Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G CDMA2000 1xEV DO

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G CDMA2000 1xEV DO Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G CDMA2000 1xEV DO Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G CDMA2000 1xEV DO luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

- -LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ

CDMA2000 1xEV-DO

CHƯƠNG II

CHƯƠNG III

CDMA2000 1xEV-DO

CHƯƠNG IV

CHƯƠNG V

MẠNG CDMA2000 1x/1x EV-DO

CỦA EVNTELECOM TẠI

TP.HỒ CHÍ MINH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1xEV-DO 12

1.1 Công nghệ CDMA 12

1.2 Sự ra đời công nghệ 1xEV-DO 13

1.3 Đặc điểm nổi bật của công nghệ 1xEV-DO 13

1.3.1 Tốc độ dữ liệu bất đối xứng 13

1.3.2 Tận dùng tài nguyên và tối đa hoá thông lượng 14

1.3.3 Dịch vụ thường trực 15

1.3.4 Thuận tiện sử dụng 16

1.3.5 Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1X 17

1.4 Các dịch vụ 1xEV-DO 17

1.5 Thị trường công nghệ 1xEV-DO 18

1.6 Xu hướng phát triển tiếp theo công nghệ 1xEV-DO 19

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ GIAO THỨC MẠNG CDMA2000 1xEVDO 21

2.1 Mô hình tổng thể 21

2.1.1 Thiết bị truy nhập 21

2.1.2 Trạm thu phát gốc 22

2.1.3 Thành phần Điều khiển mạng vô tuyến 1xEV-DO 22

2.1.4 Nút dịch vụ dữ liệu gói 23

2.1.5 Nhận thực, Xác thực và Tính cước-AAA 23

2.2 Các giao thức giao diện dữ liệu 24

2.2.1 Mô hình tham chiếu TCP/IP 24

2.2.2 Chuẩn IS-856 1xEV-DO 28

2.2.3 Truy nhập internet qua mạng 1xEV-DO 35

2.3 Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1x 43

2.3.1 Triển khai trên một cơ sở hạ tầng mạng 43

2.3.2 Thiết bị đầu cuối hai chế độ (dual-mode) 43

2.3.3 Chuyển giao giữa hệ thống IS-95/CDMA2000 1X với 1x-EVDO: 44

CHƯƠNG 3: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CDMA2000 1xEV-DO 49

3.1 Cấu trúc kênh 1x EV-DO 49

3.2 Kênh dữ liệu đường xuống 49

3.2 1 Phân chia người sử dụng và công suất truyền 51

3.2.2 Cấu trúc Khung và khe thời gian 52

3.2.3 Kênh Lưu lượng 53

3.2.4 Kênh Điều khiển 58

3.2.5 Kênh Pilot 60

3.2.6 Kênh MAC 60

3.2.7 Truyền gói đa khe thời gian 61

3.2.8 Điều khiển tốc độ động 65

3 2.9 Thuật toán sắp xếp 65

3.2.10 Chuyển giao mềm ảo 67

3.3 Kênh dữ liệu đường lên 68

3.3.1 Kênh Lưu lượng đường lên 69

3.3.2 Kênh Truy nhập 76

CHƯƠNG 4: DUNG LƯỢNG VÀ VÙNG PHỦ SÓNG 79

4.1 Giới thiệu 79

4.2 Phân tích quỹ đường lên 80

4.2.1 Tổn hao đường truyền lớn nhất 80

4.2.2 Quỹ đường lên 82

4.3 Phân tích quỹ đường xuống 88

4.3.1 Đánh giá điều kiện RF tại thiết bị truy nhập 88

4.3.2 Quỹ đường xuống 90

4.4 Dung lượng 93

4.4.1 Giới thiệu 93

4.4.2 Quan hệ giữa dung lượng và vùng phủ sóng 93

4.4.3 Dung lượng cực 94

4.4.4 Dung lượng đường lên 95

4.4.5 Dung lượng đường xuống 101

CHƯƠNG 5: MẠNG CDMA2000 1X/1xEV-DO CỦA EVNTELECOM TẠI TP.HỒ CHÍ MINH 104

5.1 Giới thiệu 104

5.2 Qui mô hệ thống 104

5.3 Kiến trúc mạng 105

5.4 Thông số đầu vào và kết quả thiết kế 107

5.4.1 Các thông số đầu vào 107

5.4.2 Kết quả thiết kế 109

5.5 Khó khăn và thuận lợi triển khai dịch vụ mạng 1xEV-DO 114

KẾT LUẬN 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

AAA Authentication, Authorization and Accounting

ATI Acess Terminal Indentifier

BHCA Busy Hour Call Attempts

BTS Base Transceiver Station

C/I Carrier/ Interference

CDMA Code-Division Multiple Access

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution

EIRP Effective Isotropic Radiated Power

EV-DO Evolution-Data Only

EV-DV Evolution- Data and Voice

FTP File Tranfer Protocol

GPRS General Packet Radio Service

GRE Generic Routing Encapsulation

GSM Global System for Mobile communication

HTTP Hypertext Transfer Protocol

IMM Instant Multi-Media

ISP Internet Service Provider

LBS Location Based Service

MSC Mobile Switching Center

OSI Open Systems Interconnection

PCF Packet Control Function

PDA Personal Digital Assistant

PSTN Public Switched Telephone Network

QPSK Quadrature Phase Shift keying

QUAM Quadrature Phase Amplitude Modulation

RAB Reverse Activity Bit

RNC Radio Network Controller

RRI Reverse Rate Indicator

SIM Subcriber Indentity Module

SLP Signaling Link Protocol

SMSC Short Message Service Centre

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SNP Signaling Network Protocol

