Tài liệu Mobile Wireless Network chương 2

College Of Information & Communication TechnologyDepartment of Computer System & Data Communication 3 EIA/TIA Interim Standard 41 IS-41 or ANSI-41 Global System for Mobile Communicat

Trang 1

MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG

(Mobile & Wireless Network)

CHƯƠNG 2

QUẢN LÝ DI ĐỘNG (MOBILITY MANAGEMENT)

College Of Information & Communication Technology

Department of Computer System & Data Communication

1

Nguyễn Hoàng Việt

Trang 2

Department of Computer System & Data Communication 3

EIA/TIA Interim Standard 41 (IS-41 or ANSI-41)

Global System for Mobile Communications (GSM) Mobile

Application Part (MAP)

Các vấn đề cho quản lý di động:

Định vị người dùng (Locating the user)

Chuyển tiếp (Handoff)

Chuyển vùng (Roaming)

Trang 3

Theo vết người dùng liên tục

Bắt đầu tìm kiếm từ nơi nhìn thấy lần sau cùng và mở rộng

Định

Định vị vị người người dùng dùng

Bắt đầu tìm kiếm từ nơi nhìn thấy lần sau cùng và mở rộng

tìm kiếm

Phỏng đoán vị trí, dựa vào:

Mẫu di chuyển thường xuyên (thói quen)

Lịch biểu cá nhân (nếu người dùng cho phép truy cập)

Người dùng thông báo vị trí của họ, dựa vào:

Lị h biể ời dù ( í d thô bá h hệ thố ỗi 1 hút )

Lịch biểu người dùng (ví dụ thông báo cho hệ thống mỗi 1 phút, …)

Người dùng lắng nghe sự kiện sau đó kiểm tra và thông báo vị trí

Người dùng thông báo vị trí cho đại lý/người trung gian

5

Handoff là quá trình xuất hiện khi mobile di chuyển từ một BS/AP này

sang một BS/AP khác (trong cùng PCS)

Chuyển

Chuyển tiếp tiếp (Handoff) (Handoff)

Khái

Khái niệm niệm

Handoff (North America) = Handover (Europe)

Soft handoff Giữ vài đường đi giữa mobile và một số BS Mobile có thể liên lạc với cả hai BS

cũ và mớiHard handoff Mobile chỉ có thể liên lạc với hoặc BS này hoăc BS khác

Seamless handoff Nếu cả người dùng và các ứng dụng đang chạy đều không thông báo vể

handoff (bao gồm cả smooth và fast handoff)Glitchless handoff Các delay do handoff được loại trừ khỏi data stream

Smooth handoff Lưu thông của mobile khi di di chuyển từ BS này sang BS khác được lưu trữ lại

và được phân phối cho BS mớiFast handoff Chỉ có một thời gian ngắt ngắn giữa việc ngắt và tạo nối kết với BS cũ và mới

Vertical handoff Khi cell mới lớn hơn cell hiện tại

Horizontal handoff Khi cell mới tương tự cell hiện tại

Trang 4

Tác động ít nhất đến lưu thông – thực hiện handoff đúng thời điểm

Chịu lỗi/Thích ứng với tắt nghẽn và khả năng – các cell mới và cũ có

Handoff (2)

Mục

Mục tiêu tiêu của của Handoff Handoff

Chịu lỗi/Thích ứng với tắt nghẽn và khả năng các cell mới và cũ có

thể khác nhau về mức độ sử dụng, băng thông sẵn dùng Î handoff

phải quan tâm đến điều này

Hiệu suất - handoff phải đạt được cải thiện hiệu suất (lưu thông, tiêu

thụ năng lượng) Î bản thân handoff phải tối thiểu hoá việc tiêu thụ

năng lượng của nó

Cải thiện tính sẵn dùng - handoff phải đạt kết quả trong việc dùng BS

(băng thông cao hơn, giá thấp, độ trễ thấp, …)

Tối ưu hoá phần lớn hệ thống - Mobile phải có khả năng dùng tập

hợp tối đa các BS (bao gồm chuyển đổi code, biến điệu, module vô

tuyến, …) để đạt việc tối ưu phần lớn hệ thống, hơn là chỉ tối ưu trong

một hệ thống đơn độc

7

Handoff (3)

Khi

Khi nào nào thực thực hiện hiện quyết quyết định định chuyển chuyển tiếp tiếp??

