ địa chỉ IP chung dành cho việc gán địa chỉ. . Mobile IPv6 có thể sử dụng IPSec cho tất cả các yêu cầu về bảo mật, như việc nhận thực, bảo vệ tính cước và chống sự ăn cắp thông tin. . Việc tối ưu tuyến đường là một phần nhỏ của Mobile IPv6 để giảm băng thông sử dụng cho định tuyến tam giác. . Mobile IPv6 không cần cả DHCP và FA để cấu hình COA, MN có thể được gán bởi cấu hình tự động địa chỉ không trạng thái và kỹ thuật tìm ra neighbor. 4.3.2.3. AAA cho Mobile IP: Các clients đang sử dụng Mobile IP cần có các tính năng nhất định từ các dịch vụ AAA để bổ sung cho các yêu cầu đã được phân biệt trong kết nối với chức năng AAA cơ bản và những gì cần cho kết nối IP. Chúng ta coi MN như là một client và chú ý tới tác nhân ngoài (trong mobile IPv6). Đối với ứng dụng cho Mobile IP, mẫu thông thường được minh họa trên hình 4.4 [19][20] Đối với mobile IP, các máy chủ AAA và AAAH có các công việc chung như sau: . Cho phép nhận thực hoặc nhận thực lại đối với việc đăng ký mobile IP. . Cấp phép MN (mỗi khi nhận dạng của nó được tạo ra) để sử dụng ít nhất tài nguyên cho chức năng của mobile IP cộng thêm cả các dịch vụ khác đã yêu cầu bởi MN. . Khởi tạo tính cước cho việc sử dụng dịch vụ . Sử dụng các mở rộng giao thức AAA nhất định nào đó bao gồm cả bản tin đăng ký mobile IP như là một phần của dãy đăng ký mà khởi tạo được điều khiển bởi các máy chủ AAA. 4.3.3.ViÖc thùc thi AAA víi mobile IPv6 dùa trªn WLAN: 4.3.3.1. KiÕn tróc hÖ thèng: Khi người dùng di động đang sử dụng thiết bị cầm tay và di chuyển trong mạng WLAN, hệ thống quản lý mạng sẽ kiểm tra để cho phép hoặc không cho phép người dùng di động sử dụng tài nguyên Internet. Trong cấu trúc, chúng ta đã thêm giao thức AAA trong môi trường mobile IPv6 để thực hiện vài trò như là bộ điều khiển. Hình 4.5 cho thấy về kiến trúc thử nghiệm. Chúng ta biết rằng kiến trúc RADIUS đang sử dụng mô hình client server, vì vậy nên có một NAS trong mạng nhà và một máy phục vụ trong mạng ngoài. Nhưng RADIUS chỉ hỗ trợ IPv4 hiện tại, chỉ IPv4 mới có thể được dùng giữa máy chủ RADIUS và NAS/máy phục vụ cho việc liên kết. Như miêu tả trước đây, chúng ta cần một NAS trong môi trường IPv4, vì vậy chúng ta kết hợp NAS và HA như là một cấu trúc ngăn xếp song song. Khi các clients đã gửi yêu cầu cho NAS mà muốn máy chủ RADIUS kiểm tra tính hiệu lực nhận dạng của người dùng, và cho phép hay không cho phép sử dụng dịch vụ bằng bản tin trả lời từ máy chủ RADIUS. Vai trò của NAS sẽ được thay thế bởi máy phục vụ trong miền ngoài. Nếu nhà cung cấp muốn xử lý tính cước cho người dùng, thì nó có thể tính toán thời gian đăng nhập và ra khỏi (logout) bằng việc đọc dữ liệu đăng nhập từ máy chủ RADIUS. Từ [19] và [20] thì AAA đang thực hiện vài trò để giúp AAAH giảm bớt tải của việc nhận thực. Nhưng trong cấu trúc, chúng ta thừa nhận rằng tất cả các thành phần trong môi trường IPv6 đang cung cấp một số ngăn xếp song song như đã miêu tả từ trước. Mặc dù, có một số vấn đề trong kết nối giữa AAAL và AAAH nơi mà các gói tin IPv4 đi qua môi trường IPv6. Chúng ta có thể vượt qua vấn đề này bằng việc sử dụng NAT-PT