Công nghệ mạng riêng ảo di động và khả năng ứng dụng cho mạng di đông GSM và CDMA

Chia sẻ: Linh Như | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

MVPN không chỉ mới ở Việt Nam mà còn mới ở thế giói nhưng phát triển của nơ trong tương lai là tất yếu, Tuy nhiên MVPN còn đang trong giai đoạn nghiên cứu và hoàn thiện và chưa có triển khai áp dụng thực tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ mạng riêng ảo di động và khả năng ứng dụng cho mạng di đông GSM và CDMA

B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C BÁCH KHOA HÀ N I LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C CÔNG NGH M NG RIÊNG O DI ð NG VÀ KH NĂNG NG D NG CHO M NG DI ð NG GSM VÀ CDMA NGÀNH: CÔNG NGH THÔNG TIN MÃ S : NGUY N NG C THÀNH Ngư i hư ng d n khoa h c: GS.TS. NGUY N THÚC H I HÀ N I 2006
i M cl c Thu t ng và ch vi t t t ...................................................................... iii L i nói ñ u.............................................................................................vi Chương 1 T ng quan các h th ng thông tin di ñ ng..............................1 1.1 S li u chuy n m ch gói trong CDMA2000 .....................................4 1.1.1 Ki n trúc h th ng s li u gói CDMA2000 ........................................................... 5 1.1.2 Thi t b ñ u cu i di ñ ng MS (Mobile station) ...................................................... 8 1.1.3 Các m c di ñ ng c a CDMA2000 ........................................................................ 9 1.1.4 AAA(Authentication, Authorization and Accounting) di ñ ng CDMA2000 ........ 11 1.2 S li u chuy n m ch gói trong GSM và UMTS: GPRS và mi n UMTS PS .............................................................................................13 1.2.1 Các ph n t GPRS .............................................................................................. 13 1.2.2 Các ph n t UMTS ............................................................................................. 15 1.2.3 Các kh năng d ch v c a GPRS và mi n UMTS PS .......................................... 17 1.2.4 ð u cu i cho GPRS và mi n UMTS PS .............................................................. 17 1.3 K t lu n ..........................................................................................18 Chương 2 Cơ s n n t ng MVPN .........................................................19 2.1 ð nh nghĩa VPN..............................................................................19 2.2 Các kh i cơ b n c a VPN ...............................................................19 2.3 Phân lo i công ngh VPN ...............................................................23 2.4 VPN trong môi trư ng s li u gói vô tuy n di ñ ng........................27 2.5 K t lu n ..........................................................................................31 Chương 3 Gi i pháp VPN trên CDMA2000 .........................................32 3.1 Truy nh p m ng s li u riêng CDMA2000 .....................................32 3.2 IP ñơn gi n......................................................................................33 3.2.1 Ki n trúc VPN d a trên IP ñơn gi n.................................................................... 34 3.2.2 K ch b n VPN d a trên IP ñơn gi n .................................................................... 36 3.3 VPN d a trên MIP ..........................................................................37 3.3.1 Phương pháp HA VPN công c ng....................................................................... 38 3.3.2 HA VPN riêng ................................................................................................ 41 3.4 C p phát HA trong m ng CDMA2000............................................43 3.4.1 M i quan h gi a c p phát HA và PDSN ............................................................ 43 3.4.2 C p phát HA ñ ng .............................................................................................. 