intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình Thông tin di động: Phần 2 - TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:326

Thêm vào BST
Báo xấu
6
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình "Thông tin di động" Phần 2 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Miền chuyển mạch gói của cdma2000 1x; Giao diện vô tuyến 3G+ HSPA; Giao diện vô tuyến LTE; Kiến trúc mạng và các giao thức của 4G LTE; Hệ thống khai thác và bảo dưỡng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thông tin di động: Phần 2 - TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

  1. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Chương 7 MIỀN CHUYỂN MẠCH GÓI CỦA CDMA2000 1X 7.1. GIỚI THIỆU CHUNG 7.1.1. Các chủ đề được trình bầy trong chương  Mô hình chức năng miền PS của cdma2000 1x  Truy nhập các dịch vụ chuyển mạch gói cdma2000 1x  Định tuyến số liệu và truyền tải  Kiến trúc giao thức cho các dịch vụ gói  Kiến trúc giao thức giứa MS và PDSN  Mô hình an ninh cdma2000 1x 7.1.2. Hướng dẫn  Học kỹ các tư liệu đựơc trình bầy trong chương  Tham khảo thêm [5],[6]. 7.1.3. Mục đích chương  Hiểu được chưc năng cuả các giao diện của cdma20001x  Hiểu các thủ tục cần thiết để MS có thể truy nhập đến dịch vụ chuyển mạch gói  Hiểu được định tuyến và truyền tải gói số liệu người sử dụng trong cdma2000 1x  Hiểu các kiến trúc giao thức trong miền PS của cdma2000 1x  Hiểu được mô hình an ninh giao diện vô tuyến của cdma2000 1x 7.2. MÔ HÌNH CHỨC NĂNG Mô hình chức năng tham khảo của cdma 2000 được cho trên hình 7.1. 349
  2. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Hình 7.1. Mô hình chức năng tham khảo miền chuyển mạch gói của cdma2000 1x PDSN là nút mạng chính để hỗ trợ các dịch vụ số liệu gói. PDSN dmả bảo các chức năng chính sau đây:  Định truyến các gói IP giữa cdma2000 1x và mạng IP bên ngoài  Định tuyến các gói IP giữa các MS trong cùng một mạng cdma2000 1x  Đóng vai trò như một server địa chỉ IP để ấn định địa chỉ IP cho các MS  Đóng vai trò như một server PPP cho các MS (thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên PPP đối với MS)  Cung cấp các chức năng quản lý di động. PDSN có thể hỗ trợ chức năng MIPv4 FA để cho phép MS di động trong mạng cdma2000 1x  Thực hiện các chức năng AAA (nhận thực, trao quyền và thanh toán) cho các MS. Để nhận thực và trao quyền cho một người sử dụng di động PDSN có thể cần phải liên lạc với AAA server. Chức năng PCF (Packet Control Function: chức năng điều khiển gói) hỗ trợ kết nối giữa mạng vô tuyến và PDSN. PCF thực hiện các chức năng đặc thù sau đây:  Thiết lập, duy trì và kết thúc các kết nối lớp 2 đến PDSN  Duy trì thông tin về khả năng có thể nối đến mạng đượccho MS  Chuyển tiếp các gói giữa RN (Radio Network: mạng vô tuyến) và PDSN  Theo dõi các tài nguyên vô tuyến  Thông tin với chức năng RRC (Radio Resouce Control: điều khiển tài nguyên vô tuyến) trên BSC để quản lý các tài nguyên vô tuyến. 350
  3. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Chức năng RRC là một bộ phận của RN và thường được đặt trong BSC. RRC có các chức năng chính sau:  Thiết lập duy trì và kết thúc các kết nối vô tuyến đến MS, và quản lý tài nguyên vô tuyến cấp phát cho các kết nối này  Phát quảng bá thông tin hệ thống đến các MS  Duy trì trạng thái của các MS (tích cực, ngủ...) Không cần có MIPv4 HA trong mạng khách. Nhưng nhà cung cấp mạng có thể sử dụng nó để cho phép MS duy trì địa chỉ nhà không phụ thuộc vào vị trí hiện thời. MS bao gồm UIM (User Identity Module: môđun nhận dạng người sử dụng) và ME (Mobile Equipmet: thiết bị di động). 7.3. THỦ TỤC ĐỂ MS TRUY NHẬP VÀO CÁC DỊCH VỤ CHUYỂN MẠCH GÓI CDMA2000 1X Hình 7.2 cho thấy thủ tục để một MS truy nhập mạng số liệu gói của cdma2000 1x. AAA Server AAA Server MS BSC ngoài nhà MIP HA MSC PCF PDSN Khởi xướng ACK Yêu cầu dịch vụ CM Yêu cáu ấn định Thiết lập kênh Bước 1 vô tuyến lưu lượng A9-thiết lập-A8 Tthiết lập A10 A9-thiết lập-A8 Thiết lập kết nối PPP Quảng cáo MIP FA Yêu cầu đăng ký MIP Yêu cầu trao quyền Yêu cầu trao quyền Trả lời trao quyền Trả lời trao quyền Bước 2 Yêu cầu đăng ký MIP Trả lơi đăng ký MIP Trả lời yêu cầu đăng ký MIP Yêu cầu thanh toán Trả lời thanh toán Các gói của người sử dụng trên PPP Hình 7.2. Thụ tục để MS truy nhập mạng số liệu gói của cdma 2000 1x 351