trong định lý [21] và sau đó các gói IPv4 có thể đi qua môi trường IPv6 rất dễ. Nhưng khi chúng ta đang cố gắng để thực thi kỹ thuật này, thì hệ thống đã xẩy ra một số sự không ổn định. Có lẽ là nó xẩy ra do việc phần cứng phần mềm không tương thích, giống như khi chúng ta lập mô hình cấu trúc IPv6. Vì thế từ nay chúng ta sử dụng AAAL để thay thế vài trò của AAAH, nó có nghĩa là AAAL sẽ không chuyển tiếp gói tin tới AAAH mà từ máy phục vụ . AAAH và AAAL sẽ xử lý độc lập. Sau đó trong phần 4.3.3.2 sẽ không có bản tin đang gửi giữa AAAH và AAAL. Vì vậy, chúng ta phải cập nhật dữ liệu về người dùng tại cùng thời điểm trong AAAH và AAAL. H×nh 4.7:CÊu tróc giao thøc AAA kÕt hîp vµ Mobile IPv6 trong m¹ng WLAN 4.3.3.2. Luång b¶n tin (message flows): H×nh 4.8:Luång b¶n tin trong hÖ thèng nµy Sau khi MN đã nhận được thông tin quảng bá từ bộ định tuyến, nó muốn sử dụng tài nguyên trên Internet, thì phải gửi bản tin yêu cầu đăng ký tới NAS/HA. Khi NAS/HA đã nhận bản tin yêu cầu đăng ký từ MN, nó sẽ gửi bản tin xác thực tới AAAH. AAAH sẽ kiểm tra tên và mật khẩu người dùng của MN. Nếu cả tên và mật khẩu người dùng là đúng, thì nó sẽ gửi bản tin xác thực cho NAS/HA. Nếu tên và mật khẩu người dùng là sai, thì nó sẽ từ chối bản tin tới NAS/HA. NAS/HA đã nhận bản tin từ AAAH, nó sẽ gửi bản tin trả lời đăng ký tới MN để cho phép hoặc không cho phép MN sử dụng tài nguyên trên Internet dựa trên bản tin trả lời truy cập. Khi MN di chuyển tới miền ngoài và nhận quản bá từ bộ định tuyến. Nó sẽ gửi yều cầu đăng ký tới máy phục vụ. Máy phục vụ sẽ chuyển tiếp bản tin tới máy chủ AAA để kiểm tra nhận dạng của người dùng. Sau khi máy chủ AAA kiểm tra nhận dạng của người dùng, nó sẽ gửi kết quả bản tin tới HA. HA sẽ gửi bản tin trả lời đăng ký tới AAA server phụ thuộc vào kết quả của bản tin AAA. Sau khi nhận bản tin từ HA, máy chủ AAA sẽ chuyển tiếp kết quả tới máy phục vụ. Máy phục vụ sẽ gửi bản tin trả lời đăng ký tới MN. 4.4.Qu¶n lý AAA trªn internet cho m¹ng 3G vµ kh«ng d©y: 4.4.1.Giíi thiÖu: Hai hướng phát triển chính trong thị trường viễn thông là: Internet và sự di động. Internet có nghĩa đơn giản về cung cấp dữ liệu hiệu quả trong khi sự không di chuyển mà có thể truy cập đến mọi nơi. Sự phổ biến của các thiết bị di động tăng lên dựa trên công nghệ mà cho phép người dùng kết nối thiết bị của họ tới miền nhà và tăng cường khả năng truy cập đầy đủ tới Internet. Thông thường, các nhà cung cấp Internet, cung cấp truy cập mạng hoặc các dịch vụ Internet là khác nhau và có thể làm việc tương tác để cung cấp các dịch vụ không dây tới người dùng. Khái niệm AAA xuất hiện một cách cần thiết như một đáp ứng tới vấn đề này. Trong IETF, kiến trúc của việc nhận thực, cấp phép và tính cước AAA được định rõ và chuẩn hóa [22], [23] và [24]. Thông thường, một miền đã duyệt qua có thể không có thông tin đầy đủ để nhận thực một người dùng mà phải liên lạc với miền nhà để lưu thông tin của người dùng. Thông qua vấn đề này, sự kết hợp bảo mật đã được tạo ra giữa nhà và các nhà cung cấp và phải có sự liên hệ theo một cách nào đó trong việc nhận thực người dùng, việc cấp phép , yêu cầu các dịch vụ và tính cước cho việc sử dụng. Để được nhận thực trên Internet, thì một client cần phải đưa ra một yêu cầu tới máy chủ AAA đang sử dụng một giao thức AAA như là Radius [25] hoặc Diameter [26].