Bằng cách tìm kiếm một BS mới trước khi cần nó, sẽ có

thời gian để thực hiện quyết định (trong khi vẫn còn nối kết)

TL - Threshold for Looking around

TH - threshold for Handoff

Trang 5

Network Controlled Handoff (NCHO) – mạng thực hiện

Được dùng trong CT-2 Plus và AMPS

Mobile Assisted Handoff (MAHO) - mobile cung cấp dữ

liệu mà mạng dùng để thực hiện quyết định

Được dùng trong GSM và IS-95 CDMA

Mobile Controlled Handoff (MCHO) - mobile tự quyết định

Đ dù t DECT PACS M bil IP

Được dùng trong DECT, PACS, Mobile IP

forward handoff - mobile khởi động chuyển tiếp và gởi yêu cầu đến

BS mới

backward handoff - mobile khởi động chuyển tiếp và gởi yêu cầu đến

BS cũ

9

Khi 2 cell trong cùng MSC, mobile báo hiệu nó sẽ thay đổi cell và nhận dạng một cell mới

MSC thiết đặt các tài nguyên phù hợp trong cell mới, sau đó phân phối lưu thông cho cell

mới của mobile (giả sử đang dùng sơ đồ MCHO)

Handoff (5)

Inter

Inter BS Handoff (1) BS Handoff (1)

mới của mobile (giả sử đang dùng sơ đồ MCHO)

2 BS 2 BS 2

BS 1

1 Mobile đang dùng BS1, các lưu thông qua một kênh (A) giữa MSC (qua BSC) và BS1;

Mobile báo hiệu cho BS2về ý định chuyển tiếp (qua một kênh rỗi B)

2 MSC tạo một cầu nối (C) và lưu thông bây giờ được gởi qua cả hai kênh (A) và (D)

3 Mobile đã chuyển sang BS2, nó báo hiệu (qua E) rằng nó đã sẵn sàng dùng kênh D

4 MSC xoá cầu nối C và giải phóng kênh A, mobile bây giờ chỉ dùng kênh D

Trang 6

Cách nào giải quyết vấn đề thiếu tài nguyên tại cell mới?

Nonprioritized scheme (chuyển tiếp được xử lý như call mới)

Handoff (6)

Inter

Inter BS Handoff (2) BS Handoff (2)

Khi chuyển tiếp bị nghẽn, dùng tiếp kênh hiện tại đến khi:

cuộc gọi không tiếp tục (over)

nối kết bị lỗi (hoặc bị bắt buộc chấm dứt)

Reserved channel scheme

Dành riêng vài kênh trong mỗi BS dùng cho handoff

Queuing priority scheme

Khai thác cell phủ lắp (được gọi là “vùng chuyển tiếp” nếu có) để lập hàng

đợi cho các mobile đang chờ chuyển tiếp

Subrating scheme

Giáng cấp một call trong cell mới, chia tài nguyên với call đang chuyển tiếp

(Î call đang chuyển tiếp cũng bị giáng cấp).

Giáng cấp thường bao gồm việc thay đổi từ full-rate đến half-rate CODEC

11

Khi 2 cell nối kết với 2 MSC khác nhau chuyển tiếp sẽ phức tạp hơn

Handoff (7)

Inter

Inter System Handoff (1) System Handoff (1)

Handoffs between two MSCs

Trang 7

Handoff (7)

Inter

1 MSC A yêu cầu MSC B đo

chọn ứng viên cho handoff

Î Giả sử BS2 được tìm thấy

Î MSC B trả về cho MSC A

thông tin về chất lượng tín

hiệu và các thông tin khác.

Đúng, MSC A thoát khỏi thủ tục

Ngược lại, MSC A yêu cầu MSC B thiết đặt một voice channel (VC)

Giả sử có VC trên BS2 Î MSC B yêu cầu MSC A khởi động radio link transfer

3 MSC A gởi cho mobile lệnh handoff Î Mobile đồng bộ với BS2

Sau khi mobile nối kết với BS2, MSC B thông báo với MSC A là handoff thành công

MSC A nối kết (trunk) với MSC B và hoàn thành handoff

luôn đi qua một

thiểu hoá đường

Trang 8

Tuỳ chọn Simultaneous Binding trong Mobile IPv4 cho

phép mobile tạo một liên kết giữa BS mới và BS cũ (Home

Handoff (9)

Fast Mobile IPv4 handoff

phép mobile tạo một liên kết giữa BS mới và BS cũ (Home

Agent).