  4. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Thủ tục này gồm các bước chính sau:  Bước 1: Nhận được truy nhập PDSN. Bước này gồm ba bước con sau: 1. Bước 1-A: Nhận được truy nhập đến mạng vô tuyến. MS khởi đầu quá trình tích cực dịch vụ bằng cách phát đi "bản tin khởi xướng" (Origination Message) đến BSC để chỉ thị rằng nó yêu cầu dịch vụ số liệu gói và nó đã có gói cần gửi. BSC báo nhận bản tin khởi xướng bằng "lệnh công nhận của BS" (BS Acknowledge Order). BSC phát "bản tin yêu cầu dịch vụ quản lý kết nối" (Connection Management (CM) Service Request Message) đến MSC để yêu cấu thiết lập kênh vô tuyến lưu lượng cho MS. Sau khi kiểm tra rằng người sử dụng được phép truy nhập mạng, MSC phát "bản tin yêu cầu ấn định (Assignment Request Message) đến BSC để hướng dẫn BSC thiết lập các kênh vô tuyến cần thiết cho MS. Nhận được bản tin này, BSC khởi đầu qúa trình thiết lập các kênh vô tuyến cho MS. 2. Bước 2-A: Thiết lập các tài nguyên giữa BSC và PDSN. Sau khi các kênh vô tuyến đã được thiết lập theo bước 1, BSC khởi đầu quá trình thiết lập kết nối lưu lượng giữa BSC và PCF (kết nối A8) bằng cách phát "bản tin yêu cầu A9-Thiết lập-A8" (A9-Setup-A8 Request Message). Nhận được bản tin này, trước hết PCF khởi đầu quá trình thiết lập kết nối lưu lượng người sử dụng giữa PCF và PDSN (kết nối A10). Sau khi kết nối A10 thành công BSC thiết lập kết nối A8 cho MS. Đôi khi để quản lý di động, BSC có thể không muốn thiết lập kết nối A8, mà muốn khởi động PCF để thiết lập kết nối A10 cho MS. Chẳng hạn khi MS chuyển động đến một PCF mới và chưa có số liệu để truyền, vẫn cần có kết nối giữa PCF và PDSN để PDSN biết được PCF nào là PCF hiện đang phục vụ MS. Bản tin A9-Thiết lập-A8 tương tự cũng được sử dụng cho mục đích này. BSC thông báo cho PCF rằng nó chỉ yêu cầu thiết lập A10 mà không thiết lập A8 bằng cách đặt trường "số liệu sẵn sàng phát" (Data-Ready-to-Send) vào không để biểu thị rằng chưa có số liệu cần gửi tại thời điểm này. 3. Bước 1-C: Thiết lập kết nối PPP giữa MS và PDSN. Để truyền các gói IP của người sử dụng, PPP được sử dụng làm giao thức lớp liên kết số liệu giữa MS và PDSN. Sau khi đã thiết lập các kết nối A8 và A10, MS thiết lập kết nối PPP với PDSN trên cơ sở các tài nguyên được mạng ấn định, bao gồm: kênh vô tuyến lưu lượng đến BSC, kết nối A8 giữa BSC 352
  5. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng và PCF, kết nối A10 giữa PCF và PDSN. Bằng kết nối PPP, MS bắt đầu phát các gói số liệu đến các máy IP khác qua PDSN.  Bước 2: Đăng ký MIPv4. Sau khi kết nối PPP được thiết lập, MS phải sử dụng MIPv4 để nhận được CoA tạm thời từ mạng khách và đăng ký CoA mới này với HA (trong mạng IP nhà của MS) để HA có thể truyền tunnel các gói nhận được theo điạ chỉ nhà của MS đến vị trí hiện thời của MS. Để hỗ trợ MIPv4, PDSN đóng vai trò như một MIPv4FA. Ngay sau khi kết nối PPP được thiết lập, PDSN bắt đầu phát một số các "bản tin quảng cáo tác nhân MIPv4" (MIPv4 Agent Advertisement Message). Các bản tin này cho phép MS hiểu đựơc địa chỉ IP của MIPv4FA và cho phép MS lập cấu hình CoA địa phương. Để giảm thiểu số bản tin quảng cáo tác nhân cần phát trên giao diện vô tuyến, PDSN sẽ dừng phát bản tin quảng cáo sau khi số bản tin được phát đã đạt được số quy định trước. Khi MS cần các bản tin quảng cáo tác nhân từ mạng, nó có thể gửi đi các "bản tin khẩn nài tác nhân" (Agent Solicitation Message) đến PDSN để khởi động FA trên PDSN để nó phát một bản tin quảng cáo tác nhân. 7.4. ĐỊNH TUYẾN GÓI SỐ LIỆU VÀ TRUYỀN TẢI Giống như UMTS, cdma2000 1x cũng sử dụng các tuyến