SNR Signal to Noise Ratio

TCP Transmission Control Protocol

TDM Time Division Multiple

TIA Telecommunications Industry Association

UATI Unicast Access Terminal Identifier

UDP User Datagram Protocol

UIM User Identification Module

VMSC Voice Message Service Centre

VPN Virtual Private Network

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Khác biệt cơ bản CDMA2000 1X và 1xEV-DO 14

Bảng 3.1: Tốc độ dữ liệu đường xuống và các thuộc tính khác liên quan 55

Bảng 3.2: Chỉ số MAC sử dụng trong kênh MAC và chuỗi mở đầu 61

Bảng 3.3: Tốc độ dữ liệu đường lên và các tham số liên quan 74

Bảng 4.1: Bảng tính quỹ đường lên cho PCS 83

Bảng 4.2: Giá trị Eb/Nt yêu cầu với đường lên 86

Bảng 4.3: Giá trị Eb/No yêu cầu với kênh lưu lượng đường xuống 90

Bảng 4.4: Bảng tính quỹ đường xuống cho PCS 91

Bảng 4.5: Tỷ lệ nhiễu β đặc trưng 97

Bảng 4.6: Hệ số hoạt động kênh đường lên với mô hình duyệt web 98

Bảng 4.7: Thông số mô hình lưu lượng cho giao thức HTTP 99

Bảng 5.1-a: Đặc điểm khu vực dịch vụ TP.Hồ Chí Minh 107

Bảng 5.1-b: Cơ cấu thuê bao dự kiến (giai đoạn I-năm 2004) 107

Bảng 5.1-c: Thông số đầu vào dịch vụ thoại CDMA2000 1X 108

Bảng 5.1-d: Thông số dịch vụ dữ liệu gói CDMA2000 1X 108

Bảng 5.1-e: Thông số dịch vụ dữ liệu kênh CDMA2000 1X 108

Bảng 5.1-f: Thông số dịch vụ băng rộng 1xEV-DO 109

Bảng 5.2-a: Thành phần hệ thống 110

Bảng 5.2-b: Kết nối báo hiệu và thoại từ MSC 110

Bảng 5.2-c: Kết nối báo hiệu và dữ liệu từ HLR/AUC 111

Bảng 5.2-d: Kết nối báo hiệu và dung lượng lưu trữ SMSC 111

Bảng 5.2-e: Vị trí lắp đặt các BTS tại TP.Hồ Chí Minh 112

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Con đường tới thế hệ di động 3G 12

Hình 1.2: Lộ trình phát triển các chuẩn CDMA (mốc thời gian được công nhận) 19

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống mạng 1xEV-DO 21

Hình 2.2: Mô hình OSI và TCP/IP 24

Hình 2.3: Các lớp giao thức mô hình TCI/IP với thiết bị đầu cuối 25

Hình 2.3: Mô hình kiến trúc tham chiếu chuẩn IS-856 28

Hình 2.4: Các lớp IS-856 và giao thức mặc định của nó 29

Hình 2.5: Đóng gói các lớp giao thức 1xEV-DO 30

Hình 2.6: Giao thức trong quá trình truy nhập Internet S-IP 37

Hình 2.7: Truy nhập VPN sử dụng S-IP 39

Hình 2.8: Lớp giao thức liên kết S-IP với mạng VPN 40

Hình 2.9: Mô hình kết nối M-IP 41

Hình 2.11: Lớp giao thức truy nhập mạng VPN sử dụng M-IP 42

Hình 2.13: Chu kỳ tìm gọi 1xEV-DO và CDMA2000 1X 44

Hình 2.14-a,b,c,d,e: Tình huống chuyển giao trong mạng 3G-1X/1xEV-DO 46

Hình 3.1: Cấu trúc kênh 1xEV-DO 49

Hình 3.2: Quá trình tạo kênh đường xuống 50

Hình 3.3: So sánh công suất phát đường xuống trong CDMA2000 1X và 1xEV-DO 51

Hình 3.4: Cấu trúc khung và khe thời gian 1xEV-DO 52

Hình 3.5: Cấu trúc khe thời gian rỗi (idle) 53

Hình 3.6: Kích thước bit gói lớp Vật lý kênh dữ liệu lưu lượng 57

Hình 3.7-a: Chuỗi chip mở đầu với tốc độ dữ liệu 38,4 kbps 58

Hình 3.7-b: Chuỗi chip mở đầu với tốc độ dữ liệu 76,4 kbps 58

Hình 3.8: Chu kỳ của kênh Điều khiển 59

Hình 3.9: Chấm dứt truyền dữ liệu đa khe thông thường 63

Hình 3.10: Chấm dứt truyền gói tin sớm 64

Hình 3.11: Ví dụ minh hoạ tốc độ yêu cầu tức thời và giá trị trung bình chạy 66

Hình 3.12: Chuyển giao mềm ảo 67

Hình 3.13: Cấu trúc các kênh lưu lượng đường lên 69

Hình 3.14-a: Quá trình tạo kênh dữ liệu lưu lượng đường lên (còn tiếp) 70

Hình 3.14-b: Quá trình tạo kênh lưu lượng đường lên 71

Hình 3.15: Cấu trúc bit gói lớp Vật lý kênh dữ liệu lưu lượng đường lên 76

Hình 3.16: Mức công suất thăm dò truy nhập 77

Hình 3.17: Quá trình tạo kênh Truy nhập đường lên 77

Hình 4.1: Các thành phần tạo tổn hao đường truyền từ thiết bị truy nhập 81

Hình 4.2: Tổn hao truyền sóng 87

Hình 4.3: Mối quan hệ giữa hệ số tải và mức tăng tạp âm 95

Hình 4.4: Dung lượng sector 103

Hình 5.1: Mô hình tổng thể mạng CDMA2000 1X/1xEV-DO của EVN Telecom tại TP.Hồ Chí Minh 106

