›
›

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 6: Các mạng không dây và di động

pdf 63 trang ngocly 1670
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng máy tính - Chương 6: Các mạng không dây và di động", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mang_may_tinh_chuong_6_cac_mang_khong_day_va_di_do.pdf

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính - Chương 6: Các mạng không dây và di động

  1. Chương 6 Các mạng không dây và di động Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004. Slide này được biên dịch sang tiếng Việt theo sự cho phép của các tác giả All material copyright 1992006 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Các mạng không dây và di động 1
  2. Chương 6: Nội dung trình bày ˆ 6.1 Giới thiệu Wireless Tính di động ˆ 6.2 Các kết nối, đặc ˆ 6.5 Các nguyên lý: định tính địa chỉ và routing đến  CDMA các người dùng di động ˆ 6.3 IEEE 802.11 ˆ 6.6 Mobile IP wireless LANs (“wi-fi”) ˆ 6.7 Quản lý sự di động ˆ 6.4 Truy cập Cellular trong các mạng cellular Internet ˆ 6.8 Tính di động và các  kiến trúc giao thức lớp cao hơn  các chuẩn (ví dụ: GSM) Các mạng không dây và di động 2
  3. 6.1 Giới thiệu Wireless Các mạng không dây và di động 3
  4. Giới thiệu Background: ˆ số lượng thuê bao điện thoại di động (không dây) lớn hơn có dây ˆ mạng: máy tính xách tay, palm, PDA, điện thoại Internet sẽ truy cập Internet bất kỳ thời điểm nào ˆ 2 thách thức quan trọng (khác nhau)  truyền thông trên các kết nối không dây (wireless)  quản lý người dùng di động, là người sẽ thay đổi vị trí kết nối với mạng Các mạng không dây và di động 4
  5. 6.2 Các kết nối, đặc tính Các mạng không dây và di động 5
  6. Các thành phần của 1 mạng di động wireless hosts ˆ laptop, PDA, IP phone ˆ chạy các ứng dụng ˆ có thể cố định hoặc di động hạ tầng  wireless không có mạng nghĩa luôn phải di động Các mạng không dây và di động 6
  7. Các thành phần của 1 mạng di động trạm cơ sở ˆ đặc trưng bởi kết nối vào mạng có dây (wired) ˆ relay - đáp ứng việc chuyển các gói giữa hạ tầng mạng có dây và host ạ không dây trong m ng “vùng”  ví dụ: các access point 802.11 Các mạng không dây và di động 7
  8. Các thành phần của 1 mạng di động kết nối wireless ˆ đặc trưng bởi dùng kết nối không dây đến trạm cơ sở ˆ cũng dùng như kết nối backbone hạ tầng ˆ giao thức đa truy cập mạng ˆ các tốc độ truyền dữ liệu, khoảng cách truyền khác nhau Các mạng không dây và di động 8
  9. Các đặc tính của các chuẩn kết nối không dây 54 Mbps 802.11{a,g} 5-11 Mbps 802.11b .11 p-to-p link 1 Mbps 802.15 3G 384 Kbps UMTS/WCDMA, CDMA2000 2G 56 Kbps IS-95 CDMA, GSM trong bên vùng vùng khoảng nhà ngoài trung bình cách xa 10 – 30m 50 – 200m 200m – 4Km 5Km – 20Km Các mạng không dây và di động 9
  10. Các thành phần của 1 mạng di động kiểu cơ sở hạ tầng mạng ˆ trạm cơ sở kết nối không dây với mạng có dây ˆ handoff: linh hoạt thay đổi trạm cơ sở để hạ tầng cung cấp kết nối đến mạng mạng có dây Các mạng không dây và di động 10
  11. Các thành phần của 1 mạng di động chế độ ad-hoc ˆ không có các trạm cơ sở ˆ các nút chỉ có thể liên lạc với nhau trong vùng kết nối ˆ các nút tự tổ chức vào trong 1 mạng: route giữa chúng Các mạng không dây và di động 11
