Đang tải... (xem toàn văn)
Phần đầu khóa luận nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ 3G. Tìm hiểu cấu trúc mạng 3G. Yêu cầu đối với mạng thông tin thế hệ thứ ba và cấu trúc mạng lõi 3G, 3G toàn IP trong mạng GSM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Đình Trường XU HƯỚNG TRIỂN KHAI MẠNG 3G CỦA CÁC NHÀ CUNG CẤP GSM VIỆT NAM KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Thông Tin Vô Tuyến Cán bộ hướng dẫn : Th.S Trần Ngọc Hưng Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động HÀ NỘI – 2008 Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 2 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động TÓM TẮT Nội dung đề tài khóa luận tốt nghiệp là “Xu hướng triển khai mạng 3G của các nhà cung cấp GSM Việt Nam”. Phần đầu khóa luận nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ 3G. Tìm hiểu cấu trúc mạng 3G. Yêu cầu đối với mạng thông tin thế hệ thứ ba và cấu trúc mạng lõi 3G, 3G toàn IP trong mạng GSM. Tiếp theo khóa luận nghiên cứu về IP-GPRS, IPv6 và Mobile IP. Tìm hiểu về cấu trúc mạng GPRS. Gồm giao diện và các kênh điều khiển trong GPRS, và tổng quan về mạng IPv6, mạng Mobile IP. Phần cuối nội dung khóa luận nghiên cứu về lộ trình triển khai nâng cấp mạng VMS MobiFone lên 3G. Tìm hiểu mạng thông tin di động VMS MobiFone. Lịch sử phát triển, cấu hình, các dịch vụ mạng cung cấp của mạng VMS MobiFone và hướng phát triển của VMS MobiFone. Sau đó là nội dung triển khai hệ thống GPRS, triển khai hệ thống 3G, và hệ thống All-IP trong mạng VMS MobiFone. Bao gồm mục đích, phương án triển khai, phương án tính cước và đánh giá kết quả thử nghiệm đưa ra kết luận. Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 3 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1 LỜI MỞ ĐẦU .4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA, CẤU TRÚC MẠNG LÕI 3G, VÀ 3G TOÀN IP 5 1.1 Lộ trình phát triển mạng thông tin di động thế hệ thứ ba .5 1.2 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 6 1.3 Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 7 1.4 Hệ thống thống tin di dộng 3G-USMT .11 1.5 Cấu trúc mạng lõi 3G All-IP .17 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ KẾT NỐI IP-GPRS, IPv6, MOBILE IP 18 2.1 Tổng quan về kết nối IP-GPRS .18 2.1.1 Cấu trúc mạng GPRS 20 2.1.2 Giao diện vô tuyến GPRS .25 2.1.3 Các kênh điều khiển GPRS .26 2.2 Tổng quan về IPV6 .27 2.2.1 Kiến thức an toàn cho giao thức Internet 29 2.2.2 Tổng quan về kiến trúc an toàn của giao thức IPV6 .33 2.2.3 Các giao thức an toàn trong IPV6 .33 2.3 Tổng quan về Mobile IP 51 CHƯƠNG 3. LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI NÂNG CẤP MẠNG MOBIFONE LÊN 3G ALL-IP 55 3.1 Lịch sử phát triển VMS MobiFone .55 3.2 Cấu hình mạng GSM/VMS .56 3.3 Hướng phát triển mạng MobiFone VMS 57 3.4 Lộ trình triển khai nâng cấp hệ thống .59 3.5 Triển khai hệ thống GPRS 63 3.5.1 Cấu hình tổng quát mạng GPRS trong mạng GSM 63 3.5.2 Hệ thống GPRS triển khai trên mạng VMS 66 3.5.3 Triển khai các dịch vụ GPRS trên mạng GPRS 68 3.5.4 Phương án triển khhai MMS .68 3.5.5 Dự kiến phương án tính cước các dich vụ GPRS .69 3.5.6 Đánh giá kết quả triển khai thử nghiệm 71 3.6 Triển khai thử nghiệm hệ thống 3G 74 3.6.1 Mục đích thí nghiệm .74 3.6.2 Giải pháp thử nghiệm 3G của Alcatel và Eicson 76 3.6.3 Phương án triển khai .78 3.7 Triển khai lên 3G All – IP .79 KẾT LUẬN .84 Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 4 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 5 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3G 3 rd Generation Thế hệ thứ 3 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án hội nhập thế hệ 3 3GPP2 Third Generation Partnership Project Dự án hội nhập thế hệ 3 thứ hai A AMR Adaptive Multirate Đa tốc độ thích nghi ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức tuyền không đồng bộ AC Authentication Center Trung tâm nhận thực B BPSK Binary Phase Shirf Keying Điều chế dịch pha nhị phân BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver station Trạm thu phát gốc C CDMA Code Division Multi Access Đa truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh CS-1,2,3,4 Coding Scheme 1,2,3,4 Sơ đồ mã hóa 1,2,3,4 D DCS Digital Communications System Hệ thống thông tin số DS Telacommunications