Hình 5.2: Sơ đồ tổng thể các thành phần hệ thống sau thiết kế 109

1xEV-DO chỉ cung cấp dịch vụ dữ liệu di động, không cung cấp dịch vụ thoại Nó được thiết kế để tối ưu hoá lưu lượng dữ liệu đường xuống dựa trên kinh nghiệm thực là lưu lượng bất đối xứng trong truy cấp Internet Sử dụng công nghệ điều chế và mã hoá tiên tiến, 1x-EVDO cho phép tốc độ truyền dữ liệu với tốc độ đỉnh như sau: đường xuống 2,4 Mbps/ đường lên 156,3 kbps, (phiên bản 0); đường xuống 3,1 Mbps/ đường lên 1,8 Mbps (phiên bản A) Trên nền băng rộng công nghệ 1xEV-DO, nhà cung cấp có thể triển khai nhiều dịch

vụ phong phú, đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện trực tuyến Ngoài ra, EVDO được thiết kế để có thể triển khai dễ dàng trên các mạng CDMA sẵn có như IS-95/3G-1X, như vậy có thể tiết kiệm được cơ sở hạ tầng mạng và giảm chi phí Với ưu điểm là chất lượng dịch vụ cao, vùng phủ sóng rộng, vốn đầu tư thấp

1x-và thiết bị đầu cuối phong phú, 1xEV-DO là sự lựa chọn số một của các nhà khai thác dịch vụ di động CDMA hiện nay trong khi xây dựng một mạng thông tin di động phục vụ các dịch vụ dữ liệu

Các hệ thống thương mại 1xEV-DO được triển khai thương mại đầu tiên vào cuối năm 2003 và hiện tại phát triển rộng khắp trên thế giới Tính đến hết quý 3 năm 2005, đã có 24 mạng 1xEV-DO đã triển khai và 30 mạng đang triển khai, số lượng thuê bao đạt 18 triệu Con số này sẽ tăng nhanh trong thời gian tới Với một nước có tốc độ phát triển mạng lưới viễn thông thuộc loại cao trên thế giới như nước ta hiện nay, với nhu cầu sử dụng internet trong nhân dân càng tăng, và đa dạng thì 1xEV-DO thực sự là một cơ hội của các nhà cung cấp dịch

vụ di động CDMA trong nước

Hiện tại, Việt Nam có hai nhà cung cấp dịch vụ CDMA là Công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn (SPT) và Công ty thông tin viễn thông Điên lực (EVNtelecom) và sắp tới là Công ty viễn thông Hà Nội (HaNoiTelecom) Với tính chất mới mẻ và khả năng áp dụng thực tế cao tại Việt Nam của công nghệ thông tin di động thế hệ 3G 1xEV-DO, tôi đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu công nghệ 1xEV-DO cho luận văn thạc sĩ khoa học của mình Luận văn này nghiên cứu một số vấn đề cơ bản nhất về công nghệ 1xEV-DO với những nội dung sau:

• Sự ra đời, đặc điểm và ứng dụng, ưu điểm nổi bật, thị trường, xu hướng phát triển tiếp theo của công nghệ CDMA 2000 1xEV-DO

• Mô hình, thành phần hệ thống mạng, khả năng tích hợp với các hệ thống CDMA đã triển khai Kiến trúc phân lớp và các giao thức giao diện dữ liệu

• Nghiên cứu giao diện vô tuyến, phương pháp điều chế, mã hoá và cấu trúc vật lý các khung dữ liệu đường lên và đường xuống

• Phân tích khả năng phủ sóng và dung lượng mạng

• Trình bày về mạng 1xEV-DO được triển khai đầu tiên tại Việt Nam của EVNTelecom tại thành phố Hồ Chí Minh: quy mô, đặc điểm, thông số đầu vào và thiết kế tổng thể, thuận lợi và khó khăn khi triển khai dịch vụ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1xEV-DO 1.1 Công nghệ CDMA

Công nghệ CDMA lần đầu tiên được áp dụng với hệ thống thông tin di động thương mại vào đầu những năm 90 Với hai phiên bản IS-95A năm 1994 và IS-95B năm 1998, công nghệ này đã nhanh chóng triển khai trên toàn thế giới Những ưu điểm của công nghệ CDMA đã được được thừa nhận rộng rãi Chuẩn CDMA 2000 là bước phát triển tiếp theo và tương thích với hệ thống IS-95A/B, nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ thoại và đặc biệt là là cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao Các chuẩn trong họ CDMA 2000 ban đầu là CDMA2000 1X (IS-2000), và sau đó CDMA2000 1xEV (IS-856) CDMA 2000 hiện đã được triển khai rộng rãi trên thế giới và là sự lựa chọn công nghệ hàng đầu để tiếp cận công nghệ di động thế hệ 3G