  12. các đặc tính của kết nối không dây Khác biệt với có nối dây .  cường độ tín hiệu giảm: tín hiệu radio giảm khi lan truyền trên đường (mất mát trên đường truyền)  nhiễu bởi các nguồn khác: tần số mạng không dây đã chuẩn hóa (vd: 2.4GHz) được nhiều thiết bị dùng, các thiết bị gây nhiễu lẫn nhau  lan truyền nhiều hướng . làm cho truyền thông qua kết nối không dây thêm nhiều “khó khăn” (thậm chí cả trong trường hợp điểm-điểm) Các mạng không dây và di động 12
  13. các đặc tính của kết nối không dây nhiều người gửi và nhiều người nhận không dây tạo ra thêm các vấn đề (hơn cả trường hợp đa truy cập): A B C C cường độ cường độ B tín hiệu của A tín hiệu của C A vấn đề tiềm ẩn ở đầu cuối space ˆ B, A nghe thấy nhau giảm mức độ tín hiệu: ˆ B, C nghe thấy nhau ˆ B, A nghe thấy nhau ˆ A, C không nghe thấy nhau ˆ B, C nghe thấy nhau nghĩa là A, C không biết về sự can ˆ A, C không nghe thấy nhau dù thiệp của B giao thoa tại B Các mạng không dây và di động 13
  14. Code Division Multiple Access (CDMA) ˆ dùng trong một số chuẩn kênh phát không dây (cellular, vệ tinh ) ˆ “mã” duy nhất gán cho mỗi user, nghĩa là phân hoạch tập m㠈 tất cả user chia sẻ cùng tần số, nhưng mỗi user có tiến trình (mã) riêng để mã hóa dữ liệu ˆ tín hiệu đã mã hóa = (tín hiệu gốc) X (tiến trình riêng) ˆ giải mã: tích trong của tín hiệu đã mã hóa và tiến trình riêng ˆ cho phép nhiều user “cùng tồn tại” và truyền đồng thời với nhiễu tối thiểu (nếu các mã là “trực giao”) Các mạng không dây và di động 14
  15. CDMA mã hóa/giải mã channel output Z . i,m Zi,m= di cm d0 = 1 data 1 1 11 1 11 1 d1 = -1 bits -1 -11 - -1 -1 -1 -11 - bên gửi slot 1 slot 0 code 1 11 1 1 11 1 -1 -1 -11 - -1 -1 -11 - channel channel output output slot 1 slot 0 M D = Σ Z .c i m=1 i,m m M received 1 1 111 11 1 d0 = 1 -1 -11 - -1 -1 -1 -11 - input d1 = -1 slot 1 slot 0 code 1 11 1 1 11 1 -1 -1 -11 - -1 -1 -11 - channel channel output output bên nhận slot 1 slot 0 Các mạng không dây và di động 15
  16. CDMA: nhiễu do 2 bên gửi Các mạng không dây và di động 16
  17. 6.3 Các LAN không dây - IEEE 802.11 (“wi-fi”) Các mạng không dây và di động 17
  18. IEEE 802.11 Wireless LAN ˆ 802.11b ˆ 802.11a  phổ sóng radio không có  vùng từ 5-6 GHz licence, vùng từ 2.4-5  tốc độ lên đến 54 Mbps GHz ˆ 802.11g  tốc độ lên đến 11 Mbps  vùng từ 2.4-5 GHz  phổ lan truyền trực tiếp  ố ộ ế trong lớp physical t c đ lên đ n 54 Mbps •tất cả các host dùng ˆ tất cả đều dùng cùng mã CSMA/CA cho cơ chế  phổ biến rộng rãi, dùng đa truy cập ạ ơ ở các tr m c s ˆ tất cả đều có trạm cơ sở và các phiên bản mạng ad-hoc Các mạng không dây và di động 18
  19. Kiến trúc 802.11 LAN ˆ host không dây truyền thông Internet với trạm cơ sở  trạm cơ sở = access point (AP) ˆ Basic Service Set (BSS) (gọi là “cell”) chứa: hub, switch hoặc router  các host không dây AP  access point (AP BSS 1  chế độ ad hoc: chỉ có các AP host BSS 2 Các mạng không dây và di động 19
  20. 802.11: các kênh, sự liên kết ˆ 802.11b: phổ từ 2.4GHz-2.485GHz được chia thành 11 kênh với tần số khác nhau  quản trị AP chọn tần số cho AP  nhiễu có thể: kênh có thể giống với AP bên cạnh! ˆ host: phải liên kết với 1 AP  quét các kênh, lắng nghe các frame báo hiệu chứa tên của AP (SSID) và các địa chỉ MAC  chọn AP để liên kết  có thể phải thực hiện việc chứng thực (xem chương 8)  thường sẽ chạy DHCP để lấy địa chỉ IP trong subnet Các mạng không dây và di động 20