Để rõ hơn, thì người dùng phải đưa ra nhận dạng truy cập mạng NAI có dạng là user@ realm. Phần thứ nhất nhận dạng NAI người dùng trong khi phần thứ hai liên quan đến thông tin miền nhà. Phần địa hạt sẽ được dùng bởi miền ngoài để định tuyến yêu cầu nhận thức tới đích của nó. Trong một mạng 3G UMTS thì một thuê bao di động cần phải đưa ra nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI) để được nhận dạng. IMSI cũng như các thông tin khác được đặt bên trong modul nhận dạng thuê bao toàn cầu (USIM) là một dạng thẻ thông minh. Bằng cách nhét một thẻ USIM trong đầu cuối UMTS, thì thuê bao có thể khởi tạo cuộc gọi và nhận cuộc gọi cũng như các dịch vụ đã thuê bao. 4.4.2.Khai b¸o vÊn ®Ò: Công nghệ WLAN có tốc độ cao trong việc truyền dữ liệu và có sự bổ sung khác của các mạng Cellular trong các điểm nóng hot spots. Một thuê bao GRPS hoặc UTMS tăng cường truy cập tới Internet ở một nơi công cộng như ở sân bay hoặc khách sạn thì sẽ nhận được một kết nối dễ dàng để truy cập tới các dịch vụ Internet. Các yêu cầu chính có thể phải đối mặt trong một trường hỗn tạp là phải nhận thực một người dùng GPRS/UMTS khi đang truy cập một mạng WLAN và trên mạng khác để định tuyến thông tin thanh toán liên quan tới việc sử dụng các dịch vụ nội hạt giữa WLAN và mạng tế bào. Một vấn đề nữa cần phải nói đến là cách quản lý việc nhận thực của các dịch vụ khi một người dùng đang di chuyển giữa WLAN và mạng 3G. Trong số yêu cầu đã phân biệt trên, thì chỉ có việc nhận thực và cấp phép hoạt động cũng như quá trình di chuyển sẽ được xử lý tại đây. Như đối với việc tính cước, một cách để đạt được nó có thể được tìm thấy trong [27]. 4.4.3.KÕ ho¹ch gi¶i ph¸p: Giải pháp gồm có việc giới thiệu IMSI như là một phần của NAI trong giai đoạn xác thực WLAN. Máy chủ AAA yêu cầu nhận thực đã được gửi đến, sẽ điều khiển định tuyến yêu cầu tới mạng tế bao. Cuối cùng là một cơ sở hạ tầng IP đang cung cấp các dịch vụ đa phương tiện tới các người dùng truy cập mạng thông qua các công nghệ WLAN hoặc 3G. Cơ sở hạ tầng AAA có các tính năng sau đây: · Nó cho rằng nhà cung cấp mạng và nhà cung cấp dịch vụ là khác nhau mà đây là trường hợp tổng quát trong thế giới thực. Ví dụ về các nhà cung cấp dịch vụ hàng cafe. · Chỉ một máy chủ AAA được sử dụng trong cơ sở hạ tầng này để xác thực các người dùng WLAN và các thuê bao 3G. Đối với truy cập WLAN, thì chuẩn IEEE 802.1x được dùng cho việc nhận thực và cấp phép người dùng cuối. Giao thức này là dựa trên EAP. Trong 3G, kỹ thuật nhận thực UMTS AKA được dùng cho việc cấp phép truy cập mạng. AKA được dùng trong EAP mà cho phép sử dụng của kỹ thuật xác thực 3G trong ngữ cảnh của công nghệ WLAN và IEEE 802.1x. · Từ khi truy cập có thể thông qua mạng WLAN hoặc mạng 3G để sử dụng NAI và IMSI . Xác nhận truy cập trong trường hợp này có dạng user@realm mà thuộc tính user liên quan tới IMSI như đã