HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành Viễn Thông Đề tài: NGHIÊN CỨU GIAO THỨC WAP Giáo viên hướng dẫn: Ths. Phạm Khắc Chư Sinh viên thực hiện: Hoàng Đình Thọ HÀ ĐÔNG 10/2005 LỜI NÓI ĐẦU WAP – Công nghệ mà sẽ đưa mọi người đến gần nhau hơn – đã ra đời và đang từng bước phát triển chứng minh khả năng vô tận của mình. Bạn đã biết đến Internet và WWW. Bạn biết rằng phải có một máy tính để truy nhập vào kho thông tin khổng lồ ấy, thực hiện những giao dịch với bất kỳ người nào cũng kết nối Internet, ở bất kỳ đâu trên trái đất. Tuy nhiên bạn đã thõa mãn với điều đó chưa. Hay đơn giản bạn không có thời gian để sử dụng máy tính? Hoặc giả bạn không biết sử dụng máy tính? Bạn lo lắng bạn không thể có được nguồn lợi khổng lồ mà Internet mang lại, … WAP đã cho bạn câu trả lời hoàn thiện cho thắc mắc của bạn. WAP sẽ đưa bạn đến với Internet mà không cần phải có một máy tính hay là phải biết sử dụng máy tính. Bạn có thể thực hiện những giao dịch qua WAP. Bạn cũng có thể lựa chọn các món hàng, thực hiện một trắc nghiệm hay dạo chơi trên xa lộ thông tin Internet. Đồ án này sẽ nghiên cứu về công nghệ WAP ở khía cạnh Viễn thông, khía cạnh của những người đã xây dựng nên WAP, đưa bạn đến với Internet chỉ qua một thiết bị thông thường nhỏ xíu trong túi quần bạn: Điện thoại di động. Bạn thấy kỳ diệu chưa? Không cần đến máy tính phải không? Thật tuyệt!!! Đồ án này sẽ nghiên cứu về WAP như một kiến trúc mở. Các công nghệ trong WAP như WAP Push. So sánh WAP với Công nghệ tương đương I-Mode của NTT DoCoMo – Công ty Viễn thông Nhật bản vởi hơn 20 triệu thuê bao. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G 1. Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động. Khi con người có hệ thống thông tin cố định thông qua các máy để bàn, họ mong ước có một hệ thống di động để có thể trao đổi thông tin mọi lúc mọi nơi. Để đáp ứng yêu cầu đó, mạng thông tin di động ra đời, trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ hệ thống tương tự sử dụng kỹ thuật FDMA đến các hệ thống số TDMA và CDMA. Căn cứ vào các kỹ thuật sử dụng cho hệ thống, các dịch vụ mà hệ thống có thể đáp ứng được ta chia lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động thành các thế hệ được biểu diễn theo bảng sau: Bảng 1: lịch sử phát triển lên thế hệ 3 của mạng thông tin di động. Thế hệ thông tin di động Hệ thống Các dịch vụ Chú thích Thế hệ 1 (1G) AMPS, TACS, NMT Tiếng thoại FDMA, tương tự Thế hệ 2 (2G) GSM, IS-36, IS-95 Chủ yếu cho tiếng thoại kết hợp với các dịch vụ bản tin ngắn TDMA, hoặc CDMA số băng hẹp (8-13kbps) Thế hệ 2.5 GPRS, EDGE, CDMA 1x Trước hết là tiếng thoại có đưa thêm các dịch vụ số liệu gói TDMA (kết hợp nhiều khe thoại hoặc nhiều tần số), CDMA tốc độ mã cao hơn Thế hệ 3 (3G) CDMA2000, W-CDMA Các dịch vụ tiếng và số liệu gói được thiết kế để truyền tiếng và số liệu đa phương tiện Sử dụng CDMA băng rộng Sơ đồ hình 1.1 sau đây tổng kết quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 7 Đề tài này nghiên cứu về thông tin di động thế hệ 3 trong khi đó các hệ thống trên thế giới đang sử dụng chủ yếu là thông tin di động thế hệ 2 vì vậy sau đây ta nghiên cứu hai quá trình phát triển lên 3G . TACS NMT (900) GSM(900) GSM(1800) GSM(1900) IS-136 (1900) IS-95 CDMA (J-STD-008) (1900) IS-136 TDMA(800) IS-95 CDMA (800) IDEN (800) AMPS SMR GPRS GPRS EDGE Cdma2000 1x W-CDMA Cdma2000 Nx Hình 1.1: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 8 a. Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến cdma2000 thế hệ 3. Mạng IS-95 (cdmaOne) không phải là mạng đầu tiên trên thế giới cung cấp truy nhập số liệu nhưng đây lại là mạng được thiết kế duy nhất để truyền số liệu. Chúng xử lý truyền dẫn số liệu và tiếng theo cách rất giống nhau. Khả năng truyền dẫn tốc độ thay đổi có sẵn ở trong cdmaOne cho phép quyết định lượng thông tin cần phát, vì thế cho phép chỉ sử dụng tiềm năng mạng theo nhu cầu. Vì các hệ thống cdmaOne sử dụng truyền tiếng đóng gói trên đường trục (ví dụ từ BTS đến MSC) nên khả năng truyền dẫn số liệu gói đã có sẵn trong các thiết bị. Công nghệ truyền dẫn số liệu gói ủa cdmaOne sử dụng ngăn xếp giao thức số liệu gói tổ ong (CDPD : Cellular Digital Packet Data) phù hợp với giao thức TCP/IP. Bổ sung truyền số liệu vào mạng cdma 2000 sẽ cho phép nhà khai thác mạng tiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở hạ tầng và các máy cầm tay sẵn có chỉ cần phải nâng cấp phần mềm cho chức năng tương tác. Nâng cấp IS-95B cho phép tăng tốc độ kênh để cung cấp tốc độ số liệu 64-115 kbps và đồng thời cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứng giữa các tần số. Các nhà sản xuất đã công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh, Fax số trên các thiết bị cdmaOne của họ. IP di động (giao thức internet cho di động) là sự cải thiện các dịch vụ số liệu gói. IP di động cho phép người sử dụng duy trì kết nối số liệu liên tục và nhận được một địa chỉ ID khi di động giữa các bộ điều khiển trạm gốc (BSC) hay chuyển đến các mạng CDMA khác. Một trong các mục tiêu quan trọng của ITU IMT-2000 là tạo ra các tiêu chuẩn khuyến khích sử dụng một băng tần trên toàn cầu nhằm thúc đẩy ở mức độ cao việc nhiều người thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ cao. IMT-2000 sẽ sử dụng các đầu cuối bỏ túi kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phương tiện khai thác và triển khai cấu trúc mở cho phép đưa ra các công nghệ mới. Ngoài ra các hệ thống 3G hứa hẹn đem lại các dịch vụ tiếng vô tuyến có các mức chất lượng hữu tuyến đồng thời tốc độ và dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương tiện và các ứng dụng tốc độ cao. Sự phát triển của các hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vô tuyến đối với PSTN và truy cập mạng số liệu công cộng, đồng thời cũng đảm bảo các điều kiện thuận lợi hơn các ứng dụng và các tiềm năng mạng. Nó cũng sẽ đảm bảo chuyển mạng toàn cầu, di động dịch vụ, ID trên cơ sở vùng, tính cước và truy nhập thư mục toàn cầu thậm chí có thể hy vọng công nghệ 3G cho phép nối mạng vệ tinh một cách liên tục. Một trong các yêu cầu kỹ thuật của cdma2000 là tương thích với hệ thống cũ cdmaOne về: các dịch vụ tiếng, các bộ mã hoá tiếng, các cấu trúc báo hiệu và các khả năng bảo mật. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 9 Giai đoạn một của cdma2000 sẽ sử dụng độ rộng băng tần 1,25 Mbps và truyền số liệu tốc độ đỉnh 144 kbps cho các ứng dụng cố định hay di động. Giai đoạn hai của cdma200 sẽ sử dụng động rộng băng tần 5Mhz và có thể cung cấp tốc độ số liệu 144kbps cho các dịch vụ số liệu và xe cộ, 2Mbps cho các dịch vụ cố định. Các nhà công nghiệp tiên đoán rằng giai đoạn cdma200 3x sẽ dần tiến đến tốc độ 1Mhz cho từng kênh lưu lượng. Bằng cách hợp nhất hay bó hai kênh người sử dụng sẽ đạt được tốc độ đỉnh 2Mbps là tốc độ đích của IMT-2000. Sự khác nhau căn bản giữa giai đoạn một và hai của cdma2000 là độ rộng băng tần