  21. IEEE 802.11: đa truy cập ˆ tránh tranh chấp: các nút truyền cùng thời điểm ˆ 802.11: CSMA – cảm nhận trước khi truyền  không xung đột với quá trình đang truyền của nút khác ˆ 802.11: không phát hiện tranh chấp!  khó khăn để cảm nhận tranh chấp khi truyền vì các tín hiệu nhận bị yếu  không thể cảm nhận tất cả các tranh chấp trong mọi trường hợp: các đầu cuối che khuất, tín hiệu yếu  mục tiêu: tránh các tranh chấp: CSMA/C(ollision)A(voidance) A B C C cường độ cường độ B tín hiệu của A tín hiệu của C A space Các mạng không dây và di động 21
  22. Giao thức IEEE 802.11 MAC: CSMA/CA Bên gửi 802.11 1 Nếu cảm nhận kênh rảnh thì truyền toàn bộ Bên gửi Bên nhận frame (không phát hiện tranh chấp) 2 Nếu kênh bận thì: DIFS khởi tạo thời gian chờ đợi ngẫu nhiên bộ định thì giảm xuống trong khi kênh rảnh data truyền khi bộ định thì kết thúc nếu không có ACK, tăng thời gian chờ đợi ngẫu nhiên, lặp lại bước 2 SIFS Bên nhận 802.11 ACK - Nếu frame nhận tốt (OK) trả lại tín hiệu ACK Các mạng không dây và di động 22
  23. Tránh các tranh chấp (tt) Ý tưởng: cho phép bên gửi được “đăng ký trước” kênh hơn là truy cập ngẫu nhiên các frame dữ liệu: tránh tranh chấp của với các frame dài ˆ đầu tiên bên gửi gửi các gói request-to-send (RTS) nhỏ đến trạm cơ sở dùng CSMA  các RTS có thể vẫn xung đột với các cái khác (nhưng ít) ˆ trạm cơ sở broadcasts tín hiệu clear-to-send (CTS) trả lời cho RTS ˆ RTS được tất cả các nút lắng nghe  bên gửi truyền frame dữ liệu  các trạm khác trì hoãn việc truyền Tránh tranh chấp triệt để dùng các gói “đăng ký trước” nhỏ! Các mạng không dây và di động 23
  24. Tránh tranh chấp: trao đổi RTS-CTS A B AP RTS(B) RTS(A) tranh chấp đăng ký trước RTS(A) CTS(A) CTS(A) DATA (A) trì hoãn time ACK(A) ACK(A) Các mạng không dây và di động 24
  25. 802.11 frame: định địa chỉ 22 66 6 2 6 0 - 2312 4 frame address address address address duration seq payload CRC control 1 2 3 control 4 địa chỉ 4: chỉ dùng trong chế độ ad-hoc địa chỉ 1: địa chỉ MAC của host hoặc địa chỉ 3: địa chỉ MAC của AP để nhận frame này router mà AP gắn vào địa chỉ 2: địa chỉ MAC của host hoặc AP để truyền frame này Các mạng không dây và di động 25
  26. 802.11 frame: định địa chỉ Internet H1 R1 router AP R1 MAC addr AP MAC addr dest. address source address 802.3 frame AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr address 1 address 2 address 3 802.11 frame Các mạng không dây và di động 26
  27. 802.11 frame: định địa chỉ số tiến trình frame khoảng thời gian truyền đã (dành cho ARQ tin cậy) đăng ký (RTS/CTS) 22 66 6 2 6 0 - 2312 4 frame address address address address duration seq payload CRC control 1 2 3 control 4 2 2 4 11 1 11 1 11 Protocol To From More Power More Type Subtype Retry WEP Rsvd version AP AP frag mgt data kiểu frame (RTS, CTS, ACK, dữ liệu) Các mạng không dây và di động 27
  28. 802.11: tính di động trong cùng subnet ˆ H1 duy trì trong cùng router IP subnet: địa chỉ IP cũng làm giống vậy hub hoặc ˆ switch: AP nào liên switch ế ớ k t v i H1? BBS 1  tự học (Ch. 5): switch sẽ nhìn thấy frame từ AP 1 H1 và “nhớ”port nào AP 2 dùng để chạm đến H1 H1 BBS 2 Các mạng không dây và di động 28
  29. 802.15: mạng vùng cá nhân ˆ đường kính < 10 m ˆ thay thế cho các loại cáp (mouse, keyboard, S P headphones) P bán kính ˆ M ad hoc: không thiết bị cố bao trùm định S P ˆ master/slaver: S P  các slaver yêu cầu quyền gửi (đến master)  master chấp nhận các yêu cầu ˆ 802.15: phát triển từ M thiết bị master Bluetooth S thiết bị slaver  dải tần số radio từ 2.4-2.5 P thiết bị định vị (không hoạt độn GHz  tốc độ lên đến 721 kbps Các mạng không dây và di động 29