đặc thù máy để chuyển các gói số liệu giữa MS và mạng lõi chuyển mạch gói (PDSN). Mỗi MS duy trì một kết nối đến một PDSN phục vụ nó. Không phụ thuộc vào nơi nhận gói, trước hết các gói của người sử dụng phải được gửi đến PDSN phục vụ MS. PDSN này sẽ chịu trách nhiệm gửi các gói này đến nơi nhận cuối cùng. Tất cả các gói gửi cho MS trước hết cũng được định tuyến đến PDSN phục vụ MS, sau đó PDSN này truyền tải các gói đến MS trên kết nối PPP. Hình 7.3 mô tả luồng lưu lượng giữa hai MS. MS phát gửi các gói IP trên kết nối PPP đến PDSN 1 phục vụ nó. Các khung PPP được truyền tunnel trên kết nối A8 giữa BSC1 và PCF1, sau đó trên kết nối A10 giữa PCF1 và PDSN1. Các IP tunnel trên A8 và A10 sử dụng giao thức đóng bao định tuyến tổng quát (GRE: Generic Routing Encapsulation) được định nghĩa bởi IETF. Các PDSN1 và PDSN 2 được nối với nhau qua mạng IP. Vì thế sau khi nhận được gói IP gửi đến MS thu, PDSN1 định tuyến các gói này đến PDSN2 phục vụ MS thu bằng định tuyến IP thông thường với sự hỗ trợ của giao thức quản lý dị động thuộc lớp IP (MIP). Sau đó PDSN 2 chuyển các gói IP này trên kết nối PPP đến MS thu. Các khung PPP được truyền tunnel trên kết nối A10 353
  6. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng giữa PDSN2 và PCF 2, trên kết nối A8 giữa PCF2 và BSC2. Cuối cùng các gói này được truyển trên giao diện vô tuyến đến MS thu. Chỉ có một kết nối duy nhất giữa MS và PDSN phục vụ nó. Nếu MS sử dụng MIPv4 để truy nhập các dịch vụ IP, có thể có nhiều địa chỉ được sử dụng cho một MS trên một kết nối PPP. Tuy nhiên trong trường hợp IP đơn giản được sử dụng, sẽ chỉ có một địa chỉ được sử dụng cho một MS trên một kết nối PPP. Mạng IP IP IP PDSN PSDN 1 2 A10/A11 A10/A11 Đường hầm Đường hầm GRE GRE PCF1 PCF2 Đường hầm Đường hầm GTP GTP A8/A9 A8/A9 Kết nối PPP BSC1 BSC2 Kênh mang Kênh mang Gói tin người dùng vô tuyến vô tuyến MS phát MS thu Hình 7.3. Định tuyến và truyền tải gói trong miền chuyển mạch gói của cdma2000 1x 354
  7. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng 7.5. KIẾN TRÚC GIAO THỨC CHO CÁC DỊCH VỤ SỐ LIỆU GÓI Các điểm tham khảo giao thức chính cuả cdma2000 1x gồm (xem hình 1.7 chương 1):  Điểm tham khảo A: Điểm tham khảo A bao gồm các các giao diện giữa BSC và MSC. Nó bao gồm A1, A2, A5. Trong đó A1 để mang báo hiệu còn A4 và A5 để mang các kiểu lưu lượng khác nhau. giữa BSC và MSC  Điểm tham khảo Ater: Điểm tham khảo Ater gồm giao diện giữa các BSC. Nó bao gồm hai giao diện A3 và A7 chủ yếu để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các BSC. A3 bao gồm hai phần: báo hiệu và lưu lượng. để mang báo hiệu còn A7 để mang báo hiệu không được mang bởi A3.  Điểm tham khảo Aquinter: Điển tham khảo này bao gồm các giao diện A8 và A9 để mang báo hiệu và lưu lượng giữa BSC và PCF.  Điểm tham khảo Aquater (Giao diện R-F): Điểm tham khảo này bao gồm các giao diện A10 và A11 để mang lưu lượng và báo hiệu giữa PCF và PDSN.  Giao diện P-P (tùy chọn): Đây là giao diện giữa PDSN để hỗ trợ chuyển giao nhanh giữa các PDSN. 7.5.1. Ngăn xếp giao thức trên các giao diện A9 và A11 Hình 7.4 cho thấy các ngăn xếp giao thức trên các giao diện A9 và A11. Báo hiệu A9 Báo hiệu A9 Báo hiệu A11 Báo hiệu A11 TCP/UDP TCP/UDP UDP UDP IP IP IP IP Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp vật lý Lớp vật lý Lớp vật lý Lớp vật lý BSC PCF PDSN A9 A11 Hình 7.4. Các ngăn xếp giao thức trên các giao diện A9 và A11 355