và tốc độ băng thông tổng hay khả năng tốc độ số liệu đỉnh. Giai đoạn hai sẽ đưa các khả năng tốc độ tiên tiến và đặt nền móng cho các dịch vụ tiếng 3G phổ biến, sử dụng VoIP. Vì các tiêu chuẩn cdma2000 1x và cdma2000 3x phần lớn sử dụng chung các dịch vụ vô tuyến băng gốc nên các nhà khai thác có thể sử dụng một bước tiến căn bản đến các khả năng đầy đủ của 3G bằng cách thực hiện cdma2000 1x . Cdma2000 giai đoạn hai sẽ bao gồm mô tả chi tiết các giao thức báo hiệu, quản lý số liệu và các yêu cầu mở rộng từ vô tuyến 5Mhz đến 10 Mhz và 15 Mhz trong tương lai. Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95 hiện nay sang IS- 2000 1x của tiêu chuẩn cdma2000, các nhà khai thác đạt được tăng dung lượng vô tuyến gấp đôi và có khả năng xử lý số liệu gói đến 144kbps. Khả năng của cdma2000 giai đoạn một bao gồm lớp vật lý mới cho các cỡ kênh 1x1,25 Mhz và 3x1,25 Mhz, hỗ trợ các tuỳ chọn đường xuống trải phổ trực tiếp và đa sóng mang 3x và các định nghĩa cho 1x và 3x. Các nhà khai thác cũng sẽ được hưởng sự cải thiện dịch vụ tiếng với dung lượng tăng 2 lần. Cùng với sự ra đời của cdma2000 1x các dịch vụ số liệu cũng sẽ được cải thiện. Giai đoạn hai cũng sẽ hoàn thành cơ cấu MAC (Medium Access Control: điều khiển truy nhập môi trường) và định nghĩa giao thức đoạn nối vô tuyến (RLP: Radio Link Protocol) cho số liệu gói để hỗ trợ các tốc độ số liệu gói ít nhất là 144 kbps. Thực hiện giai đoạn hai của cdma2000 sẽ mang lại rất nhiều khả năng mới và tăng cường dịch vụ. Giai đoạn hai sẽ tăng cường tất cả các kích cỡ kênh (6x, 9x, 12x) cơ cấu cho các dịch vụ tiếng, bộ mã hoá tiếng cho cdma2000 bao gồm VoIP. Với giai đoạn hai các dịch vụ đa phương tiện thực sự sẽ được cung cấp và sẽ mạng lại các cơ hội lợi nhuận bổ sung cho các nhà khai thác. Các dịch vụ đa phương tiện sẽ có thể thực hiện được thông qua MAC số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2Mbps, RLP hỗ trợ tất cả các tốc độ số liệu đến 2Mbps và mô hình gọi đa phương tiện tiên tiến. Ở lĩnh vực các dịch vụ và báo hiệu, giai đoạn hai cdma2000 sẽ đem đến cấu trúc báo hiệu 3G cdma2000 tự sinh đối với điều khiển truy nhập đoạn nối (LAC : Link Access Control) và cấu trúc báo hiệu lớp cao. Các cấu trúc này đảm bảo hỗ trợ để tăng cường tính riêng tư, nhận thực và chức năng mật mã. Cấu trúc và thiết bị mạng hiện có của nhà khai thác sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển đổi này. Một mạng được xây dựng trên cấu trúc mở tiên tiến với lộ trình chuyển đổi rõ ràng có thể nhận được các khả năng của IS-2000 1x bằng cách chuyển đổi modul đơn giản. Các mạng có cấu trúc ít linh Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 10 hoạt hơn có thể đòi hỏi các bước chuyển đổi tốn kém để thay thế toàn bộ hệ thống thu phát gốc BTS. Để đạt được tốc độ đỉnh nhà khai thác có thể nâng cấp phần mềm cho mạng và các trạm gốc để hỗ trợ giao thức số liệu của IS-2000 1x. Sẽ phải có điểm phục vụ số liệu gói (PDSN : Packet Data Service Node) để hỗ trợ kết nối số liệu cho Internet. Nhiều nhà cung cấp các thiết bị đã đưa ra các giải pháp tích hợp điểm phục vụ số liệu vì thế mở ra lộ trình liên tục tiến tới các công nghệ 3G. Hình vẽ sau cho thấy quá trình phát triển của IS-95. IS- 95A IS- 95B Cdma20 0giai ®o¹n mét Cdma200 0giai ®o¹n hai 2G cdmaOne 3G 64kbps 14.4kbps 2 Mbps Hình 1.2: Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2000 Các nhà khai thác cdmaOne có khả năng nâng cấp lên hệ thống 3G mà không