46 3.5 Qu n lý ñ a ch IP trong CDMA2000..............................................48 3.5.1 n ñ nh ñ a ch VPN c a IP ñơn gi n.................................................................. 49 3.5.2 n ñ nh ñ a ch VPN c a MIP............................................................................. 50 3.6 Xác th c, y quy n và k toán cho d ch v MVPN.........................50 3.6.1 Ki n trúc AAA trong CDMA2000 ...................................................................... 51 3.6.2 Môi gi i AAA trong CDMA2000 ....................................................................... 52 3.6.3 Nhìn t phía MIP VPN ....................................................................................... 53 3.6.4 Nhìn t phía VPN IP ñơn gi n ............................................................................ 54 3.7 K ch b n tri n khai..........................................................................55
ii Chương 4 Gi i pháp VPN trên GSM/GPRS và UMTS .........................58 4.1 Các gi i pháp công ngh s li u gói................................................58 4.2 D ch v truy c p m ng ki u IP PDP................................................61 4.3 D ch v truy c p m ng ki u PPP PDP.............................................67 4.4 Các th a thu n m c d ch v (Service Level Agreements) ...............72 4.5 Tính cư c........................................................................................74 4.6 Chuy n m ng (Roaming) ................................................................75 4.7 K ch b n tri n khai MVPN..............................................................78 Chương 5 Th trư ng và kh năng tri n khai MVPN ............................82 5.1 Th trư ng MVPN...........................................................................82 5.2 Mô hình MVPN tham kh o ñ xu t cho Vi t Nam..........................84 K t lu n ................................................................................................88 Tài li u tham kh o ................................................................................89
iii Thu t ng và ch vi t t t 3GPP 3rd Generation Partnership Project ð án các ñ i tác th h ba Authentication, Authorization and AAA Xác th c, y quy n và K toán Accounting American National Standard ANSI Vi n Tiêu chu n qu c gia M Institute ASP Application Service Provider Nhà cung c p d ch v ng d ng ATM Asynchronous Transfer Mode Ch ñ truy n d b BGP Border Gateway Protocole Giao th c c ng biên BSC Base Station Controller B ñi u khi n tr m g c. BSS Base Station System H th ng tr m g c. BTS Base Transceiver Station Tr m thu phát g c. Customized Application for Mobile ng d ng khách hàng hóa cho logic CAMEL Network Enhanced Logic ñư c m ng di ñ ng tăng cư ng CDMA Code Division Multiple Access ða truy nh p phân chia theo mã CDR Charging Data Record B n ghi s li u tính cư c Challenge Handshake CHAP Giao th c xác th c b t tay Authentication Protocol CS Circuit Switch Chuy n m ch kênh DLCI Data Link Connection Identifier Nh n d ng k t n i liên k t s li u DTM Dual Transfert Mode Ch ñ truy n kép EAP Extensible Authentication Protocol Giao th c xác th c m r ng ESP Encapsulating Security Payload T i tin ñóng gói an ninh European Telecommunications ETSI Vi n Tiêu chu n vi n thông châu Âu Standard Institute FA Foreign Agent Tác t ngoài GGSN Gateway GPRS Support Node Node h tr GPRS c ng GPRS General Packet Radio Service D ch v vô tuy n gói chung GRE Generic Routing Encapsulation ðóng gói ñ nh tuy n chung Global System For Mobile GSM H th ng thông tin di ñ ng toàn c u Telecommunications
iv GTP GPRS Tunneling Protocol Giao th c truy n tunnel GPRS HA Home Agent Tác t nhà HLR Home Location Register B ghi ñ nh v nhà IBGP Internet Border Gateway Protocol Giao th c c ng biên internet International Mobile Station IMSI Nh n d ng thuê bao di ñ ng toàn c u Identifier IPCP IP Configuration Protocol Giao th c l p c u hình IP IPIP IP in IP Giao th c IP trong IP IPSec IP Security An ninh IP ISP Internet Service Provider Nhà cung c p d ch v Internet IWF Interworking Function Ch c năng tương tác L2TP Layer 2 Tunneling Protocol Giao th c truy n tunnel l p 2 LAC L2TP Access Concentrator B t p trung truy nh p L2TP LCP Link Control Protocol Giao th c ñi u khi n liên k t LLC Logical Link Control ði u khi n liên k t logic LNS L2TP Network Server Máy ch m ng L2TP MIP Mobile IP IP di ñ ng MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuy n m ch nhãn ña giao th c Trung tâm chuy n m ch các d ch v di MSC Mobile Services Switched Center ñ ng MT Mobile Termination K t cu i di ñ ng MVPN Mobile Virtual Private Network M ng riêng o di ñ ng NAI Network Access Identifier Nh n d ng truy nh p m ng NAS Network Access Server Máy ch truy nh p m ng NAT Network Address Translation Biên d ch ñ a ch m ng NAT-T NAT Traversal NAT c i ti n PAP Password Authentication Protocol Giao th c nh n th c m t kh u PAT Port Address Translation Biên d ch ñ a ch c ng PCF Packet Control Function Ch c năng ñi u khi n gói PCO Protocol Configuration Options Các tùy ch n c u hình
v PDP Packet Data Protocol Giao th c s li u gói PDSN Packet Data Serving Node Node ph c v s li u gói PDU Protocol Data Unit ðơn v s li u giao th c PIN Personal Identitification Number S nh n d ng cá nhân PKI Public Key Infrastructure Cơ s h t ng khoá công c ng PLMN Public Land Mobile Network M ng di ñ ng m t ñ t công c ng PS Packet Switch(ed) Chuy n m ch gói QoS Quality of Service Ch t lư ng d ch v Remote Authentication Dial-in User D ch v xác th c ngư i dùng quay s RADIUS Service t xa RAN Radio Access Network M ng truy nh p vô tuy n RAS Remote Access Server Máy ch truy nh p t xa RIL3 Radio Interface Layer 3 L p 3 giao di n vô tuy n RLC Radio Link Control ði u khi n liên k t vô tuy n RLP Radio Link Protocol Giao th c liên k t vô tuy n RNC Radio Network Controller B ñi u khi n m ng vô tuy n R-P Radio-Packet Vô tuy n-gói SGSN Serving GPRS Support Node Nút h tr GPRS ph c v SIM Subscriber Identity Module Th nh n d ng thuê bao SLA Service Level Agreement Tho thu n m c d ch v TDMA Time Division Multiple Access ða truy nh p phân chia theo th i gian TE Terminal Equipment Thi t b ñ u cu i Telecommunication Industry TIA Hi p h i công nghi p vi n thông (M ) Association TLS Transport Layer Security An ninh l p giao v n Universal Mobile UMTS H th ng thông tin di ñ ng toàn c u Telecommunications System VCI Virtual Channel Identifier Nh n d ng kênh o VLR Visitor Location Register B ghi ñ nh v t m trú VPI Virtual Path Identifier Nh n d ng tuy n o WAP Wireless Application Protocol Giao th c ng d ng vô tuy n
vi L i nói ñ u VPN ñã ñư c s d ng r ng rãi trong công ngh n i m ng các d ng khác nhau trong nhi u năm. ng d ng m i nh t c a VPN là MVPN, tuy hãy còn non tr và còn nhi u v n ñ chưa ñư c gi i quy t, c v k thu t l n kinh doanh. Nhưng chương trình khung ñã ñư c ñ nh nghĩa r ng rãi và cũng ñã có các tri n khai nhi u d ng khác nhau. ð ñ m b o tăng trư ng l i nhu n, các nhà cung c p d ch v di ñ ng tìm ki m các công ngh và phương th c m i ñ ñ u tư. Trong nh ng năm g n ñây h lưu tâm r t nhi u ñ n các d ch v Internet có ti m năng sinh ra nh ng l i nhu n ñáng k . ðây chính là lý do c a nh ng ñ u tư t n ph ñ t ti n vào các công ngh truy nh p vô tuy n th h ti p theo có ti m năng h tr t c ñ s li u cao cho các d ch v Internet: ñó là h th ng thông tin di ñ ng th h 3 (3G) GPRS, UMTS, và CDMA2000. S pha tr n kh năng tho i di ñ ng truy n th ng v i các d ch v truy n b n tin và d a trên v trí là các d ch v h a h n nh t. Các h th ng này ph i cung c p cho ngư i s d ng kh năng truy nh p cá nhân an ninh ñ n các m ng s li u riêng, các c ng ñ ng cùng công vi c ho c s thích c v kinh doanh l n gi i trí. Yêu c u cao ñ i v i d ch v này d n ñ n nhu c u cung c p k t n i m ng riêng o di ñ ng (MVPN) c a các nhà cung c p d ch v . MVPN ñư c coi là chìa khóa trao ñ i thông tin kinh doanh gi a ngư i s d ng di ñ ng và m ng s li u riêng an ninh thông qua môi trư ng Internet. MVPN có th ñ nh nghĩa như là s mô ph ng c a m ng s li u di ñ ng an ninh riêng d a trên các phương ti n vô tuy n và di ñ ng an ninh dùng chung. T các phân tích nêu trên, lu n văn " CÔNG NGH M NG RIÊNG O DI ð NG VÀ KH NĂNG NG D NG CHO M NG DI ð NG GSM VÀ CDMA" nghiên c u các gi i pháp k thu t, công ngh MVPN cho h th ng thông tin di ñ ng và kh năng ng d ng trong s n xu t và kinh doanh. Lu n văn chia thành 5 chương. Chương 1 và 2 nghiên c u t ng quan các h th ng thông tin di ñ ng và cơ s n n t ng MVPN. Chương 3 và 4 nghiên c u các