2,4 Mbps dữ liệu gói

CDMA 2000 DV

1xEV-Thoại dung lượng lớn & dữ liệu gói

CDMA 2000 3X

3G-Thoại dung lượng lớn & dữ liệu gói

Đa sóng mang

EDGE (USA) EDGE (Europe)

384 kbps dữ liệu gói

W-CDMA (Europe)

Thoại dung lượng lớn & 384 kbps dữ liệu gói

W-CDMA (JaPan)

Thoại dung lượng lớn & 384 kbps dữ liệu gói

Hình 1.1: Con đường tới thế hệ di động 3G

1.2 Sự ra đời công nghệ 1xEV-DO

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đặc biệt là nhu cầu sử dụng Internet dẫn tới nhu cầu lớn về các dịch vụ Internet không dây CDMA2000 1X thuộc họ CDMA 2000 áp dụng trên các hệ thống thông tin di động đã thể hiện những ưu điểm vượt trội so với IS-95A/B và GSM về chất lượng thoại và khả năng đáp ứng các dịch vụ dữ liệu gói tốc độ cao Tuy nhiên,

nó không phải được thiết kế để tối ưu hoá lưu lượng IP (tốc độ dữ liệu gói đỉnh

307 kbps (RC4) với sóng mang 1,25 MHz) Vì vậy, cần có sự bộ xung cho chuẩn CDMA 2000 để có thể xây dựng một hệ thống CDMA hỗ trợ truyền dữ liệu gói tốc độ cao, dung lượng lớn

Chuẩn IS-856 (hay Hệ thống dữ liệu gói tốc độ cao CDMA 2000-HRPD)

ra đời vào cuối năm 2000 là để đáp ứng nhu cầu đó IS-856 là một thành phần của họ chuẩn CDMA 2000 thế hệ thứ 3 (3G) Nó được chuẩn hoá bởi 3GPP2 và

TA TR45.5 và là sự phát triển của chuẩn CDMA 2000, được ITU chấp thuận là một phần của các chuẩn thuộc họ IMT-2000

1xEV-DO (1x Evolution- Data Only) là giao diện vô tuyến dựa trên chuẩn IS-856, cho phép truyền dữ liệu gói tốc độ cao với lưu lượng tối đa của đường xuống là 2,4576 Mbps và đường lên 153,6 kbps Hệ thống 1xEV-DO đặc biệt phù hợp với các dịch vụ truy cập internet băng rộng không dây Các hệ thống 1xEV-DO đã bắt đầu triển khai thương mại từ năm 2003

1.3 Đặc điểm nổi bật của công nghệ 1xEV-DO

1.3.1 Tốc độ dữ liệu bất đối xứng

Đặc điểm sử dụng trên một mạng mạng IP là: tỷ lệ download luôn luôn cao hơn upload (dao động từ 1:4 tới 1:6) và mạng dữ liệu không có những yêu

cầu về tính thời gian thực như hệ thống thoại Chính vì vậy, khác với hệ thống IS-95/CDMA2000 1X, khi mà nhiều thuê bao cùng chia sẻ một sóng mang ở cả đường xuống lẫn đường lên, hệ thống 1xEV-DO sử dụng phương pháp truy nhập khác để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn: phân chia theo mã với đường lên giống như IS-95/CDMA2000 1x nhưng phân chia theo thời gian với đường xuống Sóng mang đường xuống được chia sẻ thời gian với tối đa 59 thuê bao Tại một thời điểm, chỉ có một thuê bao được nhận dữ liệu thông qua kênh lưu lượng, thế trạm gốc không phải chia sẻ công suất truyền và không cần quan tâm đến nhiễu đồng kênh Điều này cho phép trạm gốc truyền dữ liệu với công suất lớn nhất tới thuê bao đó, tốc độ có thể đạt 2,4 Mbps trong điều kiện một mức Eb/No xác định được duy trì

Bảng 1.1: Khác biệt cơ bản CDMA2000 1X và 1xEV-DO

Download: 2,4 Mbps Upload: 153,6 kbps

1.3.2 Tận dùng tài nguyên và tối đa hoá thông lượng

1xEV-DO có thể hỗ trợ dung lượng tổng lên tới 7,4 Mbps đối với cell 3 sector trên một sóng mang tần số 1,25MHz Điều này có được là do 1xEV-DO

sử dụng một số công nghệ mới như: phản hồi trạng thái kênh nhanh, mã hoá và điều chế thích nghi, mã hoá Turbo tốc độ thấp, phép dư thừa tăng, phân tập đa

người dùng, phân tập thu, chuyển giao mềm ảo và điều khiển tốc độ lỗi gói thích nghi Điều này giúp các nhà khai thác sử dụng một cách có hiệu quả và tiết kiệm tài nguyên vô tuyến được cấp phát

Để tối đa hoá lưu lượng (throughput) của sector, 1xEV-DO sử dụng thuật toán sắp xếp để tạo điều kiện thuận lợi và bình đẳng cho các thuê bao chia sẻ thời gian trên một sóng mang Dựa và thông báo DRC gửi từ mỗi thiết bị truy nhập (AT), thuật toán sắp xếp sẽ cho phép truyền dữ liệu đối với những thiết bị truy nhập ở điều kiện môi trường tín hiệu RF thuận lợi, và dữ liệu được truyền với tốc độ lớn nhất có thể Các thiết bị truy nhập ở vùng sóng yếu hơn sẽ phải chờ đến khi điều kiện tín hiệu được cải thiện