  8. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Giao thức báo hiệu A9 có các bản tin chính sau đây:  A9-Thiết lập-A8 và A9-Kết nối-A8 (A9-Setup-A8 và A9-Connect-A8): Bản tin A9-Thiết lập-A8 được BSC gửi đến PCF để thiết lập kết nối A8 hay để khởi động PCF thiết lập kết nối A10. Bản tin A9-Kết nối-A8 được PCF gửi đến BSC để trả lời bản tin A9-Thiết lập-A8 mà nó nhận được từ BSC  A9-Giải phóng-A8 và A9-Giải phóng A8 hoàn thành (A9-Release-A8 và A9- Release-A8 Complete): Được trao đổi giữa BSC và PCF để yêu cầu và trả lời giải phóng kêt nối A8  A9-Tháo gỡ-A8 (A9-Disconnect-A8): Được PCF gửi đến BSC để yêu cầu giải phóng kết nối A8  A9-Cập nhật-A8 và Báo nhận A9-Cập nhật-A8 (A9-Update-A8 và A9- Update-A8 Ack): Được trao đổi giữa BSC và PDF cho thông tin trạng thái và thanh tóan.  A9-Liên kết vô tuyến đã kết nối và Báo nhận A-9-Liên kết vô tuyền đã kết nối (A9-Air Link (AL) Connected and A9-Air Link (AL) Connected Ack): Được trao đổi giữa BSC và PCF để thông báo về kết nối thành công liên kết vô tuyến giữa BSC và MS.  A9-Liên kết vô tuyến đã được tháo gỡ và Báo nhận A9-Liên kết vô tuyến đã được tháo gỡ (A9-Air Link (AL) Disconnected and A9-Air Link (AL) Disconnected Ack): Được trao đổi giữa BSC và PCF về việc liên kết vô tuyến giữa BSC và MS đã được tháo gỡ Giao diện A11 được PCF và sử dụng để thiết lập và tháo gỡ các kết nối A10. Kết nối A10 là một tunnel được thiết lập bằng cách sử dụng giao thức GRE của IETF để mang các gói IP của người sử dụng giữa PDSN và PCF. Giao thức báo hiệu A11 được lập mô hình theo MIPv4. Trong đó PDSN đóng vai trò như MIPv4 HA còn PCF đóng vai trò như MIPv4 FA. Giao thức báo hiệu A11 sử dụng các bản tin sau:  Yêu cầu đăng ký A11 và Trả lời đăng ký A11 (A11 Registration Request và A11 Registration Reply) : Được trao đổi giữa PCF và PDSN để thiết lập kết nối A10  Cập nhật đăng ký A11 và Báo nhận cập nhật đăng ký A11 (A11 Registration Update và A11 Registration Update Acknowledge): Được trao đổi giữa PDSN và PCF để cắt kết nối. 356
  9. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Khi một MS kết nối đến PCF, PCF gửi bản tin "yêu cầu đăng ký A11" đến PSDN được chọn để yêu cầu PDSN này thiết lập một kết nối A10 đến PCF. Khi nhận được yêu cầu này PDSN thiết lập tunnel GRE đến PCF và trả lời yêu cầu kết nối A11 bằng bản "tin trả lời kết nối A11". Các thực hiện quá trình này giống như MS sử dụng bản tin "yêu cầu đăng ký MIPv4" để thông báo cho MIPv4 HA của nói về CoA hiện thời và khởi động HA thiết lập tunnel MIPv4 đến CoA hiện thời của MS. Vì thế các bảo tin "yêu cầu đăng ký A11" và "trả lời đăng ký A11" có cùng khuôn dạng như các bản tin "yêu cầu đăng ký MIPv4" và "trả lời đăng ký MIPv4". Giao thức UDP được sử dụng là giao thức truyền tải cho các bản tin báo hiệu A11 vì các bản tin báo hiệu MIPv4 được truyền tải trên UDP. PDSN sử dụng "trạng thái mềm" để duy trì kết nối A11. Trạng thái mềm sẽ kết thúc sau một khoảng thời gian quy định trước. Vì thế PCF phải làm tươi lại kết nối A10 bằng cách định kỳ gửi đi các bản tin "yêu cầu đăng ký A11" đến PDSN. A9 và A11 có thể sử dụng mọi lớp vật lý. Các lớp liên kết có thể sử dụng mọi giao thức phù hợp với lớp vật lý được sử dụng và có thể truyền các gói IP. 7.5.2. Ngăn xếp giao thức trên các giao diện A8 và A10 Hình 7.5 cho thấy các ngăn xếp giao thức để mang lưu lượng người sử dụng trên các giao diện A8 và A10. GRE GRE GRE GRE IP IP IP IP Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp vật lý Lớp vật lý Lớp vật lý Lớp vật lý BSC PCF PDSN A8 A10 Hình 7.5. Các ngăn xếp giao thứctrên các giao diện A8 và A10 357
  10. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Các gói IP của người sử dụng được đóng bao bằng giao thức IP và đường truyền trong các tunnel của các kết nối A8 (giữa PCF và BSC) và A10 (Giữa PDSN và PCF). Dưới đây ta sẽ xét hoạt động của GRE. GRE đóng bao gói IP của người sử dụng bằng cách bổ sung một tiêu đề cho gói này. Hình 7.6a cho thấy tiêu đề GRE và hình 7.6b cho thấy cách sử dụng tiêu đề này để đóng bao gói IP của người sử dụng. a) Khuôn dạng tiêu đề GRE b) Sử dụng tiêu đề GRE để truyền tunnel giưa PDSN và PCF (hay giữa PCF và BSC) Hình 7.6. Tiêu đề GRE Tiêu đề GRE có các trường sau:  C: chỉ thi có trường kiểm tra tổng hay không  R: chỉ thị có trường định tuyến hay không  K: chỉ thị có trường khóa hay không  S: chỉ thị có trường số trình tự hay không  s: chỉ thị có tuyến nguồn chặt chẽ (Strict Source Route) hay không; (tuyến nguồn chặt chẽ là một tuyến nguồn đặc biệt) 358