vii gi i pháp MVPN cho thông tin di ñ ng (GSM/GPRS, UMTS và CDMA2000). Chương th 5 nghiên c u th trư ng, các kh năng tri n khai và mô hình ñ xu t v i Vi t Nam. Do n i dung c a ñ tài liên quan ñ n r t nhi u công ngh và ñ c p nhi u v n ñ nên m i m c ñư c trình bày m t cách tóm lư c các ñ c ñi m chính và có chú thích các tiêu chu n ki n ngh liên quan. ð ng th i n i dung nghiên c u ñ tài tương ñ i r ng nên ch c ch n không tránh kh i h n ch và thi u sót. R t mong ñư c s ñóng góp ý ki n c a th y cô và các b n. Tôi xin g i l i c m ơn chân thành t i GS TS Nguy n Thúc H i ñã ñ nh hư ng nghiên c u và giúp ñ tôi r t nhi u trong quá trình th c hi n lu n văn này. Hà N i Tháng 11 năm 2006
1 Chương 1 T ng quan các h th ng thông tin di ñ ng Các h th ng thông tin di ñ ng (còn g i là công ngh t bào) cung c p d ch v s li u dư i hai phương th c chuy n m ch kênh và chuy n m ch gói. Trong m ng s li u chuy n m ch kênh vô tuy n (CS), các kênh dành riêng ñư c n ñ nh cho các thuê bao dù h có s d ng hay không. D ch v s li u ñư c cung c p thông qua mô hình quay s vô tuy n (gi ng truy nh p t xa quay s h u tuy n). Ngư i s d ng quay s ñi n tho i liên k t t i m t NAS (Network Access Server) dùng cho d ch v s li u vô tuy n ñ c thù. Khi k t n i v t lý (kênh) ñư c thi t l p gi a MS (Mobile Station) và NAS, PPP (Point-to-Point Protocol) cung c p d ch v liên k t ñ u cu i-ñ u cu i. Có th d dàng k t cu i phiên PPP ngư i s d ng, b ng các k thu t quay s ñơn gi n d a trên ngân hàng modem hay RAS (Remote Access Server) có b sung thêm ch c năng IWF (InterWorking Function) v i nâng c p ph n m m phù h p v i môi trư ng vô tuy n. IWF k t cu i các giao th c truy nh p vô tuy n RLP (Radio Link Protocol) và tương tác v i PSTN (Public Switched Service Telephone Network) khi c n. Tri n khai VPN d a trên CS không ph i là hư ng chính trong tương lai, do v y s không ñư c ñ c p ñ n trong lu n văn này. Các công ngh m ng s li u chuy n m ch gói vô tuy n (PS) d a trên h tr m ng truy nh p vô tuy n ñ ghép kênh th ng kê các phiên ngư i s d ng. Nó h tr truy n d n s li u d ng c m (19,2kbps ; 38,4kbps ; 76,8kbps ; 153,6kbps), và các tài nguyên m ng ch ñư c s d ng trong th i gian truy n s li u và không s d ng trong th i gian r i. Do ñó giúp cho h th ng ho t ñ ng hi u qu hơn. ði u ñó cũng có nghĩa là ngư i s d ng trong các m ng ña phương ti n dùng chung ph i tranh ch p băng thông kh d ng, nên ñôi khi d n ñ n ngh n, tr và hi u su t thông lư ng trên m t ngư i s d ng th p hơn. Tranh ch p truy nh p các tài nguyên dùng chung là v n ñ ñi n hình trong các h th ng thông tin di ñ ng (TTDð) chuy n m ch gói. ð s d ng hi u qu các tài nguyên, các kênh truy nh p vô tuy n ch ñư c c p phát t m th i cho ngư i s d ng. Sau m t kho ng th i gian không tích c c, MS chuy n vào ch ñ r i (trong GPRS)
2 hay ch ñ ng (trong CDMA2000). Ch ñ này cho phép MS luôn ñư c k t n i b ng cách g i báo hi u và s li u ñ n ñ a ch l p m ng c a nó thông qua các th t c c p nh t v trí và tìm g i, và không tài nguyên dành riêng nào cho phép MS g i và nh n s li u lúc này. Khi c n nh n s li u, MS ñư c tìm g i, nó "t nh gi c" và phát ñi yêu c u thi t l p kênh mang vô tuy n (radio bearer) ñ ñư c phép thu s li u. MS phát ñi yêu c u gi ng như v y khi nó c n phát s li u và khi không có kênh mang vô tuy n s n sàng thi t l p. Hình 1.1 Cơ ch truy n tunnel s li u gói vô tuy n Trong các h th ng thông tin di ñ ng, v khái ni m, công ngh h tr n i m ng di ñ ng s li u PS ngư i s d ng là gi ng nhau. Nó d a trên các cơ ch truy n tunnel khác nhau như MIP (trong CDMA2000) và GTP (trong GSM và UMTS). Các tunnel ñư c thi t l p ñ ng gi a ñi m nh p m ng vô tuy n t c th i c a MS và m t "ñi m neo" tunnel hay m ng nhà, ñ ng th i ñóng vai trò như m t c ng cho m ng s li u di ñ ng mà t ñó ngư i s d ng nh n ñư c d ch v truy nh p. Vì các MS thay ñ i ñ ng v trí trong m ng (di chuy n t m t MSC (Mobile Switching Center) này ñ n m t MSC khác hay ñang biên MSC), nên các tunnel ñư c thi t l p ñ ng gi a m ng nhà c a MS và m ng truy nh p vô tuy n khách. V i công ngh m ng s li u PS, do thi u s n xu t ñ u cu i hàng lo t và th nghi m t n kém nên th i gian ti p nh n d ch v ch m hơn d tính. Ngư i s d ng cũng có th k t n i thư ng xuyên hay theo yêu c u ñ n m ng Internet hay m ng s li u riêng. Tuy nhiên nó ñòi h i có các quy ñ nh trư c gi a m ng s li u riêng và nhà khai thác.