  30. 6.4 Truy cập Cellular Internet Các mạng không dây và di động 30
  31. Các thành phần của kiến trúc mạng cellular MSC ‰ kết nối các cell trong một vùng rộng lớn ‰ quản lý các cuộc gọi ‰ điều khiển cell ‰ bao trùm một vùng ‰ trạm cơ sở giống với 802.11 AP Mobile ‰ những user gắn vào Switching Center mạng thông qua trạm mạng điện thoại cơ sở công cộng & ‰ air-interface: giao Internet thức lớp physical và Mobile link giữa thiết bị di Switching động & trạm cơ sở Center mạng nối dây Các mạng không dây và di động 31
  32. các mạng Cellular: hop đầu tiên 2 kỹ thuật để chia sẻ phổ sóng radio từ di động đến trạm cơ sở ˆ FDMA/TDMA kết hợp: chia phổ thành các kênh tần số, các slot thời gian mỗi kênh được chia thành các time slot ˆ CDMA: code division các dải multiple access tần số Các mạng không dây và di động 32
  33. các chuẩn Cellular: tổng quan các hệ thống 2G: các kênh tiếng ˆ IS-136 TDMA: FDMA/TDMA kết hợp (Bắc Mỹ) ˆ GSM (global system for mobile communications): FDMA/TDMA kết hợp  rất phổ biến ˆ IS-95 CDMA: code division multiple access TDMA/ CDMA-2000 FDMA GPRS EDGE UM I TS S-136 GSM IS-95 Các mạng không dây và di động 33
  34. các chuẩn Cellular: tổng quan các hệ thống 2.5 G: các kênh tiếng & dữ liệu ˆ với những người không thể chờ đợi dịch vụ 3G: 2G mở rộng ˆ general packet radio service (GPRS)  phát triển từ GSM  dữ liệu được gửi trên nhiều kênh ˆ enhanced data rates for global evolution (EDGE)  cũng phát triển từ GSM, dùng điều chế tăng cường  ngày nay, tốc độ đã được nâng lên đến 384K ˆ CDMA-2000 (giai đoạn 1)  ngày nay, tốc độ đã được nâng lên đến 144K  phát triển từ IS-95 Các mạng không dây và di động 34
  35. các chuẩn Cellular: tổng quan các hệ thống 3G: kênh tiếng / dữ liệu ˆ Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)  thế hệ GSM kế tiếp, nhưng dùng CDMA ˆ CDMA-2000 còn nhiều đề tài thú vị hơn về mạng di động Các mạng không dây và di động 35
  36. 6.5 Các nguyên lý: định địa chỉ và routing đến các người dùng di động Các mạng không dây và di động 36
  37. Di động là gì? ˆ sự phân bố theo tính chất của mạng di động: không di động tính di động cao user không dây di user di động, kết user di động, truyền động, dùng cùng nối/hủy kết nối từ thông qua nhiều AP AP mạng dùng DHCP. trong khi vẫn giữ nguyên các kết nối (dạng điện thoại cell) Các mạng không dây và di động 37
  38. Di động là gì? mạng gia đình: “gia đình” home agent: thực thể sẽ hoàn bền vững của các thiết bị tất các chức năng di động di động (vd: 128.119.40.186/24) WAN Địa chỉ cố định: địa chỉ trong mạng gia đình, có thể luôn luôn dùng để chạm đến mạng di động vd: 128.119.40.186 correspondent Các mạng không dây và di động 38
  39. Di động là gì? visited network: là mạng địa chỉ cố định: giữ nguyên, trong đóthiết bị di động không đổi (vd: 128.119.40.186) đang thường trú (vd: 79.129.13/24) Care-of-address: địa chỉ trong visited network. (vd: 79.129.13.2) WAN foreign agent: là thực thể trong visited network thực hiện correspondent: có những chức năng di động nhu cầu truyền thông với mạng di động Các mạng không dây và di động 39
  40. Làm thế nào liên lạc với thiết bị di động khác? ố ế Khảo sát trường hợp 1 người bạn Tôi mu n bi t Alice đang ở đâu? thường xuyên thay đổi địa chỉ, làm sao tìm? ˆ tìm trong tất cả danh bạ điện thoại? ˆ gọi cho cha mẹ của bạn ấy? ˆ chờ đợi bạn ấy sẽ cho bạn biết là đang ở đâu? Các mạng không dây và di động 40