System Chuỗi trải phổ trực tiếp DSL Digital Subscriber Line Đương thuê bao số E EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution Cải thiện tốc độ số liệu cho phát triển GSM F FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số G GERAN GSM/EDGE Radio Accsess Network Mang truy nhập vô tuyến GSM/EDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút mạng hỗ trợ GPRS cổng GMM GPRS Mobility Management Quản lý mềm dẻo GPRS GMSC Gateway MSC MSC cổng GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu H H.263 ITU standard fo video compression for video-conferencing and video- telephony application Tiêu chuẩn ITU cho nén ảnh, ứng dụng cho hội nghị truyền hình và điện thoại truyền hình HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường chú HTTP Hypertext transfer Protocol Thủ tục truyền siêu văn bản I IMAP Internet Message Accsess Protocol Thủ tục truy nhập tin nhắn qua Internet Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 1 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMT-2000 International Mobile Telecommunications-2000 Viễn thông di động quốc tế 2000 IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet IS-54 Interim Standard - 54 Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến của Mỹ (do AT&T đề xuất) ÍS-95 Interim Standard - 95 Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA của Mỹ ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp ITU-R International Telecommunication Union - Radio Sector Liên hiệp viễ thông quốc tế - Bộ phân vô tuyến ITU-T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardzation Sector Liên hiệp viễn thông quốc tế - Viện tiêu chuẩn viễn thông J JPEG Joint Photographic Experts Group Tổ chức chuyên gia ảnh đồ họa L LAN Local Area Network Mạng cục bộ M MAC Medium Accsess Control Điều khiển truy nhập môi trường MM Mobile Managerment Quản lý di động MMS Multimedia Messaging Services Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MMS-C MMS Center Trung tâm MMS MPEG Moving Picture Experts Group Tổ chức chuyên gia ảnh động MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Switching Service Center Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động N NMS Network Managerment System Hệ thống quản lý mạng NNI Network Node Interface Giao diện nút mạng NSS Network SubSystem Phân hệ mạng O OMC-G Operation Maintenace Center - GPRS Hệ thống quản lý khai thác trong GPRS P PCU Packet Control Unit Khối điều khiển gói dữ liệu PSC Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân PDC Personal Digital Cellular Hệ thống tổ óng số cá nhân PDCH Packet Data Channel Kênh số liệu gói PDN Packet Data Network Mạng số liệu gói PDP Packet Data Protocol Giao thức số liệu gói PDSN Packet Data Service Node Nút dịch vụ số liệu gói PS Packet Switched Chuyển mạch gói PSDN Packet Switched Data Network Mạng số liệu chuyển mạch gói PSPDN Packet Switched Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 2 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Q QoS Quality of Servise Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keyging Điều chế dịch pha cầu phương R RA Routing Area Vùng định tuyến RAN Radio Accsess Network Mạng truy nhập vô tuyến RBS Radio Base Station Trạm gốc vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến RLP Radio Link Protocol Giao thức kết nối vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến S SGSN Serving GPRS Support Node Nút mạng hỗ trợ dịch vụ GPRS SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn SMS-C Short Message Service Center Trung tâm dịch vụ tin nhắn T TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn trên giao thức Internet TDD Time Division Multi Accsess Ghép song công phân chia theo thời gian TDMA Terminal Equipment Đa truy nhập phân chia theo thời gian TE Telecommunications Industry Association Thiết bị đầu cuối TRX Transceiver Bộ thu phát U UI User Interface Giao diện người sử dụng UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu V VHE Virtual Home Environment Môi trường thường trú ảo VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú VoIP Voice over IP Thoại trên nền IP VPN Vietual Private Network Mạng riêng ảo X XML Extensible Mark-up Language Ngôn ngữ đánh dấu có khả năng mở rộng W WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WAP Wireless Application Protocol Thủ tục ứng dụng vô tuyến WCDMA Wideband Cosw Division Multiple Accsess Đa truy nhập băng rộng phân chia theo mã Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 3 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động LỜI MỞ ĐẦU Thông tin di động tuy là một lĩnh vực mới phát triển nhưng với nhiều tính năng ưu việt, nó đã và trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại của con người, mang lại cho con người những lợi ích rất to lớn. Hệ thống thông tin di động theo chuẩn GSM của Châu Âu là sự kế thừa và phát triển của các mạng thông tin di động ra đời trước nó và được nhiều nhà khai thác sử dụng. Ở nước ta có bốn nhà khai thác dịch vụ di động lớn đang hoạt động theo tiêu chuẩn GSM là Viettel, Vinaphone, MobiFone và HT Mobile mới Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như sự bùng nổ về số lượng và những đòi hỏi về chất lượng dịch vụ của khách hàng mạng thông tin di động đang dần tiến tới thế hệ sau với ưu điểm vượt trội hơn. Nội dung khóa luận “Xu hướng triển khai mạng 3G của các nhà cung cấp GSM Việt Nam” gồm 3 chương: Chương 1: Trình bày về hệ thống thông tin di động thế hệ 3G. Phần cấu trúc mạng 3G, yêu cầu đối với mạng thông tin thế hệ thứ ba, cấu trúc mạng lõi 3G và 3G toàn IP. Chương 2: Tổng quan về IP-GPRS, IPv6 và Mobile IP. Chương này trình bầy cấu trúc mạng GPRS bao gồm cấu trúc, giao diện và các kênh điều khiển trong GPRS, tổng quan về mạng IPv6 và mạng Mobile IP. Chương 3: Lộ trình triển khai nâng cấp mạng VMS MobiFone lên 3G. Chương này trình bày về mạng thông tin di động VMS MobiFone. Gồm lịch sử phát triển, cấu hình, các dịch vụ mạng cung cấp của mạng VMS MobiFone và hướng phát triển của VMS MobiFone. Sau đó là triển khai hệ thống GPRS, triển khai hệ thống 3G, và hệ thống All-IP trong mạng VMS MobiFone. Bao gồm mục đích, phương án triển khai, phương án tính cước và đánh giá kết quả thử nghiệm. Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và được sự giúp đỡ của thầy Trần Ngọc Hưng em đã hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cám ơn các thầy các cô trong khoa Điện Tử - Viễn Thông và đặc biệt là thầy Trần Ngọc Hưng đã đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khóa luận này. Hà Nội, 5/2008. Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 4 Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA, CẤU TRÚC MẠNG LÕI 3G, VÀ 3G TOÀN IP 1.1. Lộ trình phát triển của mạng 3G Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn phát triển quan trọng. Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống quy hoạch mạng thông tin di động thế hệ thứ hai, và sau đó hệ thống thông tin di động thứ ba đang được phát triển trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước. Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là thoại, còn thế hệ thứ ba và thứ tư phát triển về dịch vụ dữ liệu, thị tần và đa phương tiện. Hình 1.1 :Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động trên thế giới. Các hệ thống thông tin di động tổ ong số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ thứ hai cộng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của dịch vụ thông tin di động nên ngay từ đầu những năm 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. ITU đang tiến hành công ác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT- 2000. Ở Châu Âu, ETSI đang tiến hành chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS. Hệ thống mới này làm việc ở giải tần 2MHz và cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp hiện có đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh. Tốc độ của người sử dụng có thể nên tới 2Mbps. Tốc độ này chỉ có ở các cell pico trong nhà, còn các dịch vụ với tốc độ 14,4 Kbps sẽ được đảm bảo cho thông tin di động thường ở các cell maco. Người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2Mbps. Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Trần Đình Trường- K49Đ 5 [...]