3 Công ngh thông tin di ñ ng, hi n nay ñã tr i qua ba th h : GENERATIONS 1G 2G 2.5 G 3G Systems NMT, TDMA IS-136, GPRS, CDMA2000-3X, TACS, GSM, CDMA CDMA2000-1X, CDMA2000-1X EV-DO AMPS IS-95, HSCSD, EDGE UMTS, Enhanced CDPD EDGE Voice/data Circuit voice, Circuit voice, Circuit voice, Circuit/packet voice, technology circuit dial- circuit dial-up circuit/packet circuit data and up data data data (Internet, IP highspeed packet data services) (multimedia, all IP option) Theoretical data 2.4–9.6 Kbps 9.6 -19.2 Kbps 9.6 -144 Kbps; 144Kbps-2Mbps; rate. 28.8 Kbps 70–473 Kbps 144Kbps-2Mbps; 256Kbps-2.4Mbps Expected average 2.0–9.0 Kbps 9.0–19.0 Kbps 9.0–300 Kbps 60–1000 Mbps; data throughput Radio Access FDMA TDMA, TDMA, CDMA TDMA, CDMA, W- Technology CDMA CDMA, TD-SCDMA B ng 1 Các ñ c tính c a các h th ng thông tin di ñ ng [4] Th h th nh t (1G) truy n tín hi u tho i tương t d a trên FDMA (Frequency Division Multiple Access) v i m ng lõi d a trên TDM (time-division multiplexing). 1G ñư c các nư c Tây Âu s d ng trong th i kỳ ñ u. Th h th hai (2G) ñư c thi t k cho tri n khai qu c t (cung c p kh năng chuy n vùng qu c gia) v i các ñ c tính m nh như tính tương thích, kh năng chuy n m ng, và s d ng truy n t i tho i ñã ñư c s hóa trên giao di n vô tuy n. H th ng 2G ñi n hình: GSM (Global System for Mobile Communications) và cdmaOne (tiêu chu n TIA [IS95]). Công ngh m ng lõi c a 2G có th là s li u chuy n m ch kênh ho c chuy n m ch gói. H th ng 2,5G là bư c ñ m ti n tri n t 2G lên 3G. Nó có công ngh truy n d n vô tuy n c a 2G và có t c ñ d li u ñ n 144kbps c a 3G. ði n hình là GPRS. M t h th ng TTDð th h th ba (3G) ph i ñáp ng các yêu c u c a ITU: • Ho t ñ ng t i m t trong các d i t n s ñã n ñ nh cho các d ch v 3G.
4 • Ph i cung c p d ch v s li u m i cho ngư i s d ng, bao g m multimedia, ñ c l p v i công ngh giao di n vô tuy n. • Ph i h tr truy n d n s li u di ñ ng t i 144kbps cho ngư i s d ng di ñ ng t c ñ cao và ñ n 2Mbps (v lý thuy t) cho ngư i di ñ ng t c ñ th p. • Ph i cung c p d ch v s li u gói. • Ph i ñ m b o tính ñ c l p m ng lõi v i giao di n truy nh p vô tuy n. Hình 1.1 cho th y con ñư ng phát tri n c a các h th ng thông tin di ñ ng. Hình 1.1 Con ñư ng phát tri n c a các h th ng thông tin di ñ ng [4] 1.1 S li u chuy n m ch gói trong CDMA2000 Ph n này s trình bày ki n trúc s li u gói liên k t v i giao di n vô tuy n CDMA2000. Ki n trúc này ñư c mô t trong khuy n ngh 3GPP2 và các tiêu chu n TIA [IS835] và [TS115], cho phép các nhà cung c p d ch v vô tuy n di ñ ng CDMA2000 ñưa ra d ch v s li u gói hai chi u s d ng giao th c IP. Có hai phương pháp ñư c s d ng: Simple IP (IP ñơn gi n) và MIP (IP di ñ ng). Trong IP ñơn gi n, nhà cung c p ph i n ñ nh cho ngư i s d ng m t ñ a ch IP ñ ng. ð a ch này gi nguyên không ñ i khi ngư i s d ng duy trì k t n i v i cùng m t m ng trong mi n nhà khai thác di ñ ng, nghĩa là ngư i s d ng v n trong vùng ph c a m t PDSN (Packet Data Serving Node). M t ñ a ch IP m i ph i nh n ñư c khi ngư i s d ng nh p vào m t m ng IP khác (vùng ph c a PDSN khác).