  41. Các cách tiếp cận ˆ Để cho routing quản lý: Thông báo địa chỉ cố định của thiết bị di động bằng cách trao đổi bảng routing  bảng routing này sẽ chỉ cho biết thiết bị di động đang ở đâu  không thay đổi gì ở hệ thống đầu cuối ˆ Để cho hệ thống đầu cuối quản lý:  routing không trực tiếp: truyền thông từ correspondent đến thiết bị di động thông qua home agent, sau đóchuyển đến thiết bịởxa  routing trực tiếp: correspondent lấy địa chỉ ngoài của thiết bị di động, gửi trực tiếp đến thiết bị di động Các mạng không dây và di động 41
  42. Các cách tiếp cận ˆ Để cho routing quản lý: Thông báo địa chỉ cố định của thiết bị di động bkhôngằng cáchlinh ho traoạt đổi bảng routing  bảng routing nàyvới hàngsẽ ch triỉ choệu biết thiết bị di động đang ở đâu thiết bị di động  không thay đổi gì ở hệ thống đầu cuối ˆ Để cho hệ thống đầu cuối quản lý:  routing gián tiếp: truyền thông từ correspondent đến thiết bị di động thông qua home agent, sau đó chuyển đến thiết bịởxa  routing trực tiếp: correspondent lấy địa chỉ ngoài của thiết bị di động, gửi trực tiếp đến thiết bị di động Các mạng không dây và di động 42
  43. Đăng nhập visited network home network 1 2 WAN thiết bị di động foreign agent tiếp xúc với agent tiếp xúc với home: “thiết bị di động này foreign agent để thường trú trong mạng của tôi” đăng nhập vào visited network Kết quả cuối cùng: ˆ Foreign agent biết về thiết bị di động ˆ Home agent biết vị trí của thiết bị di động Các mạng không dây và di động 43
  44. Tính di động thông qua Routing gián tiếp foreign agent nhận các gói, chuyển tiếp home agent chặn các gói, đến thiết bị di động chuyển tiếp đến foreign visited agent network home network 3 wide area network 2 1 correspondent định vị 4 các gói dùng địa chỉ thiết bị di động home của thiết bị di phản hồi trực động tiếp cho correspondent Các mạng không dây và di động 44
  45. Routing gián tiếp: chú thích ˆ Thiết bị di động dùng 2 địa chỉ:  địa chỉ cố định: dùng bởi correspondent (vị trí của thiết bị trong suốt đối với correspondent)  care-of-address: dùng bởi home agent để chuyển tiếp các datagrams đến thiết bị di động ˆ chính các thiết bị di động có thể hoàn thành các chức năng của foreign agent ˆ routing tam giác: correspondent-home-network- thiết bị di động  không hiệu quả khi correspondent, thiết bị di động nằm cùng mạng Các mạng không dây và di động 45
  46. Routing gián tiếp: di chuyển giữa các mạng ˆ giả sử user di động di chuyển đến mạng khác  đăng ký với foreign agent mới  foreign agent mới đăng ký với home agent  home agent cập nhật care-of-address cho thiết bị di động  các gói tiếp tục được chuyển tiếp đến thiết bị di động (nhưng với care-of-address mới) ˆ việc thay đổi mạng là trong suốt: các kết nối vẫn được duy trì! Các mạng không dây và di động 46
  47. Di động thông qua Routing trực tiếp foreign agent nhận các gói, chuyển tiếp correspondent chuyển đến thiết bị di động tiếp đến foreign agent visited network home network 4 WAN 2 3 correspondent yêu 1 4 cầu, nhận foreign thiết bị di động address của thiết bị phản hồi trực di động tiếp với correspondent Các mạng không dây và di động 47
  48. Routing trực tiếp: các chú thích ˆ khắc phục vấn đề routing tam giác ˆ không trong suốt đối với correspondent: correspondent phải lấy care-of-address từ home agent  điều gì xảy ra nếu thiết bị di động thay đổi visited network? Các mạng không dây và di động 48