  11. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng  Recur: dự phòng cho tương lai và hiện thời được đặt bằng không  Flags: sử dụng cho các cờ sẽ dùng trong tương lai  Ver: chứa số phiên bản của giao thức GRE, đối với phiên bản hiện thời cần đặt bằng không  Protocol Type: chưa kiểu giao thức của gói tải tin  Checksum: chứa kiểm tra tổng của tiêu đề GRE và gói tải tin bất kỳ  Offset: chứa số byte tính từ bắt đầu trường Routing Field đến byte đầu tiên của Source Route Entry tích cực  Key: chứa một số bốn byte được chèn bởi bộ đóng bao  Sequence Number: chứa một số nguyên 32 bit không dấu được bộ đóng bao chèn vào. Nó có thể được sử dụng để thiết lập thứ tự cần truyền các gói từ bộ đóng bao  Routing: chứa danh sách các Source Route Entry (mục ghi tuyến nguồn); mỗi mục ghi nhận dang một tuyến nguồn đến nơi nhận. Đóng bao GRE trên các giao diện A8 và A10 sử dụng trường Key và trường Sequency Number trong tiêu đề GRE. Trường Sequency Number được sử dụng để đảm bảo các gói được truyền đúng thứ tự trong trường hợp giao thức đóng bao đòi hỏi các gói phải được truyền theo thứ tự. Trường Key được sử dụng để nhận dạng các gói IP được truyền đến/đi từ MS. 7.5.3. Các ngăn xếp giao thức trên giao diện P-P Giao diện P-P là một giao diện tùy chọn để hỗ trợ chuyển giao nhanh giữa các PDSN. Để làm thí dụ ta xét trường hợp chuyển giao giữa PDSN S và PDSN T. Giả sử PDSN S là PDSN phục vụ MS trước khi chuyển giao. Ta gọi PDSN T là PDSN đích. Khi không có chuyển giao nhanh giữa các PDSN, PDSN S cần được thay thế bằng PDSN T trong quá trình chuyển giao. Để vậy MS cần thiết lập một kết nối PPP mới đến PDSN T trong quá trình chuyển giao. Việc thiết lâp kết nối PPP mới và lập cấu hình mạng (IPv4 hay IPv6) trên kết nối PPP này đòi hỏi nhiều thời gian dẫn đến trễ chuyển giao lớn. Ngoài ra việc thay đổi PDSN cũng có nghĩa là MS phải nhận được địa chỉ IP mới để nhận các gói IP từ PDSN phục vụ mới. Khi sử dụng MIP để quản lý di động cũng có nghĩa là MS phải đăng ký địa chỉ mới của nó với MIP HA và lại tăng thêm trễ. 359
  12. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Với chuyển giao nhanh, PDSN phục vụ MS vẫn giữ nguyên không đổi trong quá trình chuyển giao thậm chí cả sau chuyển giao. MS vẫn tiếp tục sử dụng kết nối PPP hiện có (kết cuối trên PDSN S) để phát và thu các gói IP trên mạng lõi, trong khi nó đang được chuyển giao sang PDSN T và thậm chí sau khi đã được chuyển giao cho PDSN T. Chừng nào MS vẫn sử dụng kết nối cũ, nó không cần thay đổi địa chỉ IP cuả mình. Kết quả là MS không phải thực hiện đăng ký MIP với HA của mình. Trước hết các gói được gửi cho MS sẽ tiếp tục được định tuyến đến PDSN S. PDSN S chuyển các gói IP này trên kết nối PPP của nó đến MS. Trước hết các khung PPP được truyền tunnel bởi PDSN S đến PDSN T. PDSN T tháo bao các khung PPP thu được và truyền tunnel chúng trên một kết nối A10 đến PCF đích được nối đến PDSN F và đang phục vụ MS. Sau đó PCF đích truyền tunnel các gói trên một kết nối A8 đến BSC đích được kết nối với nó và hiện đang phục vụ MS. BSC này tháo bao khung PPP và chuyển chúng đến MS trên kênh mang vô tuyến. Truyền tunnel giữa PDSN phục vụ đến MS qua PDSN đích cho phép MS duy trì kết nối PPP đến PDSN phục vụ ngay cả khi MS chuyển sang PDSN đích và PDSN này sử dụng không gian địa chỉ IP khác. Giao diện P-P đảm bảo các giao thức và các thủ tục cho báo hiệu và cho phép truyền tunnel lưu lượng người sử dụng giữa các PDSN để hỗ trợ chuyển giao giữa các PDSN nhanh. Giao diện P-P bao gồm hai giao diện riêng:  Giao diện kênh mang P-P: thực hiện các kết nối lưu lượng P-P (các kênh mang) để truyền các gói giữa các PDSN. Kết nối này được thực hiện như một tunnel GRE  Giao diện báo hiệu PP: cung cấp các bản tin báo hiệu và các thủ tục để quản lý các kết nối lưu lượng P-P. Giao thức báo hiệu P-P giống như giao thức báo hiệu A11 (giữa PCF và PDSN) được lập mô hình theo báo hiệu của MIPv4. PDSN phục vụ đóng vai trò như MIPv4 HA còn PDSN đích đóng vai trò như đại diện của MS. Giao thức P-P sử dụng bốn bản tin sau (có cùng khuôn dạng như A11):  Yêu cầu đăng ký P-P và Trả lời đăng ký P-P (P-P Registration Request và P-P Registration Reply) : Được trao đổi giữa PDSN đích và PDSN phục vụ để thiết lập kết nối lưu lượng P-P đến PDSN đích.  Cập nhật đăng ký A11 và Báo nhận cập nhật đăng ký A11 (A11 Registration Update và A11 Registration Update Acknowledge): Được trao đổi giữa PDSN phục vụ và PDSN đích để PCF để cắt kết nối. 360
