Đề tài Nghiên cứu tiến trình nâng cấp mạng thông tin di động GSM và giao thức

để cho phép: ƒ Những cuộc gọi từ bên ngoài mạng của nhà khai thác được định tuyến tới MSC server tương ứng -48- ƒ Những cuộc gọi bên trong mạng của nhà khai thác được định hướng vào mạng PSTN GMSC server sử dụng những dịch vụ của MGW để điều khiển việc thiết lập những kênh mang truyền qua mạng lõi CS và kết thúc kênh mang chuyển mạch kênh. PSTN BSC A MSC-S B MSC-S A TRAU Trans- Coder A BSC B TRAU Trans- Coder B Ater Ater Nc A A PSTN PoI B PoI A Call Control Signalling A and TDM Interface: 64kb/s Ater Interface PoI: Point of Interconnect A A ISUP ISUP TDM TDM RNC A MGW A Trans- Coder A’ MGW B Trans- Coder B’ RNC B Iu Iu Iu Iu Nb Mc Mc Iu and Nb Interface Hình 5.3: Kiến trúc mạng BICC với giao diện A và Iu 5.3 Những giao diện mới trong R4 Có thể triển khai giao diện Nb trên mạng ATM.Giao diện Mc dựa vào MEGACO. Giao thức này đánh địa chỉ mối quan hệ giữa MGW( chuyển đổi voice chuyển mạch kênh tới lưu lượng gói cơ bản) và MSC server (ra lệnh logic dịch vụ của lưu lượng đó) 5.3.1 Giao diện Mc: (G)MSC server tới CS-MGW Nó hỗ trợ việc phân ly những phần tử điều khiển cuộc gọi khỏi những phần tử điều khiển vật mang, và phân ly những phần tử điều khiển vật mang khỏi những phần tử vận chuyển. Nó sử dụng giao thức Megaco H.248/IETF Nó có những đặc tính sau: -49- ƒ Việc xử lý kết nối mềm dẻo cho phép hỗ trợ nhiều chế độ gọi khác nhau và ý đích xử lý nhiều phương tiện khác nhau mà không bị giới hạn khi sử dụng H.323 ƒ Kiến trúc mở là nơi mà việc định nghĩa sự mở rộng/đóng gói tiếp tục làm việc, giao diện này có thể thực thi ƒ Phân bổ linh động tài nguyên vật lý MGW. MGW vật lý có thể được chia thành nhiều MGW riêng ảo, gồm một tập những điểm kết thúc được cấp phát tĩnh ƒ Sự phân bổ linh động tài nguyên phát giữa những miền (domains), như MGW điều khiển nhiều vật mang và quản lý tài nguyên tuỳ theo giao thức H.248 5.3.2 Giao diện Nc giữa MSC server và MSC server Giao diện này mang báo hiệu giữa 2 MSC server. Chính điều này cho phép MSC server xử lý cuộc gọi đến từ MGW, để báo hiệu những yêu cầu của cuộc tới MSC server khác mà điều khiển cuộc gọi đi ra MGW. Giao thức mà xử lý chức năng báo hiệu này là BICC. BICC cung cấp nhiều dịch vụ tương đương tới giao thức điều khiển cuộc gọi ISDN (ISUP) 5.3.3 Giao diện Nb giữa 2 MGW Hình 5.4: user plane cho UMTS R4 Nb giữa những MGW thì mang dữ liệu người dùng. Giao thức được dùng để vận chuyển dữ liệu là giao thức user plane (UP). Trong chế độ hỗ trợ, nó cho phép điều khiển chính xác thời gian luồng phương tiện giữa những MGW và từ MGW tới UTRAN (RNC). Có 2 sự chọn lựa giao thức transport sẵn có trên Nb, là IP và ATM. Trường hợp chọn IP, lưu lượng người dùng sẽ được mang ở dạng gói RTP, cái này được phát trên UDP/IP. Chọn ATM, lưu lượng transport là AAL2 khi nó ở trong UTRAN. -50- Chương 6 Công nghệ UMTS Release 5 6.1 UMTS Realease 5: Giới thiệu IMS UMTS R5 đưa mạng lõi tiến 1 bước xa hơn và định nghĩa một kiết trúc cho mạng toàn IP từ đầu cuối - đầu cuối. MSC và giao