cần thêm phổ, cũng không phải đầu tư thêm đáng kể. Thiết kế cdma2000 cho phép triển khai các tăng cường của 3G trong khi vẫn duy trì hỗ trợ 2G cho cdmaOne hiện có ở dải phổ mà nhà khai thác đang sử dụng hiện nay. Cả cdma2000 giai đoạn một và hai đều có thể hoà trộn với cdmaOne để sử dụng hiệu quả phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn một nhà khai thác có nhu cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ cao có thể chọn triển khai giai đoạn một cdma2000 và cdmaOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho cdmaOne. Ở một thị trường khác, người sử dụng có thể chưa cần nhanh chóng sử dụng các dịch vụ tốc độ số liệu cao thì số kênh sẽ được tập trung chủ yếu cho cdmaOne. Vì các khả năng cdma2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng, nhà khai thác thậm chí có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ để hỗ trợ các dịch vụ mới. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 11 b. Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA Để đảm bảo đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh đồng thời đảm bảo tính kinh tế, tính hệ thống, thông tin di động thế hệ hai sẽ được chuyển đổi từng bước sang thế hệ ba. Tổng quát quá trình chuyển đổi này như hình vẽ: GSM GPRSHSCSD EDGE W-CDMA Hình 1.3: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA. Giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt hơn. Tồn tại hai chế độ dịch vụ số liệu trong cùng một mạng là chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switching) và chuyển mạch gói (PS:Packet Switching) như sau: Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo: - Dịch vụ bản tin ngắn (SMS :Short Message Service). - Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4 kbps. - Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4 kbps. Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói đảm bảo: - Chứa cả chế độ dịch vụ kênh. - Dịch vụ Internet, email - Sử dụng chức năng IWF/PDSN. Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP : Wireless Application Protocol). Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD, dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS và tốc độ số liệu tăng cường để phát triển EDGE. Các bước trung gian này gọi là thế hệ 2,5. Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD là một dịch vụ cho phép tăng tốc độ dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh hiện nay 9,6 kbps (hay cải tiến 14,4kbps) của [...]... Cỏc giao thc truyn thụng tiờu chun: Cỏc giao thc truyn thụng WAP cú kh nng truyn cỏc yờu cu duyt t cỏc u cui di ng ti web server mng Cỏc kiu ni dung v giao thc WAP phi c ti yờu cho th trng tp trung, cỏc thit b khụng dõy cm tay WAP tn dng cụng ngh proxy kt ni gia tờn min vụ tuyn v WWW WAP proxy in hỡnh bao gm cỏc chc nng sau: - - Cng giao thc(Protocol Gateway): Cng giao thc chuyn cỏc yờu cu t chng giao. .. cui di ng WAP Proxy cho phộp ni dung v cỏc ng dng WAP cú th c t ti cỏc WWW server tiờu chun v c phỏt trin s dng cỏc cụng ngh ó c th thỏch trong WWW ging nh cỏc kch bn CGI Do, tờn s dng ca WAP s bao gm 1 Web server, WAP proxy v WAP client, kin trỳc WAP s hon ton d dng h tr cỏc cu hỡnh khỏc Cú kh nng to mt server gc cú cha cỏc chc nng ca WAP proxy Hỡnh 2.6 mụ t mt mng lý thuyt WAP Trong vớ d, WAP client... cụng ty chp nhn a ra mt gii phỏp chung, v WAP ra i Thỏng 6 1997, Ericsson, Motorola, Nokia, v Unwired Planet a ra khi im v thỏng 12/1997, WAP Forum