  13. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Hình 7.7 cho thấy các ngăn xếp mặt phẳng báo hiệu và mặt phẳng người sử dụng cho giao diện P-P. a) Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển Báo hiệu P-P Báo hiệu P-P UDP UDP IP, IPsec IP, IPsec Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp vật lý Lớp vật lý PDSN đích PDSN phục vụ a) Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng GRE GRE IP, IPsec IP, IPsec Lớp liên kết Lớp liên kết Lớp vật lý Lớp vật lý PDSN đích PDSN phục vụ Hình 7.7. Các ngăn xếp giao thức cho giao diện P-P IPsec có thể được sử dụng để thiết lập kết nối an ninh giữa PDSN đích và PDSN phục vụ để truyền tải báo hiệu và các gói của người sử dụng. Các bản tin báo hiệu được truyền trên giao thức UDP giống như các bản tin báo hiệu MIPv4 được truyền trên UDP. 361
  14. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng 7.6. KIẾN TRÚC GIAO THỨC GIỮA MS VÀ PDSN Bây giờ ta sẽ xếp chung các giao thức đã xét ở trên để được kiến trúc giao thức cho việc truyền tải đầu cuối đầu cuối các gói số liệu của người sử dụng giữa MS và một máy đối tác (CH: Correspondent Host). Máy đối tác này có thể được đặt trong một mạng IP bất kỳ và được nối đến mạng cdma2000 1x qua IP. Ta cũng mô tả các giao thức ngăn xếp cho báo hiệu giữa MS và PDSN phục vụ nó. Trước hết ta xét kịch bản trong đó MS không nằm trong quá trình chuyển giao nhanh giữa các PDSN. Các giao thức ngăn xếp để truyền tải gói số liệu của người sử dụng giữa MS và máy đối tác (CH) được cho trên hình 7.8. Trên hình này giao thức LAC (Link Access Control: điều khiển truy nhập liên kêt) quản lý thiết lập, sử dụng, thay đổi và loại bỏ các liên kết vô tuyến. IP IP IP IP PPP PPP GRE GRE GRE GRE LAC LAC Liên kết Liên kết IP IP IP IP Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY MS BSC A8 PCF A10 (R-P) PDSN phục vụ CH Hình 7.8. Kiến trúc giao thức cdma2000 1x để truyền gói số liệu giữa MS và CH (không có giao diện P-P) Bây giờ ta xét trường hợp giao diện P-P được sử dụng bởi PDSN phục vụ để truyền tunnel lưu lượng của người sử dụng qua PDSN đích đến MS. Hình 7.9 cho thấy kiến trúc giao thức để truyền tải đầu cuối đầu cuối lưu lượng giữa người sử dụng và máy đối tác (CN). Tiếp theo ta xét kiến trúc giao thức bao hiệu giữa MS và PDSN phục vụ. MS cần trao đổi báo hiệu với PDSN phục vụ để thiết lập kết nối PPP và tiến hành các đăng ký MIPv4. Các bản tin báo hiệu giữa MS và PDSN phục vụ được truyền tải trên các kênh mang (các kết nối) qua RAN và mạng lõi (hình 7.10). MS kết nối với PDSN thông qua giao thức PPP. MS kết nối với BSC thông qua giao thức LAC. 362
  15. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng IP IP IP IP PPP PPP GRE GRE GRE GRE GRE GRE Liên Liên LAC LAC kết kết IP IP IP IP IP IP Liên Liên Liên Liên Liên Liên Liên Liên kết kết kết kết kết kết kết kết PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY A8 A10 (R-P) P-P MS BSC PCF PDSN đích PDSN phục vụ CH Hình 7.9. Kiến trúc giao thức để truyền tải đầu cuối đầu cuối lưu lượng khi giao diện P-P được sử dụng MIPv4 MIPv4 FA Client UDP UDP IP IP IP PPP PPP GRE GRE GRE GRE LAC LAC Liên kết IP IP IP IP Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết PHY PHY PHY PHY PHY PHY PHY A8 A10 MS BSC PCF PDSN phục vụ Hình 7.10. Kiến trúc giao thức báo hiệu giữa MS và PDSN 7.7. MÔ HÌNH AN NINH CDMA2000 1X Mô hình an ninh tổng quát cho giao diện vô tuyến ở cdma2000 1x được cho trên hình 7.11. 363