5 Uu ñi m n i tr i c a IP ñơn gi n (so v i MIP) là không ñòi h i cài ñ t ph n m m ñ c bi t trong MS. Tuy nhiên IP ñơn gi n ch h tr di ñ ng trong m t vùng biên gi i ñ a lý nh t ñ nh (vùng ph c a m t PDSN). Phương pháp truy nh p MIP d a trên [RFC3220]. Trư c h t MS ñư c nh p vào m t PDSN ph c v có h tr ch c năng FA (Tác t ngoài) và ñư c n ñ nh ñ a ch IP theo HA (Tác t nhà) c a nó. MIP cho phép MS duy trì ñ a ch IP c a mình trong th i gian phiên khi di chuy n trong m ng CDMA2000 hay sang m ng khác h tr MIP. Các MS tương thích v i tiêu chu n TIA/EIA [IS-2000] ñư c k t n i vào m ng CDMA2000-1x, có th thay ñ i t c ñ s li u kh d ng gi a t c ñ cơ b n 9,6kbps và t c ñ c m. T c ñ c m này ñư c n ñ nh b i cơ s h t ng, d a trên nhu c u ngư i s d ng và tính kh d ng c a tài nguyên (c băng thông vô tuy n l n các ph n t h t ng). Tùy thu c vào tài nguyên và tình tr ng di ñ ng ñư c ñánh giá t i m t th i ñi m, t c ñ c m thích h p s ñư c c p cho m t MS. C p phát c m ñư c th c hi n ñ c l p v i ñư ng lên và ñư ng xu ng d li u c a m t MS. 1.1.1 Ki n trúc h th ng s li u gói CDMA2000 Ki n trúc h th ng s li u gói CDMA2000 mô t hình 1.2, g m các ph n t sau: • MS có d ng máy c m tay, PDA hay PCMCIA card trong máy tính xách tay/c m tay h tr Simple IP hay MIP client hay c hai. • CDMA2000-1x RAN (M ng truy nh p gói CDMA2000-1x). • Ch c năng ñi u khi n gói PCF (Packet Control Function). • PDSN h tr ch c năng tác t ngoài FA (phương pháp truy nh p MIP). • Tác t nhà HA (phương pháp truy nh p MIP).
6 Hình 1.2 Ki n trúc s li u gói CDMA2000 Khi MS k t n i ñ n tr m BTS, các bư c thi t l p k t n i s li u trong trư ng h p MIP như sau: 1. MS thi t l p k t n i ñ n PDSN. 2. MS k t n i ñ n HA ph c v (m ng nhà) qua m t tunnel PDSN/FA và HA (tunnel MIP) do PDSN thi t l p. 3. Xác th c và y quy n ñư c th c hi n t i PDSN và HA b ng cách yêu c u h t ng AAA. 4. HA n ñ nh ñ a ch IP (ñ ng ho c tĩnh) t i ñ u m i phiên cho MS t không gian ñ a ch IP c a HA. Khi MS k t n i ñ n tr m BTS, các bư c thi t l p k t n i s li u trong trư ng h p IP ñơn gi n như sau: 1. MS thi t l p k t n i ñ n PDSN 2. PDSN xác th c MS. 3. PDSN n ñ nh ñ a ch IP cho MS 4. PDSN k t cu i liên k t PPP c a ngư i s d ng và chuy n ti p gói. 5. PDSN áp d ng các qui t c l c và chính sách khác khi c n. K t n i gi a MS và PDSN ph c v ñòi h i thi t l p m t k t n i th hai cho thông tin IP. K t n i này ñư c ñ m b o b i giao th c PPP và h tr IPCP, LCP, PAP và CHAP. PPP ñư c kh i ñ u b i MS trong quá trình ñàm phán k t n i và k t cu i b i PDSN. Gi a m ng vô tuy n (MSC/PCF) và PDSN, lưu lư ng PPP ñư c ñóng gói vào giao di n R-P (Radio-Packet).
7 PCF có các ñ c ñi m sau: • Là ph n t m ng truy nh p vô tuy n (CDMA2000 RAN), có vai trò như m t MSC và th c hi n như b ñi u khi n m ng RNC (Radio Network Controller). • Ch u trách nhi m thi t l p giao di n R-P và x lý. • Chuy n ti p các khung PPP gi a MS và PDSN. • Cho phép MS thay ñ i PCF trong khi v n gi MS g n v i cùng m t PDSN và nh ñ m s li u c a ngư i s d ng khi k t n i vô tuy n tr ng thái “ng ” ñư c k t n i l i. Vai trò c a PDSN trong ki n trúc CDMA2000: • Vai trò chính: k t cu i các phiên PPP kh i xư ng t MS và cung c p ch c năng FA (khi MIP yêu c u) hay truy n các gói IP ñ n ch ng ti p theo (khi IP ñơn gi n ñư c s d ng). • Xác th c ngư i s d ng và y quy n cho h s d ng các d ch v yêu c u. H tr tunnel ngư c ñ n HA. • Thi t l p, duy trì và k t cu i k t n i d a trên PPP ñ n MS. • H tr AAA client ñ xác th c MS b i AAA server ñ a phương. Vai trò c a giao di n R-P: • Là m t giao di n m d a trên giao th c truy n tunnel GRE (Generic Routing Encapsulation). • K t n i m ng vô tuy n và PDSN. • Tách PDSN ra kh i PCF, cho phép các hãng vô tuy n ñưa ra các gi i pháp PDSN ña nhà cung c p vào m ng c a h . B ng các chuy n giao PCF trong khi v n gi MS n i vào (neo vào) cùng m t PDSN, các thi t b di ñ ng d a trên IP có th ñi qua các biên gi i MSC mà không nh hư ng ñ n tính liên t c c a phiên ngư i s d ng. T c là ngư i s d ng chuy n d ch vào vùng ph MSC m i, phiên ngư i s d ng không b c t, không bu c ph i k t n i l i ñ n MSC m i và không nh n ñ a ch IP m i.