diện IuCS không được yêu cầu trong mạng R5. Thiết bị user thông tin với IMS là qua SGSN và GGSN. Lõi của IMS gồm có một số node là CSCF. CSCF về cơ bản là kiến trúc SIP, SIP là một trong những giao thức lõi cho dịch vụ kỹ thu VoIP IMS (IP Multimedia Subsystem ) được thiết kế bởi chuẩn không dây, việc mở rộng này được cập nhật bởi 3GPP, 3GPP2 và TISPAN nhằm hỗ trợ những mạng khác biệt hơn với GPRS, như WLAN, CDMA2000 và mạng cố định. IMS không mong đợi tự chuẩn hoá những ứng dụng, nhưng giúp đỡ truy cập những ứng dung đa phương tiện và voice bằng đầu cuối không dây và có dây, tức là giúp đỡ kiểu hội tụ di động cố định (FMC). Điều này được thực hiện bởi lớp điều khiển ngang cách li mạng truy cập khỏi lớp dịch vụ. Nội dung trong Release 5 chia làm 4 phần: IMS; Ipv6, IP transport in UTRAN; Improvements in GERAN, MExE…; HSDPA 6.1.1 Những phần tử mới trong R5 Hình 6.1: Hệ thống phụ đa truy nhậm ( IP multimedia subsystem (IMS) ) 6.1.1.1 CSCF – Call Session Control Function CSCF chịu trách nhiệm điều khiển phiên và là điểm điều khỉen cho những chức năng sau: ƒ Nhận thực người dùng -51- ƒ Định tuyến cuộc gọi ƒ Thiết lập QoS trên mạng IP ƒ Kiểm tra sự phát sinh của hồ sơ chi tiết cuộc gọi (CDR) cho mục đính tính chi phí Tất cả những báo hiệu điều khiển call/session trong IMS được thực hiện bởi giao thức SIP. Có 3 loại CSCF được định nghĩa là: P-CSCF, S-CSCF và I-CSCF. Mỗi mạng sẽ cung cấp nhiều CSCF đối với mỗi loại. Chính điều này cho phép chia sẻ tải và hỗ trợ tăng độ tin cây xuyên suốt việc sử dụng nhiều server dự phòng. Proxy CSCF (P-CSCF) Đây là điểm liên lạc đầu tiên cho bao hiệu cuộc gọi đến từ UE. P-CSCF hướng báo hiệu cuộc gọi tới S-CSCF. Đối với thuê bao roaming, P-CSCF sẽ được đặt trong mạng lân cận, hoặc cụ thể hơn đối với người dùng đến (given user) thì P- CSCF sẽ được đặt trong cùng mạng. P-CSCF cũng chịu trách nhiệm kiểm tra sự phát sinh của CDR đối với những cuộc gọi di động gốc Serving CSCF (S-CSCF) S-CSCF thực thi điều khiển call/session và tính chi phí cho thuê bao đến (given subscriber). S-CSCF luôn luôn được đặt trong mạng nội bộ của thuê bao. Điều này có nghĩa là tất cả những báo hiệu cuộc gọi di động gốc đều được định tuyến qua mạng nội bộ của người dùng. Interrogating CSCF (I-CSCF) I-CSCF được đặt ở đường biên giới của IMS, và hoạt động như một điểm đi vào cho báo hiệu SIP đến từ mạng bên ngoài của nhà khai thác. Báo hiệu này có thể là: ƒ Yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP dự định tới thuê bao thuộc mạng của nhà khai thác ƒ Yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP dự định tới thuê bao roaming trong mạng của nhà khai thác ƒ Yêu cầu đăng ký, thì I-CSCF chịu trách nhiệm chỉ định S-CSCF cho thuê bao. Sự chọn lựa S-CSCF có thể được thực hiện là phụ thuộc vào nhận dạng của thuê bao (địa chỉ SIP hoặc IMSI), xử lý những nền tảng chia sẻ tải hoặc sử dụng việc xắp sếp server chính/ server dự phòng. -52- 6.1.1.2 MGCF và MGW MGCF là một cổng cho phép thông tin giữa những người dùng IMS và CS. Tất cả báo hiệu điều khiển cuộc gọi đến từ người dùng CS được dự định tới MGCF, nơi thực hiện chuyển đổi giao thức giữa ISUP (ISDN User Part), hoặc BICC, và giao thức SIP và hướng phiên tới IMS. Trong cùng kiểu cách đó, tất cả những phiên IMS gốc hướng người dùng CS đi ngang qua MGCF. MGCF cũng điều khiển những kênh phương tiện vào trong thực thể user-plane được kết hợp, CIMS-MGW (IMS Media Gateway). Thêm vào đó, MGCF có thể thông báo thông tin thanh toán tới CCF. 6.1.1.3 HSS (Home Subscriber Server) HSS chứa cơ sở dữ liệu chính của tất cả thuê bao trên mạng và chứa những thông tin sau: ƒ Thông tin nhận dạng (số điện thoại của người dùng, địa chỉ SIP, IMSI) ƒ Thông tin bảo mật ( Khoá nhận thực bảo mật) ƒ Thông tin vị trí ( hiện tại phục vụ cho GGSN, SRNC, địa chỉ IP) ƒ Thông tin tiểu sử người dùng Nó cũng có chịu trách nhiệm tạo ra thông tin bao mật như yêu cầu cao hơn về nhận thực và tính toàn vẹn và những khoá mật mã. HSS sát nhập với HLR/AuC, được định nghĩa trong những Release trước và cung cấp những dịch cho 3 miền, như sau: ƒ Nhận thực, mô tả sơ lược dịch vụ và thông tin vị trí cho IMS ( dịch vụ cho CSCF) ƒ Dịch vụ HLR/AuC cho miền chuyển mạch gói ( dịch vụ cho SGSN và GGSN) ƒ Dịch vụ HLR/AuC cho miền CS (dịch vụ cho MSC server R4) 6.1.1.4 AS (Application Server) AS cung cấp những dịch vụ gia tăng tới thuê bao. Nó có thể là bất kỳ thứ gì từ khi nhận dịch vụ phim ảnh (truyền hình theo yêu cầu) để cung cấp những dịch vụ thoại và hòm thư truyền hình 6.1.1.5 BGCF (Breakout Gateway Control Function) BGCF chịu trách nhiệm chọn nơi mà sự gỡ (tháo) tới miền CS xảy ra. Kết quả của tiến trình chọn lựa có thể là trong cùng một mạng (nơi mà BGCF ở đó) hoặc mạng khác. nếu sự gỡ xảy ra trong cùng mạng, sau đó BGCF chọn lựa MGCF để xử lý một phiên. Nếu sự gỡ đặt ở mạng khác, sau đó BGCF hướng phiên tới BGCF khác trong mạng được chọn. Quy tắc chọn lựa thực tế không rõ ràng. Thêm -53- vào đó, BGCF có thể thông báo thông tin tính toán tới CCF và tập hợp thông tin thông kế. 6.1.1.6 MRF (Multimedia Resource Function) MRF được tạo thành từ 2 thành phần, bộ điều khiển MRF và bộ xử lý MRF, và chịu trách nhiệm cung cấp những chức năng như: ƒ Hoà nhập nhiều phương tiện để thực hiện hội nghị hình ảnh/thoại (cầu truyền hình) ƒ Cung cấp những thông báo đa phương tiện ƒ xử lý dòng phương tiện ví dụ như chuyển mã audio Chức năng của MRF được chia thành MRFC và MRFP, Giao diện giữa 2 thành phần bị điều khiển bởi giao thức H.248/MEGACO. MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP (ví dụ như để thiết lập cầu truyền hình giữa một số đồng nghiệp) MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ những dịch vụ kênh mang liên quan, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc chuyển mã kênh mang. MRFC giải thích báo hiệu SIP nhận được qua S-CSCF và sử dụng những chỉ dẫn MEGACO (Media Gateway Control protocol) để điều khiển MRFP. MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS. MRFP cung cấp những tài nguyên user-plane mà được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC. MRFP thực hiện những chức năng