  16. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Giao diện vô tuyến HLR/AuC MS Bộ tạo ESN A-Key RAND SSD (32bit) VLR RAND SSD A-Key ESN CAVE CAVE Bộ tạo RAND SSD_B SSD_A SSD_A SSD_B BROADCAST RAND (32bit) CAVE CAVE CAVE CAVE AUTHR PLCM RANDC COUNT XAUTHR (18 bit) PLCM RANDC, COUNT, AUTHR =? Mã dài Mã dài Tiếng Tiếng được ngẫu nhiên hóa Tiếng Khóa Khóa số liệu số liệu Số liệu Số liệu được mật mã Số liệu ORYX ORYX Khóa CMEA Khóa CMEA Báo hiệu Báo hiệu được mật mã Báo hiệu E-CMEA E-CMEA BSS Hình 7.11. Mô hình tổng quát của an ninh giao diện vô tuyến trong cdma2000 1x Mô hình trên hình (7.11) cho thấy quá trình AKA (Authentication and Key Agreement: thỏa thuận khóa và nhận thực) và mật mã ở cdma2000. An ninh trong cdma20001x được thực hiện trên cơ sở khóa bí mật chia sẻ (A-Key) được nạp trong UIM và lưu tại AuC.Quá trình này như sau:  AuC tạo số ngẫu nhiên RANDSSD 32 bit và các số liệu bí mật chia sẻ theo giải thuật CAVE:SSD_A/B= CAVE(RANDSSD, A_Key, ESN)  AuC gửi RANDSSD cùng SSA_A/B được tạo ra từ số ngẫu nhiên này qua HLR đến VLR  Qua giao diện vô tuyến, VLR gửi RANDSSD đến MS  Nhận được RANDSSD, MS tạo ra các số liệu bí mật chia sẻ tương ứng bằng giải thuật CAVE: SSD_A/B= CAVE(RANGSD, A_Key, ESN,…)  Bô tạo RAND ở VLR tạo ra BROADCAST RAND 32 bit để nhận thực toàn cục  VLR gửi BROADCAST RAND qua giao diện vô tuyến cho MS  Nhận được BROADCAST RAND, MS tạo ra chữ ký nhận thực 18 bit bằng giải thuật CAVE: AUTHR= CAVE(BROADCAST RAND, SSD_A,…) 364
  17. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng  MS gửi chữ ký nhận thực AUTHR cùng với RANDC (8 bit cao của BROADCAST RAND và COUNT đến VLR qua giao diện vô tuyến  VLR tính toán chữ ký nhận thực kỳ vọng bằng giải thuật CAVE: XAUTHR= CAVE (BROADCAST RAND, SSD_A,…)  VLR so sánh RANDC, COUNT chữ ký nhận thực kỳ vọng XAUTHR của nó với các thông số tương ứng mà nó nhận được từ VLR  Nếu cả ba so sánh nói trên đều thành công, thì nhận thực MS thành công. MS và BSS chuyển vào chế độ mật mã  Nếu một trong ba so sánh nói trên thất bại, VLR yêu cầu nhật thực duy nhất  Chế độ mật mã được thực hiện ở MS và BSS  Để mật mã cho tiếng thoại, số liệu và báo hiệu ba khóa tương ứng được tạo ra bằng giải thuật CAVE với thông số đầu vào SSD_B: (1) PLCM (Private Long Code Mask: mặt nạ mã dài riêng), (2) khóa số liệu, (3) E-CMEA (Enhanced Cellular Message Encryption Algorithm: Giải thuật mật mã hóa di động tăng cường)  Mật mã tiếng thoại không được thực hiện trực tiếp mà thông qua việc ngẫu nhiên hóa số liệu tiếng bằng mặt nạ mã dài được tạo ra trên cơ sở mặt nạ PLCM  Mật mã số liệu được thực hiện bằng giải thuật ORYX dựa trên khóa số liệu  Mật mã hóa báo hiệu được thực hiện bằng giải thuật CMEA dựa trên khóa E- CMEA. 7.8. TỔNG KẾT Mạng lõi cdma2000 1x được xây dựng trên hai miền: miền chuyển mạch kênh (CS) và miền chuyển mạch gói (PS). Ban đầu miền PS chỉ hỗ trợ mạng để truyền các dịch vụ số liệu gói còn miền CS vẫn đảm bảo truyền các dịch vụ thời gian thực. Cùng với sự tiến hoá của mạng cdma 20001x, miền PS dần đảm nhiệm cả các dịch vụ thời gian thực của miền CS. Chương này tập trung lên xét miền PS của cdma2000 1x. Trước hết các chức năng và các giao diện của miền PS được xét. Các giao diện được chia thành hai giao diện riêng biệt: giao diện cho báo hiệu và giao diện cho lưu lượng. Điều này hoàn toàn giống như ở WCDMA UMTS trong đó các ngăn xếp giao thức được chia thành mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng báo hiệu. Định tuyến giữa một MS với một đối tác luôn đi qua PDSN phục vụ nó. Để truy nhập vào các dịch vụ chuyển mạch gói của cdma 20001x, MS phải tiến hành hai bước sau: (1) nhận được truy nhập đến PDSN, và (2) đăng ký 365