chớnh thc c to Nhim v ca WAP Forum l mang s tin li ca Internet vo th gii khụng dõy, v sau khi tiờu chun WAP 1.0 ra i (4/1998) cõu lc b thnh viờn ca WAP Forum ó m vi mi ngi Theo WAP Forum, mc tiờu ca WAP l: - To mt giao thc khụng dõy ton cu lm vic nh nhau... im ca WAP Cỏc ng dng v ni dung WAP c xỏc nh trong mt tp hp cỏc nh dng ni dung ni ting da trờn cỏc chun truyn thng ca WWW Ni dung c Hong ỡnh Th - Lp D01VT # 35 ỏn tt nghip Nghiờn cu v giao thc WAP giao vn s dng mt tp cỏc giao thc truyn thụng chun da trờn cỏc giao thc truyn thụng ca WWW Ni dung WAP hin th phớa ngi dựng nh vo mt trỡnh duyt siờu nh, tng t nh trỡnh duyt web WAP nh ngha mt tp cỏc thnh phn... W-CDMA khụng ni vi nhau, trong mng truy nhp vụ tuyn ca UMTS (UTRAN) cú c giao din gia cỏc RNC Giao din ny gi l Iur cú tỏc dng h tr tớnh di ng ca thuờ bao gia cỏc RNC v chuyn giao ga cỏc node B biờn RNS Bỏo hiu Iur h tr chuyn giao Hong ỡnh Th - Lp D01VT # 22 Nghiờn cu v giao thc WAP ỏn tt nghip UTRAN c ni n mng lừi thụng qua giao din Iu Giao din Iu cú hai phn t khỏc nhau: Iu-CS v Iu-PS chuyờn trỏch cỏc... hay thit b WAP l mt tp hp cỏc quy tc cho vic truyn v nhn d liu gia cỏc ng dng mỏy tớnh thụng qua cỏc thit b khụng dõy nh in thoi di ng Nh vy WAP khụng n thun l mt giao thc n l Nú l mt tp hp ca cỏc giao thc v cỏc ch tiờu k thut m bao gm mi th t lm th no cỏc thit b Hong ỡnh Th - Lp D01VT # 30 ỏn tt nghip Nghiờn cu v giao thc WAP WAP v cỏc tỏc nhõn ngi dựng cú th lm vic n vic lm th no cỏc giao thc vn... dõy WAP proxy chuyn yờu cu WAP thnh cỏc yờu cu WWW, bng cỏch ú WAP client cú th trỡnh cỏc yờu cu ti web server Proxy cng mó hoỏ cỏc ỏp ng t web server thnh dng nh phõn ti u m WAP client cú th hiu c Nu web server cung cp ni dung WAP (vớ d WML), WAP proxy nhn nú trc tip t web server Tuy nhiờn nu web server cung cp ni dung WWW (ging nh HTML), mt b lc c WAP proxy s dng chuyn ni dung WWW thnh ni dung WAP. .. cỏc yờu cu t chng giao thc WAP (WSP, WTP, WTLS, v WDP) ti chng giao thc WWW (HTTP v TCP/IP) Cỏc b mó hoỏ v gii mó ni dung: Cỏc b mó hoỏ ni dung chuyn ni dung WAP thnh dng ti u ó mó hoỏ thu nh kớch c d liu qua mng Hong ỡnh Th - Lp D01VT # 36 ỏn tt nghip Nghiờn cu v giao thc WAP Mt minh ho v mng WAP: C s h tng ny bo m cỏc ngi s dng u cui di cú th duyt cỏc ng dng v ni dung WAP phong phỳ, a dng, v nhng... ph trờn th gii ang dựng in thoi di ng V nh vy, vi WAP, h cú th so sỏnh giỏ c, la chn mt hng, thanh toỏn, theo dừi cỏc thụng tin th trng Túm li, WAP ó kộo con ngi ta li gn Internet hn, v em cho mi ngi s dng in thoi di ng mt lng thụng tin vụ cựng phong phỳ 2 Khỏi nim WAP Nh phn trờn, ta ó tỡm hiu c mt vi iu v WAP Bõy gi ta s tỡm hiu k hn khỏi nim WAP WAP Wireless Application Protocol, ú - Application:... GSM) Giao din gi UE v mng gi l giao din Uu Trong cỏc quy nh ca 3GPP trm gc c gi l node B Node B c ni n mt b iu khin mng vụ tuyn RNC RNC iu khin cỏc ti nguyờn vụ tuyn ca cỏc node B c ni vi nú RNC úng vai trũ ging nh BSC GSM RNC kt hp vi cỏc node B ni vi nú c gi l h thng con mng vụ tuyn RNS (Radio Network Subsystem) Giao din gia node B v RNC c gi l giao din Iub Khỏc vi giao din Abis tng ng GSM, giao . Thật tuyệt!!! Đồ án này sẽ nghiên cứu về WAP như một kiến trúc mở. Các công nghệ trong WAP như WAP Push. So sánh WAP với Công nghệ tương đương I-Mode. thế hệ 3. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu về giao thức WAP Hoàng Đình Thọ - Lớp D01VT # 7 Đề tài này nghiên cứu về thông tin di động thế hệ 3 trong