8 Hình 1.3 ch ra ngăn x p giao th c tương ng v i mô hình ki n trúc s li u gói hình 1.4. Hình 1.3 Ngăn x p giao th c d ch v gói CDMA2000 1.1.2 Thi t b ñ u cu i di ñ ng MS (Mobile station) Trong CDMA2000, MS ph i ñ m b o các yêu c u sau: • MS ph i xác th c v i HLR(Home Location Register) c a nhà cung c p d ch v cho truy nh p vô tuy n, và xác th c v i PDSN và HA (s d ng các truy nh p IP ñơn gi n hay MIP) cho truy nh p m ng s li u. • MS ph i h tr giao th c n i m ng PPP, và kh năng xác th c d a trên CHAP (v i IP ñơn gi n), và h tr MIP client (v i MIP) • MS cũng ph i h tr chuy n tr ng thái ng /tích c c trên ñư ng truy n vô tuy n Tr ng thái ng (các MS không có k t n i liên k t tích c c ñ n PCF) • Cho phép MS ho c MSC t m ngưng k t n i ñư ng truy n vô tuy n tích c c sau m t kho ng th i gian không tích c c và gi i phóng giao di n vô tuy n cùng v i các tài nguyên BTS ñang ph c v .
9 • N u ho c MS ho c PCF liên k t có các gói c n phát trong khi ng , k t n i ñư c tích c c l i và truy n d n l i ti p t c. • T t c các MS (tích c c hay ng ) ñư c ñăng ký trong danh sách c a PDSN và m t ràng bu c v i HA tương ng. ð i v i ch ñ MIP, PDSN/FA theo dõi th i gian còn l i c a th i h n hi u l c ñăng ký cho t ng MS trong b ng ñ nh tuy n c a nó và MS ch u trách nhi m làm m i l i th i h n c a nó v i HA. N u MS không ñăng ký l i trư c khi h t h n ñăng ký, PDSN s ch m d t liên k t v i PCF ñ i v i MS (PDSN/FA s d ng ñ nh tuy n các gói ñ n MS) và k t thúc phiên. HA cũng làm tương t n u MS không ñăng ký l i khi qua m t PDSN khác. ð i v i các liên k t PPP mang lưu lư ng tích c c, PDSN k t cu i phiên PPP v i MS và chuy n ti p lưu lư ng IP ñư c ñóng gói ñ n MS t HA hay ñ n HA t MS qua truy n tunnel ngư c. ð i v i t t c MS ñã ñăng ký, t n t i m t tunnel riêng duy nh t t i HA. Các ki u MS T n t i hai ki u c u hình MS cơ b n: Mô hình chuy n ti p và mô hình m ng. MS mô hình chuy n ti p, ñ u cu i di ñ ng ñư c k t n i ñ n m t ñ u cu i s li u c m tay khác (như máy tính xách tay, thi t b tính toán c m tay ,..). Máy ñi n tho i mô hình chuy n ti p không k t cu i b t kỳ l p giao th c nào tr l p v t lý (giao di n vô tuy n) và l p RLP. Còn các thi t b ñ u cu i s li u ñi kèm ph i k t cu i t t c các giao th c l p cao hơn (PPP, IP, TCP/UDP…). MS mô hình m ng, ngoài giao di n vô tuy n k t cu i t t c các giao th c c n thi t, không c n b t c thi t b ñ u cu i b sung. ði n hình là PDA, PC Pocket,… 1.1.3 Các m c di ñ ng c a CDMA2000 Ki n trúc s li u gói CDMA2000 ñ nh nghĩa ba m c di ñ ng cho MS (Hình 1.4)
10 Hình 1.4. Phân c p di ñ ng CDMA2000 M c di ñ ng th nh t: t i l p v t lý b i chuy n giao m m hay bán m m gi a các BTS, trong khi MS neo gi ñ n cùng m t PCF, và trong su t ñ i v i PCF và PDSN. M c di d ng th hai: t i giao di n R-P trên l p liên k t, m c này cho phép chuy n giao trong su t t PCF ñ n PCF trong khi v n duy trì phiên t i cùng m t PDSN. Hai tr ng thái s x y ra: Ng và tích c c. Trong tr ng thái tích c c khi ngư i s d ng ñi qua biên gi i PCF, m t chuy n giao x y ra trong su t ñ i v i MS. MS tham gia vào chuy n giao bán m m ñ n BSC (MSC) m i, trong khi phiên s li u v n neo ñ n PCF g c trong th i gian cu c g i và MS n m trong tr ng thái tích c c. T c là khi MS trong tr ng thái tích c c, không x y ra