  18. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng MIPv4. Các giao thức trên các giao diện giữa BSC và PCF (A8/A9), giữa PCF và PDSN (A10/A11) đều được xây dựng trên cơ sở IP. Báo hiệu và lưu lượng truyền giữa các phần tử này được đóng bao bởi giao thức GRE và được truyền tunnel. Giao thức báo hiêu A11 được xây dựng giống như báo hiệu MIPv4: cả hai đều sử dụng UDP. Ngoài các giao diện bắt buộc nói trên còn có giao diện tuỳ chọn P-P giữa PDSN phục vụ MS và PDSN đích mà MS này sẽ chuyển sang. Giao diện này cho phép MS vẫn duy trì địa chỉ IP cũ của nó với PDSN cũ và vì thế chuyển giao được thực hiện nhanh hơn. Phần cuối chương này được dành cho mô hình an ninh giao diện vô tuyến của cdma2000. Giống như WCDMA, mô hình an ninh của cdma2000 1x dựa trên cơ chế mật mã hóa đối xứng. Nghĩa là cả MS (UIM) và mạng đều có chung một khóa bí mật chia sẻ để từ khoá này sản xuất ra các thông số an ninh khác. Nếu ở WCDMA an ninh được quản lý tập trung tại HLR thì ở cdma20001x an ninh đựơc quản lý phân bố tại các VLR. 7.9. CÂU HỎI 1. Trình bày mô hình chức năng miền PS của cdma2000 1x 2. Trình bày các bước trong thủ tục truy nhập miền PS cdma2000 1x 3. Trình bày định tuyến và truyền tải gói số liệu trong miền PS cdma2000 1x 4. Trình bày các điểm tham khảo giao thức chính cuả cdma2000 1x 5. Trình bày ngăn xếp giao thức trên các giao diện A9 và A11 6. Trình bày ngăn xếp giao thức trên các giao diện A8 và A10 7. Trình bày các ngăn xếp giao thức trên giao diện P-P 8. Trình bày kiến trúc giao thức để truyền tải số liệu gói từ một MS đến máy đối tác (CN) khi không có giao diện P-P. 9. Trình bày kiến trúc giao thức để truyền tải số liệu gói từ một MS đến máy đối tác (CN) khi có giao diện P-P. 10. Trình bày kỉến trúc giao thức báo hiệu giữa MS và PDSN : 366
  19. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Chương 8 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN 3G+ HSPA 8.1. GIỚI THIỆU CHUNG 8.1.1. Các chủ đề được trình bầy trong chương  Các giao thức trên giao diện vô tuyến 3G+ HSPA  Các trạng thái 3G UMTS RRC với HSDPA/HSUPA của LTE  Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA)  Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA)  Trải phổ và điều chế cho HSPA  Cấu trúc MAC-hs, MAC-2 và lớp vật lý  Quản lý di động trong HSDPA 8.1.2. Hướng dẫn  Học kỹ các tư liệu đựơc trình bầy trong chương  Tham khảo thêm [23],[25]. 8.1.3. Mục đích chương  Nắm đựơc các giao thức và các trạng thái khác nhau của HSPA  Nắm được các kênh trong HSPA  Nắm đựơc các vấn đề quan lý di động trong HSPA 8.2. TỔNG QUAN Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet Access) được 3GPP chuẩn hóa ra trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) được 3GPP chuẩn hóa trong R6 và tháng 12 năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Các mạng HSDPA đầu tiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào thương mại vào năm 2006. Các thông số tốc độ đỉnh của 367
  20. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng HSPA được cho trong bảng 8.1. Nếu tốc độ số liệu lý thuyết của WCDMA là 2Mbps (nhưng thực tế là 384 Mbps), thì HSPA R6 đưa tốc độ đỉnh lên 14,4 Mbit/s cho đường xuống và 5,7Mbps cho đường lên. HSPA R7 đưa tốc độ này lên 28 Mbps cho dường xuống và 11 Mbps cho đường lên và HSPA R8 với cấu hình MIMO 2x2 đưa tốc độ này lên 42 Mbps cho đường xuống. Bảng 8.1. Các thông số tốc độ đỉnh HSPA Tôc độ số liệu Tốc độ số liệu dỉnh HSDPA đỉnh HSUPA (Mbps) (Mbps) 3GPP R6 14,4 5,7 3GPP R7 28 11 3GPP R8 42 (với sơ đồ - MIMO 2x2) HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụng một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao (xem hình 8.1). f2 f1 Nút B GGSN RNC SGSN Hình 8.1. Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA (f1). HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Lúc đầu HSPA được thiết kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất cuả HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác. Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 8.2 minh họa điều này cho HSDPA. Tốc độ đỉnh (14,4Mbps trên 368
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2