... UTRAN(WCDMA) được thêm các thành phần RNC và BC • Việc có nâng cấp giao diện vô tuyến hiện có của GSM lên EDGE (E-RAN) hay không là tùy chọn của nhà khai thác + MSC/VLR nâng cấp có thể xử lý được cho phần vô tuyến băng rộng + Để các dịch vụ IN có thể cung cấp cho các mạng tạm trú cảu thuê bao cần triển khai CAMEL + Kết nối truyền dẫn trong mạng truy nhập vô tuyến WCDMA dùng ATM nhằm hỗ trợ các loại hình dịch... theo thế hệ 2.5G và 3G, mạng lõi toàn IP đang xu t hiện với nhiều khả năng ứng dụng cao, các dịch vụ thoại và số liệu được hỗ trợ qua mạng lõi toàn IP Các mạng đa phương tiện toàn IP được thiết kế cho công nghệ bưu chính như CDMA2000, UMTS Trong cấu trúc mạng 3G toàn IP, dữ liệu được thiết lập để mang các gói IP giữa các sever kết nối mạng và các thiết bị đầu cuối Mạng sử dụng các “Tunnet” để hỗ trợ... tầng GSM/ GPRS hiện có: • Có thể triển khai nhanh chóng • Chỉ tiêu các phần tử mạng rất ổn định + Cung cấp cả dịch vụ 2G và 3G, dịch vụ chuyển mạch kênh và gói + Bảo đảm an toàn đầu tư: • Thiết bị nâng cấp dần dần tới mạng lõi 3G - Nhược điểm: + Phức tạp do cả hai thành phần CS và PS + Phần CS phức tạp do phải phục vụ cả 2G và 3G, khó mở rộng + Việc quản lý hệ thống sẽ phức tạp - Khắc phục: Bước phát triển. .. B) Giao diện mạng truy nhập vô tuyến RAN (Iub (Node B-RNC) và Tur Mới (RNC-RNC)) Giao diện mạng lõi: Iu (MSC-RNC và SGSN-RNC) Điều chỉnh MSC và SGS cho giao diện TU Giữa Mạng lõi chuyển mạch kênh(HLR-AuC) nguyên Mạng lõi chuyển mạch gói (GGSN) 3GPP đã xác định con đường phát triển của GSM lên UTMS (WCDMA): Mạng lõi phát triển từ GSM- only nhằm hỗ trợ cả GPRS và các thiết bị WCDMA mới • 3GPP Release... thể hiện dựa vào các bản ghi vào trong cơ sở dữ liệu (SDP) Mỗi gói áp dụng các dịch vụ an toàn Ipsec, hoặc bị huỷ bỏ, hoặc được phép bỏ qua IPsec trên cơ sở các cơ sở dữ liệu chính sách IPsec cung cấp các dịch vụ an toàn tại tầng IP bằng việc cho phép một hệ thống lựa chọn các giao thức an toàn, quyết định các thuật toán sử dụng cho các dịch vụ, lưu trữ các khoá bí mật cung cấp cho các dịch vụ yêu cầu... dịch vụ khác nhau: các dịch vụ tốc độ không đổi cho chuyển mạch kênh và và các dịch vụ có tốc độ thay đổi đối với chuyển mạch gói + Các nút lõi được chuyển đổi: • Phần CS phải quản lý cả thuê bao 2G và 3G, đòi hỏi thay đổi trong MSC/VLR và HLR/AuC/EIR • Phần PS được nâng cấp từ GPRS, thay đổi ở SGSN là lớn nhất - Mạng cung cấp các loại dịch vụ 3G và dịch vụ giống với mạng 2,5G, hầu hết các dịch vụ được... công nhận từ mạng 2.2 Tổng quan về IPV6 Trên cơ sở mạng IPv4 được chuẩn hoá vào những năm 1980, Internet đã phát triển nhanh và trở thành nền tảng xã hội không thể thiếu được Ngày nay, các mạng IP, cũng như Internet, tiếp tục được nâng cao về cả tốc độ lẫn chức năng Các mạng IP phải cung cấp nhiều chức năng bao gồm những việc cung cấp đảm bảo cho chất lượng dịch vụ, di động, sự liên kết giữa các máy chủ…... tuyến 3G • 3GPP Release 4 : Thêm chuyển mạch mềm các gateway thoại và lõi chuyển mạch gói • 3GPP Release 5 : Cung cấp các dịch vụ multimedia IP (IMS) và QoS • 3GPP Release 6 : Mạng “All IP”, đang được chuẩn hóa 1.4.1 Release 99 Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN 12 Trần Đình Trường- K49Đ Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động Hình 1.5 : Kiến trúc mạng 3G Release 99 + Về giao diện vô tuyến: • Phần mạng truy... Kiến trúc mạng 3G- All-IP thể hiện hình dưới dây: Hình 1.8 : Kiến trúc mạng 3G All-IP Trường ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN 17 Trần Đình Trường- K49Đ Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT NỐI IP-GPRS, IPv6, MOBILE IP 2.1.Tổng quan về kết nối IP-GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS là một công nghệ cung cấp các dịch vụ gói IP dung lượng cao thông qua GSM Các ứng dụng của IP mới của GPRS... cung cấp với các dịch vụ chuyển mạch kênh của GSM GPRS có thể cung cấp tốc độ số liệu lên đến 171kbps ở giao diện vô tuyến, mặc dù các mạng thực tế không thể đạt được tốc độ này (do hiệu chỉnh lỗi đường truyền) Trong thực tế, giá trị cực đại của tốc độ chỉ cao hơn 100 kbps một chút với độ khả thi khoảng 40kbps đến 50kbps GPRS đảm bảo tốc độ số liệu cao hơn cao hơn nhung vẫn sử dụng vô tuyến giống GSM . Trường XU HƯỚNG TRIỂN KHAI MẠNG 3G CỦA CÁC NHÀ CUNG CẤP GSM VIỆT NAM KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Thông Tin Vô Tuyến Cán bộ hướng dẫn. nghiệp là Xu hướng triển khai mạng 3G của các nhà cung cấp GSM Việt Nam . Phần đầu khóa luận nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ 3G. Tìm hiểu