  49. Accommodating mobility with direct routing ˆ anchor foreign agent (FA): FA trong visited network đầu tiên ˆ dữ liệu luôn luôn đầu tiên route tới anchor FA ˆ khi thiết bị di động di chuyển: FA mới thu xếp để dữ liệu chuyển tiếp từ FA cũ (dây chuyền) foreign net visited ngay lúc phiên anchor làm việc bắt đầu foreign agent WAN 2 1 4 3 5 foreign correspondent network foreign agent mới correspondent agent mới Các mạng không dây và di động 49
  50. 6.6 Mobile IP 6.7 Quản lý sự di động trong các mạng cellular 6.8 Tính di động và các giao thức lớp cao hơn Các mạng không dây và di động 50
  51. Mobile IP ˆ RFC 3220 ˆ có nhiều đặc tính mà chúng ta vừa xem qua:  home agents, foreign agents, đăng ký foreign- agent, care-of-addresses, đóng gói (gói-bên trong-gói) ˆ 3 thành phần cần chuẩn hóa:  routing gián tiếp các datagrams  phát hiện agent  đăng ký với home agent Các mạng không dây và di động 51
  52. Mobile IP: routing gián tiếp gói foreign-agent-đến-thiết bị gói được gửi bởi home agent đến foreign dest: 128.119.40.186 agent: một gói trong gói đích: 79.129.13.2 đích: 128.119.40.186 địa chỉ cố định: 128.119.40.186 Care-of address: 79.129.13.2 đích: 128.119.40.186 gói được gửi bởi correspondent Các mạng không dây và di động 52
  53. Mobile IP: phát hiện agent ˆ thông báo agent: các foreign/home agents thông báo dịch vụ bằng cách broadcasting các thông điệp ICMP (typefield = 9) 0 8 16 24 type = 9 code = 0 checksum H,F bits: home / standard foreign agent router address ICMP fields R bit: yêu cầu đăng ký type = 16 length sequence # RBHFMGV registration lifetime reserved bits mobility agent advertisement 0 or more care-of- extension addresses Các mạng không dây và di động 53
  54. Mobile IP: ví dụ đăng ký visited network: 79.129.13/24 home agent foreign agent ICMP agent adv. HA: 128.119.40.7 COA: 79.129.13.2 Mobile agent COA: 79.129.13.2 MA: 128.119.40.186 . registration req. registration req. COA: 79.129.13.2 COA: 79.129.13.2 HA: 128.119.40.7 HA: 128.119.40.7 MA: 128.119.40.186 MA: 128.119.40.186 Lifetime: 9999 Lifetime: 9999 identification:714 identification: 714 . encapsulation format . registration reply time HA: 128.119.40.7 registration reply MA: 128.119.40.186 Lifetime: 4999 HA: 128.119.40.7 Identification: 714 MA: 128.119.40.186 encapsulation format Lifetime: 4999 . Identification: 714 . Các mạng không dây và di động 54
  55. Các thành phần của kiến trúc mạng cellular correspondent mạng điện thoại nối dây công cộng MSC MSC MSC MSC MSC các mạng cellular khác nhau, điều hành bởi các nhà cung cấp khác nhau Các mạng không dây và di động 55
  56. Quản lý tính di động trong các mạng cellular ˆ home network: mạng các nhà cung cấp cellular mà bạn đăng ký  home location register (HLR): cơ sở dữ liệu trong mạng home chứa số lượng cell phone cố định, thông tin khác (các dịch vụ, hóa đơn) ˆ visited network: mạng trong đóthiết bị di động thường trú  visitor location register (VLR): cơ sở dữ liệu với các bản ghi cho mỗi user hiện hành  có thể là home network Các mạng không dây và di động 56
  57. GSM: routing gián tiếp đến thiết bị di động home HLR network correspondent 2 home Mobile home MSC tra cứu HLR, Switching lấy số hiệu roaming của Center thiết bị di động trong visited network 1 cuộc gọi được route đến home network 3 mạng điện VLR thoại chuyển Mobile mạch công Switching cộng Center 4 home MSC thiết lập chiều thứ 2 của cuộc gọi đến MSC trong visited network mobile user MSC trong visited network hoàn tất visited cuộc gọi thông qua trạm cơ sở đến thiết bị network di động Các mạng không dây và di động 57