BS cũ sẽ sao chép tất cả các packet gởi tới mobile trong

lúc handoff và chuyển chúng cho cả BS cũ và mới

Î mobile thực hiện handoff bằng cách đơn giản là cấu hình lại giao

diện của nó

Î Thời gian ngắt rất ngắn (< 10ms)

Khi mobile kết nối vật lý với mạng mới, nó sẽ nhìn thấy các

packets gởi cho nó đã đến sẵn nơi đó

15

Handoff (10)

Thời gian của Mobile IPv4 handoff

Trang 9

Roaming xuất hiện khi một user của PCS này dùng dịch vụ

của một PCS khác

Chuyển

Chuyển vùng vùng (Roaming) (Roaming)

Khái

Khái niệm niệm

Thường dựa trên “thoả thuận roaming” giữa các người điều hành

tổng đài (operator) của các hệ thống liên quan

Ví dụ operator chủ cùa user thoả thuận trả tiền cho operator của các hệ

thống khác để thực hiện lưu thông của người dùng di động

Thoả thuận thường dựa trên thuê bao (subscriber), không dựa trên thiết

bị nên user có thể thay đổi thiết bị truy cập

Roaming có thể cần phải thực hiện nhận dạng và cấp quyền

để truy cập vào PCS mới

Î Database di động của PCS chủ phải được cập nhật để phản ánh sự

hiện diện của user trên PCS khác Î bảo đảm việc forward/redirect

thông tin cho user và cũng làm cơ sở cho việc tính phí

Trang 10

Roaming (3)

Roaming Management

Gồm 2 phần:

thống vị trí hiện tại của nó

Call Delivery – quá trình định vị user để phân phối cuộc gọi

EIA/TIA IS-41 (ANSI-41) và GSM MAP định nghĩa chiến

lược 2 mức, sử dụng dữ liệu 2 lớp:

thuê bao tại hệ thống chủ của người dùng

đang viếng thăm

Roaming (4)

Ví

Ví dụ dụ về về roaming roaming

Mobile roams from PCS 1 to PCS 2

1 Khi user (và MS) đến Stockholm, MS này phải đăng ký (register) với VLR của PCS2

2 VLR của PCS2thông báo đến HLR của user tại Kiruna về vị trí hiện tại của user (ví dụ

HLR sẽ chỉ đến VLR trong PCS2) HLR gởi profile của user đến VLR của PCS2

3 VLR của PCS2thông báo cho mobile (MS) rằng nó đã đăng ký thành công

4 HLR thông báo cho VLR của PCS1để xoá mục từ của nó tương ứng với user

Trang 11

Roaming (5)

Forwarding pointer scheme

Được áp dụng để giảm chi phí cho việc đăng ký:

Move operation (registration) - khi di chuyển từ VLR đến VLR

Move operation (registration) khi di chuyển từ VLR đến VLR,

đưa một forwarding pointer vào VLR trước, hơn là thông báo đến

HLR

Find operation (call delivery) - khi một call đến với hệ thống chủ,

đi theo chuỗi và rồi cập nhật HLR.

Giảm chi phí cho việc xoá đăng ký:

implicit deregistration - chỉ xoá các mẫu tin trong VLR khi cần

khô i

không gian

không có đăng ký sau thời gian timeout, mẫu tin của nó sẽ bị xoá

Quản lý Roaming dưới SS7 (1)

SS7 (Singaling System No 7) là một hệ thống báo hiệu

kênh chung (CCS:Common Channel Signaling )

Mạng nối kết giữa Mạng di động và PSTN (xem như

mạng nền của các hệ thống di động)

Cung cấp chức năng quản lý & điều khiển trong mạng điện thoại

Bao gồm: giám sát (supervisory), định địa chỉ (addressing), cung

cấp thông tin cuộc gọi

Dùng một mạng báo hiệu băng tần riêng để truyền các thông điệp

Î tách biệt giữa báo hiệu và đàm thoại

Kênh SS7 truyền các thông điệp để:

Khởi động và chấm dứt các cuộc gọi

Xác định trạng thái của vài thành phần của mạng

Điều khiển số lượng lưu thông cho phép

Trang 12

Quản lý lý Roaming Roaming dưới dưới SS7 (2) SS7 (2)

Các giao thức hỗ trợ mobility management:

EIA/TIA Interim Standard 41 (IS-41 or ANSI-41) ( )

GSM Mobile Application Part (MAP)

IS-41and GSM MAP are based on SS7.

Trong kiến trúc UMTS all-IP, SS7 được thực hiện bởi

IP-based network

Báo hiệu (Signaling) giữa một mạng PCS và PSTN được

thực hiện tiêu biểu bởi mạng SS7

23

Quản

SSP (Service Switching Point )

Thực hiện xử lý cuộc gọi

Signaling Links

MSC trong UMTS là một SSP

SCP (Service Control Point)

Lưu trữ Cơ sở dữ liệu

PSTN

(SCP)

SCP trong mạng UMTS

STP (Signaling Transfer Point)

Truyền các thông điệp SS7

messages giữa SSP và SCP

Báo hiệu giữa mạng PCS và

PSTN

PSTN PCN (PCS Network)

Interconnection between Mobile communications network and PSTN

Trang 13

Registration

Mobile di chuyển từ VLR1 đến VLR2

1 MSC2 gởi yêu cầu registration tới

VLR của nó thông qua STP2

2 VLR2 gởi thông điệp registration

tới HLR4 (HLR của mobile)

VLR2 có thể không biết địa chỉ

thực của HLR4

VLR2 gởi thông điệp với nhận

dạng của mobile, được gọi là MIN

(Mobile Identification Number) Registration through SS7

(Mobile Identification Number)

đến STP (STP3)

25

3 Dịch địa chỉ MIN-to-HLR được thực hiện tại STP3 bởi bảng tìm kiếm

GTT (Global Title Translation) Î STP3 sẽ chuyển thông điệp

gởi đến VLR2 theo một đường

ngắn không cần chuyển qua

STP3

5 Sau bước 3, HLR4 gởi một

thông điệp deregistration tới

VLR1 để huỷ bỏ mẩu tin đã lỗi Registration through SS7

VLR1 để huỷ bỏ mẩu tin đã lỗi

Trang 14

Phương pháp giảm lưu thông deregistration

Implicit deregistration + Periodic re-registration

Phương pháp giảm lưu thông registration

Point forwarding scheme

Quản

Implicit Deregistration

Chỉ xoá mẩu tin VLR lỗi thời khi database bị đầy

Nếu database đầy khi một mobile đến một mẩu tin bị xoá

Database được tái tạo để thích hợp với mobile mới đến

Chiến lược thay thế phải được dùng

Thuận lợi chính của phương pháp này là không gởi đi các

thông điệp deregistration giữa các thành phần mạng SS7

Trang 15

Mobile tái đăng ký (re-registration) định kỳ cho

trong thời gian timeout, mẩu tin sẽ bị xoá

cục bộ giữa MSC và VLR

với MSC

29

Quản

Pointer Forward Scheme (1)

Giảm lưu thông registration

Khi mobile di chuyển (move) từ một VLR đến VLR khác,

một pointer được tạo ra từ VLR cũ đến VLR mới

ÎKhông cần có registration đến HLR

Trang 16

Pointer Forward Scheme (2)

Khi HLR cố gắng tìm mobile để phân phát call, chuỗi

ể

pointer sẽ được kiểm tra (find)

Sau thao tác find, HLR chỉ trực tiếp đến VLR đích.

Phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ của cac VLR, các

pointer trong các chuỗi lỗi thời có thể bị xoá hay không

nhiều chi phí lưu thông

(do có thể phải qua

nhiều STP và GTT)

Dùng cache trong các

SSP/STP để giảm chi

Cache entry bao gồm 2 trường: MIN của mobile và địa chỉ

VLR đang viếng thăm hiện tại của mobile

phí lưu thông

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	1,07 MB