phân biệt trong [28]. Máy chủ AAA nội hạt cần để nhận ra IMSI trong khi đi qua NAI và chuyển tiếp yêu cầu tới đúng đích · Các dịch vụ đa phương tiện đã yêu cầu được điều khiển thông qua SIP. Để truy cập tới các dịch vụ đó thì người dùng cần phải được nhận thực tới Proxy SIP nội hạt qua HTTP Digest hoặc kỹ thuật nhận thực nào khác · Cơ sở hạ tầng phát triển cũng nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ không dây khi người dùng di chuyển từ một mạng nọ sang mạng kia. Trong môi trương hỗ tạp, thì mối quan hệ giữa các máy chủ AAA trong nhà và các miền ngoài là cần thiết. 4.4.3.1. M« h×nh miÒn duy nhÊt: H×nh 4.9:CÊu tróc AAA Volute Mô hình miền duy nhất là trường hợp liên quan tới nhận thực một người dùng đối với cơ sở hạ tầng AAA của Evolote mà không cần di chuyển tới mạng khác. Kiến trúc đáp ứng được miêu tả trên hình 4.9 dưới đây: Nói một cách ngắn gọn là sử dụng kiến trúc AAA Evolute, một người dùng vào mạng khách và đưa ra nhận dạng của mình đang sử dụng các kỹ thuật AAA đã hỗ trợ. Dựa trên các thông tin nhận dạng của người dùng, mạng có thể xác định mạng nhà của người dùng và liên lạc với mạng nhà thông qua cơ sở hạ tầng AAA. Trong trường hợp mạng nhà đang sử dụng các giao thức AAA khác mạng ngoài thì sau đó một gateway được cung cấp để biên dịch giữa hai giao thức. Như đã miêu tả trên hình 4.7, một người sử dụng mong muốn truy cập các dịch vụ đã cung cấp bởi mạng ngoài và cho nhà cung cấp nhận dạng địa chỉ mạng của nó (NAI). Nhận dạng này được chuyển tới từ máy chủ AAA. · Nếu NAI chứa một IMSI, thì sau đó yêu cầu truy cập được chuyển tiếp tới một gateway mà biên dịch yêu cầu AAA vào trong giao thức AAA 3G tương đương. Gateway này có thể được cấu hình trước hoặc có thể được tìm kiếm tự động thông qua dịch vụ môi giới. o. Yêu cầu truy cập sau đó được chuyển tiếp trên tín hiệu SS7 tới một mạng 3G khác (mạng nhà của người dùng). o. Sự trả lời yêu cầu được chuyển tiếp trở về người dùng trên toàn gateway. · Trong trường hợp NAI không bao gồm IMSI thì máy chủ AAA sẽ cố gắng để liên lạc với mạng nhà của người dùng như đã nhận dạng bởi NAI trên cơ sở hạ tầng AAA, 4.4.3.2. M« h×nh di chuyển: Chúng ta giả thiết rằng người dùng cuối cùng đã tăng cường truy cập tới mạng Internet thông qua cơ sở hạ tầng AAA của Evolute và mong muốn chuyển tới một mạng khác nữa. Dựa trên miền nhà của người dùng, thì có hai trường hợp xảy ra: người dùng có thể liên lạc với một người điều hành 3G hoặc có thể có một thoả thuận với ISP(Internet Service Provider). a. Viễn cảnh người dùng 3G: Trong viễn cảnh này, một thuê bao 3G vào mạng WLAN. Để nhận thực và cấp phép người dùng, thì HLR của nhà cung cấp tại nhà 3G cần được liên hệ. Viễn cảnh này là như hình 4.10 sau đây: · Người dùng khởi động thiết bị di động của họ và liên hệ AP(Access Point) sử dụng chuẩn 802.1x · AP liên hệ với máy chủ AAA · Máy chủ AAA kiểm tra nhà cung cấp tại nhà của người dùng và liên hệ với máy chủ AAA của nhà cung cấp. Trong khi nhà cung cấp tại nhà là nhà cung cấp 3G, thì nó cung cấp chỉ một gateway HLR/AAA · Gateway AAA/HLR liên hệ với HLR để nhận thực người