sau: ƒ Trộn những luồng phương tiện đến ƒ Nguồn luồng phương tiện (đối với những thông báo đa phương tiện) ƒ Xử lý luồng phương tiện (ví dụ, chuyển mã audio, phân tích phương tiện) 6.1.1.7 SLF (Subscription Location Function) SLF được dùng như là một cơ cấu quyết định cho phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm địa chỉ HSS, nơi chứa dữ liệu thuê bao để nhận dạng người dùng đến khi nhà khai thác mạng triển khai nhiều địa chỉ HSS 6.1.1.8 Cổng báo hiệu (SGW) SGW được dùng để nối liền những mạng báo hiệu khác nhau, như mạng báo hiệu SCTP/IP và mạng báo hiệu SS7. SGW thực hiện chuyển đổi báo hiệu (bằng 2 cách) ở mức vận chuyển giữa SS7 và IP (giữa Sigtran SCTP/IP và SS7 MTP). SGW không phiên dịch những bản tin lớp ứng dụng (ví dụ, BICC, ISUP) -54- 6.1.1.9 Cổng bảo mật Hình 6.2: Chuyển đổi báo hiệu trong SGW để bảo vệ lưu lượng control-plane giữa những miền bảo mật, lưu lượng sẽ đi xuyên qua SEG trước khi vào hoặc rời khỏi miền bảo mật. Miền bảo mật tham chiếu tới mạng bị quản lý bởi quyền lực hành chính đơn. Đặc trưng, điều này xảy ra đồng thời với những đường biên nhà khai thác. SEG được đặt ở đường biên của miền bảo mật và nó khiến cho điều khoản bảo mật của miền bảo mật hiệu quả khi hướng tới SEG khác trong miền bảo mật đích. Nhà khai thác mạng có thể có nhiều hơn một SEG trong mạng để tránh xa một lỗi đơn hoặc vì những lý do thực hiện. 6.1.1.10 PDF (Policy Decision Function) PDF chịu trách nhiệm tạo ra những quyết định đường lối là dựa vào phiên và thông tin phương tiện liên quan thu được từ P-CSCF. Nó hành động như một điểm quyết định đường lối đối với sự điều chỉnh SBLP. Sau đây là chức năng của nó đối với SBLP là: ƒ Chứa phiên và thông tin phương tiện liên quan (địa chỉ IP, số cổng, băng thông…) ƒ Phát thẻ cho phép để nhận ra PDF và phiên ƒ Cung cấp quyết định cho phép tuy theo phiên được tích trữ và thông tin phương tiện liên quan dựa vào việc nhận yêu cầu nhận thực vật mang từ GGSN ƒ Cập nhật quyết định nhận thực tại những sửa đổi phiên mà làm thay đổi phiên và thông tin phương tiện liên quan ƒ Khả năng để thu hồi quyết định nhận thực ở bất kỳ thời điểm nào ƒ Khả năng để cho phép sử dụng vận mạng nhận thực (ví dụ, giao thức gói, hoặc PDP, context) -55- ƒ Khả năng để ngăn việc sử dụng vật mang nhận thực (ví dụ, PDP context trong khi duy trì nhận thực) ƒ Để báo cho P-CSCF khi vật mang bị mất hoặc giảm bớt. Dấu hiệu sửa đổi chỉ được đưa ra khi vật mang được nâng cấp hoặc giảm cấp từ hoặc tới 0kbps ƒ Để cho qua bộ nhận dạng IMS-charging tới GGSN và để qua bộ nhận dạng GPRS-charging tới P-CSCF Hình 6.3: Kiến trúc IMS 6.1.2 Những giao diện trong kiến trúc IMS Cx là kết nối giữa HSS và CSCF (I-CSCF và S-CSCF). Giáo thức cho giao diện Cx dựa vào DIAMETER. Giao thức sử dụng phương pháp query/response, từ đây những yêu cầu được gửi tới cơ sở dữ liệu HSS, HSS phản ứng lại bằng thông tin về thuê bao. Giao thức cũng có thể được dùng bởi I-CSCF hoặc S-CSCF để cập nhật giá trị vào cơ sở dữ liệu HSS. Những kiểu truyền được hỗ trợ là: 1. Giấy phép đăng ký cho thuê bao (I-CSCF - HSS) 2. Câu hỏi về những hướng nhận thực cho thuê bao (S-CSCF - HSS) 3. Khai báo tình trạng đang ký ( S-CSCF - HSS) 4. Xoá tên đăng ký của mang khởi đầu (HSS - S-CSCF) 5. Câu hỏi vị trí đối với thuê bao (I-CSCF - HSS) là để quyết định định tuyến cuộc gọi đi vào dự trù dành riêng cho thuê bao thuộc vào mạng này 6. Cập nhật sơ lược tiểu sử của người dùng (HSS - S-CSCF) -56- Miêu tả những giao diện Interface Name IMS entities Description Protocol Cr MRFC, AS Được dùng bởi MRFC để rút ra documents (scripts and những tài nguyên khác) từ AS HTTP over dedicated TCP/SCTP channels Cx I-CSCF, S-CSCF, HSS Dùng để thông tin giữa I-CSCF/S- CSCF và HSS Diameter Dh SIP AS, OSA, SCF, IM-SSF, HSS Dùng bởi AS để tim ra đúng HSS trong môi trường nhiều HSS Diameter Dx I-CSCF, S-CSCF, SLF Dùng bởi I-CSCF/S-CSCF để tìm đúng HSS trong môi trường nhiều HSS Diameter Gm UE, P-CSCF Dùng để trao đổi những bản tin giữa UE và CSCFs SIP Go PDF, GGSN Cho phép nhà khai thác điều chỉnh QoS trong user plane và trao đổi thông tin tích cước tương đương giữa mạng IMS và GPRS COPS (Rel5), Diameter (Rel6+) Gq P-CSCF, PDF Dùng để trao đổi thông tin decision- related một cách khéo léo giữa P- CSCF và PDF Diameter ISC S-CSCF, I-CSCF, AS Dùng để trao đổi ban tin giữa CSCF và AS SIP Ma I-CSCF -> AS Dùng để hướng những yêu cầu SIP trực tiếp tới nhận dạng dịch vụ công cộng được quản lý bởi AS SIP Mg MGCF -> I-CSCF MGCF biến đổi báo hiệu ISUP thành báo hiệu SIP và hướng báo hiệu SIP tới I-CSCF SIP Mi S-CSCF -> BGCF Dùng để trao đổi những bản tin giữa S-CSCF và BGCF SIP Mj BGCF -> MGCF Dùng để trao đổi bản tin giữa BGCF và MGCF trong cùng mạng IMS SIP Mk BGCF -> BGCF Dùng để trao đổi bản tin giữa những BGCF trong những mạng IMS khác nhau SIP -57- Mm I-CSCF, S-CSCF, external IP network Dùng cho việc trao đổi những bản tin giữa mạng IMS và mạng IP bên ngoài Not specified Mn MGCF, IM-MGW Cho phép việc điều khiển tài nguyên user-plane H.248 Mp MRFC, MRFP Dùng để trao đổi những bản tin giữa MRFC và H.248 Mr S-CSCF, MRFC Dùng để trao đổi những bản tin giữa S-CSCF và MRFC SIP Mw P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF Dùng để trao đổi những bản tin giữa những CSCF SIP Rf P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS Dùng để trao đổi thông tin tính cước offline với Diameter Ro AS, MRFC Dùng để trao đổi thông tin tính cước online với ECF Diameter Sh SIP AS, OSA SCS, HSS Dùng để trao đổi thông tin giữa SIP AS/OSA và HSS Diameter Si IM-SSF, HSS Dùng để trao đổi thông tin giữa IM-SSF và HSS MAP Sr MRFC, AS Dùng bởi MRFC để gọi ra documents (scripts và những tài nguyên khác) từ AS HTTP Ut UE, AS (SIP AS, OSA SCS, IM- SSF) Cho phép UE quản lý thông tin liên quan tới những dịch vụ của nó HTTP(s) 6.2 UMTS Realease 5: Truy cập gói downlink tốc độ cao (HSDPA) Điều quan trọng trong UMTS R5 là giới thiệu kế hoạch phát dữ liệu mới được gọi là HSDPA, HSDPA làm tăng tốc độ phát dữ liệu từ mạng tới user. Khi 384kbps là tốc độ lớn nhất trong R99 UTRAN, HSDPA cho phép tốc độ từ 1,4 tới 3.6Mbps mỗi user, phụ thuộc vào khả năng của thiết bị user và tăng tới 14,4Mbps bằng những thiết bị đầu cuối tiên tiến. Thậm chí dưới điệu kiện vô tuyến ít lý tưởng và tải của cell nặng, tốc độ 800kbps vẫn có thể đối với user. Chi phí chính cho HSDPA là phải tăng dung lượng của kết nối backhaul(hướng trở lại) thuộc cell tới mạng, chi phí phát mỗi bit sẽ tăng lên khá xa vì thực tế cùng số những BTS có thể hỗ trợ băng thông toàn thể cao hơn nhiều. -58- Giới thiệu HSDPA vào năm 2006 do đó cho phép nhà khai thác mạng UMTS cạnh tranh trực tiếp với DSL, cáp và truy cập internet WiMax cho home và office. 6.3 UMTS Release 6 và Release 7 6.3.1 UMTS Release 6 : Truy cập gói Uplink tốc độ cao (HSUPA là thế hệ 3,5G) IMS và HSDPA tiếp tục được phát triển thành UMTS Release 6. Khi HSDPA thực chất là tăng băng rộng toàn diện với mỗi cell và mỗi user trong hướng downlink, tốc độ uplink đã không tăng từ R99. Vì thế, uplink vẫn bị giới hạn tới 64- 128kbps và tới 384kbps trong một vài mạng dưới điều kiện lý tưởng. Sự nổi bật của IMS, tuy nhiên, khởi động việc trải rộng số những ứng dụng trực tiếp từ user tới user như hội nghị đa phương tiện. Những ứng dụng này gửi nhiều dữ liệu bằng chúng nhận và do đó uplink sẽ trở thành cổ trai của hệ thống trong suốt thời gian. Do đó, UMTS R6 giới thiệu sự nâng cao tốc độ phát uplink được gọi là HSUPA. Về mặt lý thuyết HSUPA cho phép tốc độ dữ liệu khoảng một vài Mbps cho mỗi người dùng trong điều kiện lý tưởng. Trong điều kiện tín hiệu thực tế, số những user trên mỗi cell và khả năng đầu cuối đang được xem xét, HSUPA vẫn có thể phát tốc độ xung quanh 800kbps. Hơn nữa, HSUPA cũng tăng số lượng lớn nhất users có thể gửi dữ liệu qua cùng một cell và vì thế làm giảm chỉ phí toàn bộ mạng. Những ứng dụng khác non-IMS thích gửi messages email với sự attachment file rất lớn và bản tin MMS với nội dung video lớn cũng lợi dụng HSUPA. Trong Release 6 có 4 nội dung chính đó là: Tích hợp WLAN, quảng bá đa phương tiện và đa sắc thái, cải tiến trong IMS, HSUPA 6.3.2 UMTS Release 7 và xa hơn: thậm chí tốc độ dữ liệu cao hơn Khi HSDPA tăng tốc độ dữ liệu khá xa so với tốc độ UMTS đầu tiên, cuộc đua tăng băng rộng và tốc độ dữ liệu người dùng vẫn tiếp tục. Kỹ thuật phát phức tạp hơn như OFDM và MIMO được thảo luận trong nhóm làm việc 3GPP đối với Release 7. Mục tiêu là để tăng tốc độ dữ liệu lên 10 lần so với HSDPA để cho phép mạng UMTS có thể cạnh tranh với những ký thuật wireless và fixed-line trong tương lai. -59- Chương 7 Các công nghệ không dây khác 7.1 Mạng WLAN 7.1.1 giới thiệu chung về WLAN Năm 1997, IEEE đã phác thảo chuẩn 802.11 cho WLAN. Đến năm 1999, chuẩn 802.11b được phác thảo và được công nhận bởi mạng lưới công nghiệp. Ưu điểm là tiết kiệm được chi phí thiết lập các đường mạng trong các tòa nhà và chi phí bảo dưỡng, tiết kiệm thời gian, khả năng mở rộng và quản lý cao, tính linh động, tích hợp tốt với các máy tính đã có sẵn, chia sẻ tài nguyên. Nhược điểm là tốc độ bị hạn chế bởi băng thông có sẵn, ổn định đường truyền phụ thuộc nhiều vào các thiết bị phát sóng, tính bảo mật của