1.3.3 Dịch vụ thường trực

Khi bật nguồn thiết bị đầu cuối, thiết bị đầu cuối chỉ phải nhận thực với mạng một lần, những phiên tiếp theo không phải đăng nhập lại và là thông suốt với người sử dụng Thời gian thiết lập một kết nối 1xEV-DO rất nhanh, khoảng 2-3s , và mọi kết nối vô tuyến diễn ra sau đó rất nhanh, ít hơn 0,5s

Khi thiết bị truy nhập không trao đổi dữ liệu với hệ thống, sau một thời gian nhất định, nó sẽ được chuyển sang trạng thái dormancy (trạng thái “ngủ”) Khoảng thời gian này được cài đặt trong thiết bị truy nhập bởi người sử dụng và

cả trên hệ thống Khi thời gian không trao đổi dữ liệu của thiết bị truy nhập và mạng lớn hơn giá trị bé nhất trong hai khoảng thời gian thiết lập trên, thiết bị truy nhập sẽ chuyển sang trạng thái dormancy Ở trạng thái này, hệ thống sẽ giải phóng tài nguyên vô tuyến đối với thiết bị truy nhập đó và dành cho thuê bao khác, tuy nhiên trạng thái logic của phiên PPP và địa chỉ IP được giữ nguyên Vì vậy, khi người sử đụng kích hoạt để trao đổi dữ liệu trở lại, kết nối vô tuyến

được thực hiện rất nhanh và hầu như thông suốt với người sử dụng Do đó, 1xEV-DO được coi là cung cấp dịch vụ thường trực (always- on)

1.3.4 Thuận tiện sử dụng

Thiết bị đầu cuối (AT) có thể là các thiết bi tích hợp như máy điện thoại di động, PDA có hỗ trợ voice và dữ liệu, hoặc máy tính xách tay có hỗ trợ các card PCM CIA hoặc USB 1xEV-DO tương thích với mọi hệ điều hành máy tính hỗ trợ IP (Windows 96/98/2000/NT/XP, Pocket PC, Macintosh system, UNIX, LINUX ) Cách sử dụng thiết bị và ứng dụng tương tự như trong môi trường mạng hữu tuyến

Ngoài ra, các thiết bị đa mode (dual-mode) hỗ trợ đầy đủ các giao thức CDMA 2000 có thể hỗ trợ đồng thời thời dịch vụ thoại và cả dịch vụ dữ liệu tốc

độ cao Người sử dụng có thể sử dụng dịch vụ thoại và dữ liệu 3G-1X đồng thời hoặc dịch vụ dữ liệu băng rộng 1xEV-DO Thiết bị truy nhập sẽ tự dò xem mạng dịch vụ dữ liệu nào tồn tại và cho tốc độ nhanh hơn với điều kiện hiện tại (3G-1X hay 1xEV-DO) Nếu thiết bị truy nhập ra khỏi vùng dịch vụ 1xEV-DO, nó sẽ được chuyển giao sang sử dụng dịch vụ dữ liệu mạng 3G-1X Khi thiết bị truy nhập đang ở trong một phiên dữ liệu, nếu có một cuộc gọi tới, mạng sẽ thông báo Nếu người sử dụng đang sử dụng dịch vụ 1xEV-DO, phiên dữ liệu 1xEV-

DO sẽ được giữ, hoặc chuyển giao hoàn toàn sang giao diện vô tuyến 1X để phục vụ thoại và truyền dữ liệu đồng thời (tốc độ thấp hơn) Như vậy, sự chuyển giao giữa thoại và dữ liệu gói là thông suốt với người sử dụng

1.3.5 Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1X

Chuẩn CDMA 2000 hỗ trợ khả năng tích hợp cao giữa hệ thống CDMA 20001X và 1xEV-DO Một mạng 1xEV-DO mới có thể được triển khai dựa trên

cơ sở hạ tầng của các mạng IS-95/CDMA2000 1X có sẵn do có thể dùng chung

vị trí cell, cột, ăngten, BSC, PDSN, lập kế hoạch mạng Như vậy, sẽ giảm chi phí đáng kể trong đầu tư

Mặt khác, sự hoạt động song song của các mạng trên một cơ sở hạ tầng chung với đặc thù dịch vụ riêng (thoại và dữ liệu) tạo điều kiện cho khách hàng

có nhiều lựa chọn sử dụng hơn và ngược lại, nhà cung cấp đáp ứng tốt hơn và thu được nhiều lợi nhuận hơn

1.4 Các dịch vụ 1xEV-DO

Với đặc điểm nổi bật là khả năng đáp ứng dịch vụ dữ liệu không dây băng rộng thường trực, 1xEV-DO hỗ trợ cho người sử dụng các dịch vụ dữ liệu phong phú vốn quen thuộc với các mạng dữ liệu băng rộng hữu tuyến Ngoài ra, một số dịch vụ di động mới cũng được giới thiệu như dịch vụ xác định vị trí LBS (Location Based Service) hay dịch vụ đa phương tiện tức thời IMM (Instant Multi-Media) Đặc biệt, với phiên bản A sẽ được triển khai thực tế trong thời gian tới, 1xEV-DO có thể hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực cao như VoIP, Push-to-talk, Video Telephony Dưới là một số dịch vụ đặc trưng mà 1xEV-DO hỗ trợ:

 Liên lạc: Gửi thư điện tử dung lượng lớn, tin nhắn đa phương tiện, IMM, chat, truyền file dung lượng lớn

 Thông tin: Duỵệt web, truy nhập mạng nội bộ, mạng riêng ảo (VPN), tham khảo thị trường chứng khoán, tìm video clip mới, truy vấn dữ liệu

 Giải trí: Nghe nhạc và xem phim trực tuyến, download nhạc và phim, chơi game trực tuyến

 Xác định vị trí: Xác định vị trí (LBS), thông báo tình hình giao thông thời gian thực, thông báo thời tiết, tìm bạn

 Giao dịch: Giao dịch chứng khoán, thanh toán trực tuyến, đặt chỗ

1.5 Thị trường công nghệ 1xEV-DO

Có thể nói, CDMA 2000 là công nghệ thông tin di động thành công nhất

từ trước tới nay, xét trên cả phương diện tốc độ phát triển và ảnh hưởng tới thị trường: hiện có 131 nhà khai thác tại 61 quốc gia với 141 mạng CDMA2000 1X,

24 mạng 1xEV-DO; ngoài ra 29 mạng CDMA 20001X và 30 mạng 1xEV-DO đang triển khai Tính đến tháng 9 năm 2005, số thuê bao CDMA 2000 đã vượt quá 200 triệu và dự kiến sẽ vượt quá 220 triệu vào cuối năm 2005 (nguồn: CDG) Hiện tốc độ độ tăng trưởng của nó lớn nhất so với các công nghệ khác, hơn cả GSM hay WCDMA

CDMA 2000 cũng đi đầu trong thương mại hoá thế hệ di động 3G 1xEV-DO là công nghệ truyền dữ liệu thông tin di động cho tốc độ lớn nhất hiện nay, vượt xa GPRS, EDGE, WCDMA có nguồn gốc phát triển từ GSM Thậm chí, các giải pháp công nghệ băng rộng WCDMA để đạt chất lượng tương đương như 1xEV-DO sẽ chưa thể thương mại hoá trước năm 2006 Hiện đã có 18 triệu thuê bao 1xEV-DO và tốc độ phát triển thuê bao 1xEV-DO sẽ rất nhanh trong thời gian tới

1.6 Xu hướng phát triển tiếp theo công nghệ 1xEV-DO

1xEV-DO có thể đáp ứng phần lớn các sử dụng dịch vụ Internet cơ bản Tuy nhiên, cần phải đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng, đặc biệt cần phải tiếp cận và đáp ứng được tốt hơn các dịch vụ đa phương tiện và dịch vụ đàm thoại thời gian thực thông qua dữ liệu gói như: chơi game tương tác online, dịch vụ VoIP, dịch vụ Push to Talk, video telephonly, Instant Multimedia (thoại

và hình ảnh truyền đồng thời) Đó là nguyên nhân dẫn tới sự phát triển của 1xEV-DO phiên bản đầu tiên 1xEV-DO (C.S0024) lên phiên bản thứ hai 1xEV-

DO Rev A (C.S0024-A) 1xEV-DO Rev A tăng cường cả tốc độ dữ liệu đường lên và đường xuống so với phiên bản đầu tiên:

 Tôc độ đường xuống đỉnh: 3,1 Mbps

IS-95A 1xEV-DO

1xEV-DO C.S0024-A

Với ý tưởng về một chuẩn mới hỗ trợ truyền cả thoại và dữ liệu băng rộng trên một sóng mang, Qualcomm, Lucent, Nokia, Motorola và các thành viên khác trong 3GPP2 đã phát triển chuẩn CDMA 2000 Rev C/Rev D hay còn gọi là 1xEV-DV (Evolution Data/Voice) Chuẩn 1xEV-DV tương thích hoàn toàn về cấu trúc kênh với IS-95 hay CDMA 2000 1X, và có thể hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường lên và xuống rất cao:

 Tốc độ đỉnh đường xuống: 5Mbps

 Tốc độ đỉnh đường lên: 307,2 Kbps

Hiện tại, chuẩn DV vẫn chưa được triển khai thực tế So với

1xEV-DO, việc đầu tư một mạng 1xEV-DV tốn kém và phức tạp hơn do phải tương thích với công nghệ thoại thế hệ trước (IS-95, CDMA2000 1X) với nhiều thành phần liên quan hơn như BSC, MSC, PDSN, AAA Server,mạng báo hiệu SS7 Mặt khác, các thiết bị đầu cuối 1xEV-DV cũng chưa được phát triển kịp thời Đó là lý do mà hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ muốn triển khai hệ thống thông tin di động băng rộng hiện nay chủ yếu tập trung vào đầu tư mạng 1xEV-

DO Tuy nhiên, một tiêu chí của việc triển khai các hệ thống 1xEV-DO hiện nay

là làm sao để có thể nâng cấp dễ dàng hơn khi chuyển sang công nghệ

1xEV-DV

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ GIAO THỨC MẠNG CDMA2000 1xEVDO