dùng · Xác thực dữ liệu đi qua tất cả đường quay lại AP · Trong trường hợp thủ tục AAA thành công, thì người dùng nhận IP truy cập và được gán một tác nhân nhà tự động DHA · Trong trường hợp người dùng muốn dùng SIP dựa trên các dịch vụ, thì người đó cần phải xác thực với proxy SIP nội hạt và lần lượt liên hệ với máy chủ AAA , những liên hệ với máy chủ AAA của nhà cung cấp tại nhà trong như là xác thực truy cập IP. (chú ý rằng nhà cung cấp tại nhà SIP và nhà cung cấp tại nhà mạng có thể là khác nhau, hình 4.8(bên trái) cho rằng chúng giống nhau) H×nh 4.10:Thuª bao 3G trong m¹ng WLAN(tr¸i) vµ ng­êi sö dông di chuyÓn ®Õn m¹ng 3G(ph¶i) Bước tiếp theo, xem hình 4.10 (bên phải), người dùng di chuyển tới mạng 3G. Ở đây, một lần nữa người dùng cần phải xác thực bản thân của họ (chúng ta giả thiết rằng không có mối quan hệ trực tiếp giữa nhà cung cấp không dây trước và nhà cung cấp 3G này) · Người dùng liên lạc với máy chủ AAA, ví dụ: VLR của mạng 3G đang sử dụng công nghệ xác thực nội hạt (AKA UMTS) · VLR liên hệ HLR · Người dùng cũng cần để thông báo cho DHR về vị trí mới của nó (địa chỉ IP) để tất cả các luồng đã bắt đầu sẽ vẫn chạy mà không bị tắt. · Luồng mới sẽ được bắt đầu địa chỉ mới để khi tất cả luồng đã khởi tạo mà thông qua DHR sẽ kết thúc liên kết tại DHR và có thể được xóa. b. Viễn cảnh người sử dụng ISP Một người dùng ISP là người có một ISP như là nhà cung cấp tại nhà của anh ta (ISP có thể là một nhà cung cấp mạng, một nhà cung cấp ứng dụng như là yahoo). Trên hình 4.11 (bên trái), người dùng bắt đầu thiết bị di động của anh ta trong mạng WLAN · Người dùng liên hệ bộ định tuyến truy cập đang sử dụng công nghệ xác thực nội hạt (802.1x) · Điểm truy nhập liên lạc với máy chủ AAA · Máy chủ AAA kiểm tra nhà cung cấp tại nhà của người dùng và liên lạc máy chủ AAA của nhà cung cấp ứng dụng · Máy chủ AAA gửi dữ liệu nhận thực đi qua tất cả các đường quay trở về AP · Trong trường hợp thủ tục AAA thành công người dùng có sự truy cập IP và được gán một tác nhân nhà tự động · Trong trường hợp người dùng muốn dùng các dịch vụ SIP, thì anh ta cần phải xác thực với proxy SIP nội hạt mà nó liên hệ với máy chủ AAA, mà liên hệ với máy chủ AAA của nhà cung cấp tại nhà trên cùng một đường như xác thực truy cập IP (chú ý rằng nhà cung cấp tại nhà SIP và nhà cung cấp tại nhà IP có thể là khác nhau, hình 4.11 (bên trái) cho rằng chúng giống nhau) H×nh 4.11:Sö dông ISP trong m¹ng WLAN(tr¸i) vµ sö dông ISP trong m¹ng 3G Trên hình 4.11 (phải) người dùng di chuyển tới một mạng 3G · Người dùng liên hệ với máy chủ AAA, ví dụ: VLR, của mạng 3G đang sử dụng công nghệ xác thực (AKA UMTS) · VLR liên hệ với HLR của nhà cung cấp tại nhà (ở đây nó là HLR/AAA gateway), mà liên hệ với máy chủ AAA của ISP · Người dùng cũng cần thông báo cho DHR về vị trí mới của nó (địa chỉ IP) để làm cho tất cả luồng đã bắt đầu sẽ vẫn hoạt động mà không bị tắt. Luồng mới sẽ được bắt đầu với địa chỉ mới để làm cho khi tất cả luồng đã khởi tạo thông qua DHR được kết thúc, liên kết tại DHR có thể được xóa. Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu ._.