thay ñ i PCF ph c v . Khi MS trong tr ng thái ng ñi qua biên gi i vùng ph c v c a m t PCF, MS s kh i ñ ng tích c c l i t i m t BSC (MSC) m i ñ thi t l p m t k t n i PCF. ði u này d n ñ n thay ñ i PCF nhưng không nh t thi t thay ñ i PDSN. PCF m i s tìm cách n ñ nh MS cho PDSN ñang ph c v . N u PCF m i có k t n i ñ n PDSN này, thì MS và PDSN hoàn toàn không b tác ñ ng. M c di d ng th ba (l p m ng): là chuy n giao gi a các PDSN d a trên s d ng MIP. Gi s MS ñã ñăng ký v i HA và PDSN (MS ñã ñư c xác th c b i hai ph n t này) ñ thi t l p IP tunnel cho lưu lư ng c n truy n. Khi MS chuy n ñ n v trí ñư c ph c v c a m t PCF k t n i ñ n PDSN m i, MS nh n ñư c yêu c u ñăng ký
11 v i PDSN m i này. ðăng ký này c p nh t các b ng ràng bu c t i HA, vì th t t c lưu lư ng ti p theo cho MS này s ñ nh tuy n ñ n PDSN m i. Liên k t PPP c a MS b nh hư ng b i s thay ñ i này trong khi ñ a ch IP không thay ñ i, và tính di ñ ng v n gi nguyên trong su t ñ i v i ñ i tác c a MS. Ch ñ IP ñơn gi n ch th c hi n thông qua hai m c di ñ ng ñ u. Còn ch ñ MIP th c hi n c ba m c trên. 1.1.4 AAA(Authentication, Authorization and Accounting) di ñ ng CDMA2000 Trư c tiên ta xem xét m t s khái ni m trong CDMA2000. M ng nhà: • M t thuê bao có tài kho n (k toán) ñư c thi t l p v i m t nhà khai thác vô tuy n, nhà khai thác s cung c p d ch v tho i và s li u cho ngư i s d ng và cung c p m ng nhà cho thuê bao di ñ ng. • Lưu lý l ch và thông tin xác th c ngư i s d ng. M ng khách: • Khi ngư i s d ng chuy n m ng vào vùng lãnh th c a nhà khai thác khác • Nh n thông tin xác th c và lý l ch d ch v t m ng nhà c a MS chuy n m ng. Lý l ch d ch v : các tài nguyên vô tuy n ngư i s d ng ñư c quy n s d ng như: băng thông c c ñ i, m c ưu tiên truy nh p. Trong CDMA2000 các lý l ch ngư i s d ng ñư c lưu t i HLR m ng nhà và lưu t m th i t i VLR m ng nhà. Ki n trúc s li u gói CDMA2000 ñư c mô t trên hình 1.5.
12 Hình 1.5 M ng lõi CDMA2000 ñi n hình cùng v i các h th ng AAA Khi m t MS yêu c u d ch v s li u, ñ u tiên MS vào trong giai ño n ñăng ký, nó s b xác th c hai l n: Trên l p v t lý và trên l p liên k t. Xác th c l p v t lý (truy nh p m ng và thi t b ñ u cu i ngư i s d ng, ch xác th c MS) th c hi n b i HLR và VLR, và d a trên IMSI (International Mobile Station Identifier) [IS2000] c a MS. Xác th c l p liên k t (truy nh p m ng s li u gói) th c hi n b i các AAA server và các client. Quá trình này d a trên s nh n d ng NAI (Network Access Identifier) [RFC2486] có d ng user@homedomain. Ngoài ra, NAI cho phép phân phát liên k t an ninh MIP ñ c thù ñ h tr xác th c PDSN/HA trong th i gian ñăng ký di ñ ng, n ñ nh HA và chuy n giao gi a các PDSN. Sau khi hoàn thành giai ño n ñăng ký, ngư i s d ng mu n truy nh p ñ n m ng s li u công c ng hay riêng, AAA m ng s li u s ti n hành xác th c ngư i s d ng H th ng s li u CDMA2000 ñ m b o hai cơ ch xác th c khi s d ng phương pháp truy nh p IP ñơn gi n và MIP như ñ nh nghĩa trong [IS835] và [RFC3141]. • ð i v i truy nh p IP ñơn gi n: xác th c d a trên CHAP c a giao th c PPP. Trong CHAP, PDSN h i (g i challenge) MS b ng m t giá tr ng u nhiên. MS tr l i (response) b ng m t ch ký MD-5, tên/m t kh u ngư i s d ng. PDSN chuy n c p challenge/response ñ n AAA server nhà ñ xác th c ngư i s d ng.