hệ thống chưa cao, tần số cao thì tốc độ nhưng độ suy hao cũng tăng làm giảm khoảng cách. Hình 7.1: Kiến trúc của WLAN Dải tần sử dụng: các sản phẩm không dây sử dụng điều chế phổ trải rộng (DSSS và FHSS) hoạt động ở dải tần công nghiệp, khoa học và y tế (ISM) - Dải 900MHz và 2,4GHz: ưu điểm là có khả năng xuyên qua chướng ngại vật và thu phát mạnh trong khoảng cách vài km - Dải 3,5GHz: các thiết bị trong dải tần này trong một số trường hợp khá giống với thiết bị ở dải 2,4GHz. Độ suy lớn khi xuyên qua vật cản nên ít được sử dụng. -60- Chuẩn mạng WLAN - Nhóm lớp vật lý: -> chuẩn 802.11b: sử dụng kỹ thuật DSSS, có 14 kênh trên băng tần 2,4GHz, tốc độ tối đa là 11Mbps trên mỗi kênh. Nhược điểm là dải tần trùng với dải tần của nhiều thiết bị trong gia đình như lò vi sóng, điện thoại mẹ con…có thể bị nhiễu -> Chuẩn 802.11a là nâng cấp của 802.11b, dải tần làm việc là 5MHz, công nghệ trải phổ OFDM, tốc độ dữ liệu tối đa 25Mbps tới 54Mbps -> Chuẩn 802.11g làm việc ở dải tần 2,4GHz, tốc độ tối đa 54Mbps, kỹ thuật điều chế OFDM - Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC -> Chuẩn 802.11e,i bổ xung cho cả 802.11a,b,g: đối với 802.11e nhằm cung cấp các chức năng về chất lượng dịch vụ (voice, video, QoS rất cao). 802.11i nhằm cải thiện về mặt an ninh cho mạng không dây -> 802.11n vẫn chưa ra mắt, tần số làm việc là 2,4GHz hoặc 5GHz, tốc độ dữ liệu 200Mbps lớn nhất là 540Mbps, phạm vi xấp xỉ là 50m, sử dụng kỹ thuật MIMO 7.1.2 So sánh WLAN và UMTS Khác biệt về tốc độ giữa WLAN và UMTS là, tốc độ truyền lớn nhất của hospots WLAN là 11-54Mbps, 384kbps là với UMTS R99 hoặc 800kbps tới 3Mbps là của HSDPA. Sự thật là, WLAN được dùng cho kết nối wireless ở văn phòng, dùng để trao đổi dữ liệu giữa những PC và Server trong LAN. Ứng dụng khác cho kỹ thuật WLAN trong những toà nhà công cộng. Ở đây, tốc độ bị giới hạn bởi tốc độ liên kết backhaul tới internet. Vì hầu hết hotspots, DSL sử dụng backhaul, chính nó giới hạn tốc độ downlink vào khoảng 1-8Mbps. Băng rộng này phải được chia với tất cả user của hotspot. Trong thực tế, băng thông uplink thậm chí nhỏ hơn và trong hầu hết trường hợp bị giới hạn tới 256kbps tới 1Mbps. Do đó, tốc độ phát lớn nhất của WLAN không được sử dụng như trong lý thuyết. Sử dụng UMTS, tốc độ trên 384kbps tới 3Mbps với HSDPA sẵn săng với mỗi user. Node-B UMTS với 3 phân đoạncó dung lượng phát vào khoảng 12Mbps, nó có thể xử lý nhiều user hơn hotspot của WLAN với tốc độ tương ứng mỗi user. Chú ý, Node-B thường bao phủ một vùng địa lý lớn hơn nhiều so với hotspot của WLAN. -61- WLAN sẵn có ở những địa điểm công cộng như hotel, airport lounges, và nhà ga. Mong muốn số lượng hotspot sẽ tăng lên trong tương lai, vì phạm vi ngắn của WLAN. Mặt khác, mạng UMTS lại bao phủ những khu vực rộng như thành phố Hình 7.2: Tốc độ dữ liệu và sự phụ thuộc của chúng vào di động Khi mạng lõi UMTS là một sự phát triển của mạng GSM và GPRS đang tồn tại, giải pháp tính cước trên toàn thế giới vẫn đang tồn tại. Mặt khác WLAN không có giải pháp tính cước chuẩn vì nó phục vụ cho home