  58. GSM: handoff với MSC ˆ mục tiêu Handoff: route cuộc gọi thông qua trạm cơ sở mới (không gián đoạn) VLR Mobile ˆ lý do handoff: Switching  tín hiệu mạnh hơn đến/từ BSS Center mới (kết nối liên tục, ít tiêu hao năng lượng) routing routing  ằ ả ả cũ mới cân b ng t i: gi i phóng kênh BSS cũ trong BSS hiện tại BSS mới  GSM không nói tại sao thực hiện handoff (chính sách), chỉ biết cách làm (cơ chế) ˆ handoff được khởi tạo bởi BSS cũ Các mạng không dây và di động 58
  59. GSM: handoff với MSC 1. BSS cũ thông báo MSC để handoff, cung cấp danh sách các BSS 1+ mới 2. MSC thiết lập đường (cấp phát tài nguyên) đến BSS mới 3. BSS mới cấp phát kênh radio cho user di VLR Mobile Switching động Center 2 4. BSS mới thông báo cho MSC, BSS cũ: sẵn 4 1 sàng 7 8 5. BSS cũ “nói” với thiết bị di động: thực hiện 3 handoff với BSS mới BSS cũ 5 6 BSS mới 6. thiết bị di động, BSS mới thông báo để kích hoạt kênh mới 7. thiết bị di động thông báo với BSS mới đến MSC: handoff hoàn tất. MSC route lại cuộc gọi 8 MSC-cũ-BSS giải phóng tài nguyên Các mạng không dây và di động 59
  60. GSM: handoff giữa các MSC ˆ anchor MSC: MSC đầu tiên trong suốt cuộc gọi home network correspondent  cuộc gọi duy trì route Home MSC thông qua anchor MSC ˆ các MSC mới thêm vào anchor MSC PSTN cuối dây chuyền MSC MSC giống như thiết bị di động MSC MSC di chuyển vào MSC mới ˆ IS-41 cho phép tùy chọn tối thiểu hóa để thu ngắn đường đi giữa các dây (a) trước khi handoff chuyền MSC Các mạng không dây và di động 60
  61. GSM: handoff between MSCs ˆ anchor MSC: MSC đầu tiên trong suốt cuộc gọi home network correspondent  cuộc gọi duy trì route Home MSC thông qua anchor MSC ˆ các MSC mới thêm vào anchor MSC PSTN cuối dây chuyền MSC MSC giống như thiết bị di động MSC MSC di chuyển vào MSC mới ˆ IS-41 cho phép tùy chọn tối thiểu hóa để thu ngắn đường đi giữa các dây (b) sau khi handoff chuyền MSC Các mạng không dây và di động 61
  62. GSM với Mobile IP GSM Chú thích Mobile IP Home system Mạng chứa các số điện thoại cố định của user Home network di động Gateway Mobile Home MSC: điểm tiếp xúc để lấy được địa chỉ Home agent Switching Center, route. HLR: cơ sở dữ liệu trong home MSC “home MSC”. HLR chứa số đt cố định, thông tin bổ sung, vị trí hiện tại của user di động Visited System Mạng khác với hệ thống home, trong đó user di Visited network động đang thường trú Visited Mobile Visited Mobile: đáp ứng cho việc thiết lập cuộc Foreign agent services Switching gọi đến/từ thiết bị di động trong các cell kết nối Center. với MSC. VLR: dòng đăng ký tạm thời trong hệ Visitor Location thống visited, chứa thông tin đăng ký của mỗi Record (VLR) user Mobile Station Địa chỉ có thể route cho mỗi đoạn cuộc gọi đt Care-of-address Roaming Number giữa home MSC và visited MSC, (MSRN), “roaming number” Các mạng không dây và di động 62
  63. Không dây, di động: ảnh hưởng đến các giao thức lớp cao hơn ˆ ảnh hưởng sẽ là tối thiểu  mô hình dịch vụ hướng hiệu quả tốt nhất giữ nguyên không thay đổi  TCP và UDP có thể (và đang hiện thực) chạy trên mạng không dây, di động ˆ nhưng hiệu quả:  gói mất/trễ vì các lỗi bit (các gói bị hủy, trễ vì truyền lại) và handoff  trễ làm suy giảm lưu thông thời gian thực  băng thông giới hạn của các kết nối không dây Các mạng không dây và di động 63