và office. Đối với những hotspot thương mại, thì việc tính cước là nội dung cần thiết. Ví sự vắng mặt những chuẩn và số lượng rất lớn những nhà khai thác hotspot, một số giải pháp tính cước khác đang xuất hiện trên thị trường. Như thẻ , trả trực tiếp qua thẻ tín dụng, và trả qua GSM hoặc UMTS ( nếu hotspot của WLAN được khai thác bởi nhà khai thác di động của user). Kích thước của cell cũng là khác biệt lớn giữa WLAN và UMTS. WLAN bị giới hạn tới một vài trăm mét vì công suất phát lớn nhất là 0,1W. Trong toà nhà phạm vi này giảm xuống vì những vật cản như những bức tường. Những cell của UMTS có thể phủ sóng vài km nhưng cũng có thể phủ sóng cho nhiều toà nhà hoặc floors (pico-cells) Hệ thống điện thoại là ứng dụng quan trọng. Phần chuyển mạch kênh của mạng UMTS đã được thiết kế cho hệ thống điện thoại voice và video. Xu hướng rõ -62- ràng là hướng voice (và video) trên IP (VoIP). UMTS đánh địa chỉ bằng kiến trúc IMS. Những hotspot không dây sẽ lợi dụng từ xu thế này. Những khác sử dụng VoIP, cùng với notebook, cho phép người dùng làm cuộc gọi qua WLAN ở nhà, trong văn phòng, hoặc hotspot công cộng. Gần đây, những thiết bị như nhà thông tin Nokia đã giới thiệu kết nối WLAN thêm vào truy cập GSM và UMTS. Để chắc chắn chất lượng dịch vụ tốt đối với ứng dụng điện thoại trong những hotspot được tải, thêm DCF vào điểm truy cập để chắc chắn băng rộng và thời gian trễ không đổi cho cuộc gọi. Giải pháp cho vấn đề này đã được chuẩn hoá cụ thể trong 802.11e. Chú ý, những hotspot công cộng kết nối internet qua đường dây DSL với băng thông uplink có giới hạn chỉ vài trăm kbps. Do đó, chỉ có 2 hoặc 3 cuộc gọi đồng thời xảy ra. Vì lý do này, điện thoại trên những hotspot WLAN công cộng sẽ chỉ bổ sung dung lượng cuộc gọi voice của mạng GSM và UMTS. Những chuẩn R6 miêu tả làm sao IMS có thể được mở rộng tới WLAN công cộng. Hình 7.3 : Kiến trúc nối liền giữa WLAN IEEE 802.11 và UMTS Hình 7.4 chỉ ra 5 điểm nối liền giữa WLAN và UMTS. Kiến trúc nối liền này bao gồm những thay đổi nhỏ tới nhiều chuẩn và nhiều kỹ thuật đang tồn tại và đặc biệt cho lớp MAC và vật lý. Hai nối liền đầu tiên luôn luôn có sự tương tác giữa điểm truy cập (AP) WLAN và phần chuyển mạch gói của mạng lõi UMTS. Nối liền này là có thể thông qua phần tử 3G-SGSN và GGSN. Trong 2 trường hợp mạng -63- WLAN xuất hiện như là một cell của UMTS hoặc vùng định tuyến (RA). Mạng UMTS sẽ là mạng Master(chủ) và mạng WLAN IEEE 802.11 sẽ là mạng slave (tớ). Điều này có nghĩa là việc quản lý di dộng và bảo mật sẽ được xử lý bởi mạng UMTS. Điều này yêu cầu những card PCMCIA dual-mode để truy cập tới 2 lớp vật lý khác nhau. Thêm vào đó, tất cả lưu lượng sẽ đến 3G-SGSN của UMTS đầu tiên hoặc 3G-GGSN trước khi trạm tới những đich cuối cùng của nó, dù là đích cuối cùng ở trong mạng WLAN. Hình 7.4: Quan hệ nối liền giữa IEEE 802.11 WLAN AP và 3G-SGSN thông qua IWU (IWU cạnh tranh với bộ điều khiển RNC) Trong nối liền thứ 3 điểm truy cập ảo (VAP) trái ngược những vai trò của UMTS và WLAN như trong 2 kiến trúc nối liền đầu tiên. Ở đây, WLAN IEEE