2.1 Mô hình tổng thể

Thiết bị truy nhập

Router

Radio Network Controller

Mạng Truy nhập vô tuyến (RAN) Mạng IP

và AT được định nghĩa bởi chuẩn 1xEV-DO IS-856 Trạm gốc 1xEV-DO có thể xây dựng độc lập hoặc dùng chung với trạm gốc hệ thống IS-95/CDMA2000 1x

có sẵn: chung cột, ăngten (tuy nhiên thu phát ở tần số khác), khung thiết bị

2.1.3 Thành phần Điều khiển mạng vô tuyến 1xEV-DO

Thành phần Điều khiển Mạng Vô tuyến (RNC-Radio Network Controller) 1xEV-DO giữ vai trò trung tâm trong mạng truy nhập vô tuyến (RAN-Radio Acess Network) Nhiệm vụ của nó là cung cấp giao diện để thực hiện các chức năng điều khiển cuộc gọi yêu cầu bởi AT để truy nhập RAN Giao diện này được định nghĩa bởi IS-856 RNC có những chức năng cơ bản sau:

 Xử lý chuyển giao (handoff) (áp dụng cho đường lên) và lựa chọn sector (áp dụng cho đường xuống)

 Lựa chọn các khung lưu lượng đường lên

 Quản lý kết nối phiên dữ liệu/ chuyển trạng thái dormancy

 Quản lý lớp kết nối, phiên, luồng và ứng dụng (connection, session, stream, application)

 Xử lý Giao thức Liên kết Vô tuyến (RLP-Radio Link Protocol)

 Điều khiển kết nối thiết bị truy nhập

 Quản lý tài nguyên và tính di động

 Điều khiển luồng dữ liệu

Ngoài ra, trong RNC bao gồm chức năng điều khiển gói PCF (Packet Control Function): Xử lý dữ liệu cho chuẩn A10/A11, kết cuối giao diện R-P với PDSN

2.1.4 Nút dịch vụ dữ liệu gói

Nút dịch vụ dữ liệu gói (PDSN-Packet Data Service Node) cung cấp kết nối logic giữa mạng truy nhập vô tuyến RAN và mạng IP thông qua giao diện R-

P (Radio-Packet) Nó có các chức năng sau:

 Định tuyến gói tin vào và ra các mạng dữ liệu gói bên ngoài Hỗ trợ giao thức S-IP (Simple IP) và M-IP (Mobile IP)

 Thiết lập, quản lý và kết cuối phiên PPP (Point-to-Point) cho thuê bao

 Hỗ trợ giao thức định tuyến Internet chuẩn, duy trì bảng định tuyến và giải mã định tuyến

 Cung cấp chức năng Foreign Agent (FA)- hỗ trợ giao thức Mobile IP (M-IP)

 Khởi tạo việc nhận thực, xác thực và tính toán của AAA Server đối với từng thuê bao Nhận các thông số dịch vụ của thuê bao từ AAA Server; tổng hợp

dữ liệu sử dụng dịch vụ để phục vụ tính cước và chuyển tới AAA Server

 Cho phép thuê bao có thể di chuyển (roaming) một cách “thông suốt” giữa các mạng IP của các nhà cung cấp khác nhau như thể trong một mạng duy nhất: duy trì địa chỉ IP duy nhất trên mạng công cộng, hand-off giữa các mạng nối với PDSN khác nhau

2.1.5 Nhận thực, Xác thực và Tính cước-AAA

Khối AAA (Authentication, Authorization, Accounting) duy trì dữ liệu thuê bao để thực hiện quá trình nhận thực ID và xác thực thuê bao đó, trước khi

cho phép thuê bao truy nhập và sử dụng dịch vụ mạng AAA Server có mối quan

hệ server/client với PDSN PDSN ghi lại việc sử dụng dữ liệu của AT để cung cấp thông tin tính cước cho AAA server

2.2 Các giao thức giao diện dữ liệu

2.2.1 Mô hình tham chiếu TCP/IP

Giao thức là bộ các qui tắc và thủ tục mà mỗi thực thể trên mạng phải tuân theo để đảm bảo sự di chuyển thông suốt dữ liệu giữa các thực thể thuộc các mạng khác nhau Mô hình tham chiếu OSI nhóm các nhiệm vụ được thưc hiện trong truyền tin trên mạng vào các lớp Việc xử lý dữ liệu lưu lượng tại mỗi lớp được quản lý bởi một hay nhiều giao thức

Mô hình TCP/IP không sử dụng tầng Trình diễn và tầng Phiên như trong

mô hình OSI Đồng thời, không định nghĩa tầng Vật lý và tầng Liên kết dữ liệu,

mà thay vào đó là giao diện Host-to-Network (máy- tới- mạng) được định nghĩa bởi người sử dụng khi hỗ trợ tầng Internet với các giao thức của nó Trong mô hình TCP/IP áp dụng cho 1xEV-DO, tầng Host-to-Network được định nghĩa bởi chuẩn IS-856 1xEV-DO

Lớp OSI Mô hình tham chiếu OSI Mô hìnhTCP/IP

Ứng dụng

Phụ thuộc vào hệ điều hành máy tính và mang một số giao thức giao diện với các ứng dụng mạng Ví dụ:

- SMTP: phục vụ duyệt e-mail

- TELNET: cho phép đăng nhập từ xa

- DSN: ánh xạ tên miền với địa chỉ mạng

Phiên Quản lý thông tin địa chỉ thiết bị truy nhập, quản lý và cấu

hình phiên

Kết nối Quản lý kết nối để duy trì liên kết vô tuyến AT-RAN đã được

thiết lập

Bảo mật Cung cấp tính bảo mật giao diện vô tuyến sử dụng phép nhận thực và mã hoá dữ liệu kênh lưu lượng, kênh điều

khiển và truy nhập của AT

MAC Xác định các thủ tục được sử dụng để nhận dữ liệu truyền

qua lớp vật lý Vật lý Cung cấp các chỉ tiêu về điều chế, công suất phát, tần số và

cấu trúc kênh cho đường lên và xuống

Hình 2.3: Các lớp giao thức mô hình TCI/IP với thiết bị đầu cuối

2.2.1.1 Lớp Ứng dụng

Lớp Ứng dụng (Application Layer), hoạt động dựa trên hệ điều hành PC/AT, chứa một số giao thức giao diện với các ứng dụng mạng như: SMTP, TELET, DNS, FTP, HTTP Luồng dữ liệu gửi tới lớp chuyển vận được dẫn đầu bởi header lớp ứng dụng, header chứa các thông tin về loại dữ liệu được truyền

đi và giao thức được sử dụng

2.2.1.2 Lớp Chuyển vận

Lớp Chuyển vận (Transport Layer) sắp xếp dữ liệu vào các segment để truyền trên mạng Ngoài ra, lớp này được sử dụng để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu được truyền

Luồng bit dài dữ liệu từ lớp Ứng dụng được chia thành các gói tin (datagram/ packet) riêng rẽ Lớp Chuyển vận thêm vào header xác định giao thức

sử dụng, các giá trị checksum nếu cần, và số gói trên một lượt truyền Hai giao thức cơ bản được sử dụng trên lớp này là TCP và UDP Trong khi TCP là giao thức hướng liên kết- tin cậy (connection-oriented) thì UDP là giao thức không liên kết- không tin cậy (connectionless-oriented) Với mạng 1xEV-DO, thuận lợi của UDP là thời gian truyền nhanh do không sử dụng thủ tục kiểm tra checksum, phù hợp với các dữ liệu không đòi hỏi độ tin cậy cao như như audio và video; TCP phù hợp với các dạng dữ liệu đòi hỏi độ chính xác như số liệu và văn bản

2.2.1.3 Lớp Internet

Lớp Internet (Internet Layer) liên quan chủ yếu đến sự di chuyển dữ liệu giữa hai điểm nguồn-đích trên mạng Mỗi một thiết bị đầu cuối trên Internet hay bất cứ một mạng IP nào đều được xác định bởi một địa chỉ logic duy nhất Đối

với 1xEV-DO, lớp Internet có thể được chia ra làm hai lớp: Lớp Giao thức Internet (IP) phía trên và Lớp giao thức Point-to-Point (PPP) phía dưới

• Giao thức Internet (IP):

Giao thức IP định nghĩa phương pháp đánh địa chỉ sử dụng trên mạng Internet công cộng hay bất cứ mạng IP nào.Theo phương pháp này, mỗi thiết bị đầu cuối trên mạng sẽ được ấn định một địa chỉ logic IP duy nhất: 32-bit (IPv4) hay 128-bit (IPv6)

• Giao thức Point-to Point (PPP):

Giao thức PPP là giao thức hướng liên kết (connection-oriented), cho phép thiết lập kết nối giữa hai điểm riêng biệt trên mạng và truyền các gói dữ liệu đa giao thức (multi-protocol datagram) giữa hai điểm đó Gói dữ liệu đa giao thức

có thể hiểu là một gói dữ liệu bọc một gói dữ liệu khác và chúng có giao thức chuyển vận Lớp Mạng khác nhau Như vậy, sẽ tạo ra một “đường hầm” (tunneling) mà nhờ đó, gói dữ liệu phía trong, với giao thức chuyển vận riêng của nó, được định tuyến trên mạng hỗ trợ giao thức chuyển vận của gói dữ liệu bọc bên ngoài Khi gói dữ liệu đến điểm cuối “đường hầm”, là nơi tiếp giáp giữa hai mạng có giao thức chuyển vận khác nhau, gói bọc bên ngoài sẽ mở ra, cho phép gói bên trong tiếp tục truyền trên mạng với giao thức chuyển vận của nó Ứng dụng phổ biến nhất của giao thức PPP hiện nay là tạo kết nối dial-up giữa máy tính cá nhân và một ISP thông qua mạng PSTN

Với 1xEV-DO, giao thức PPP được sử dụng để truyền gói dữ liệu giữa hai điểm: thiết bị truy nhập và PDSN Các gói dữ liệu của thiết bị truy nhập chứa địa chỉ IP giao thức chuyển vận của mạng đích, được bọc trong gói PPP và truyền qua mạng truy nhập vô tuyến RAN mà không quan tâm đến các kết nối vật lý

mà nó đi qua (ATM, Ethernet hay ISDN) Khi tới PDSN, PDSN mở các gói PPP

này và khôi phục địa chỉ IP của mạng đích trước khi tiếp tục truyền dữ liệu này trên Internet

2.2.1.4 G iao diện Host-to-Network

Lớp Host-to-Network được định nghĩa bởi kiến trúc IS-856 1xEV-DO Trong kiến trúc IS-856, ngoài giao thức Liên kết Vô tuyến (RLP) trong lớp Ứng dụng, lớp Vật lý và lớp MAC được dùng cho giao diện mạng, hầu hết các lớp còn lại đều được dùng cho xử lý cuộc gọi

2.2.2 Chuẩn IS-856 1xEV-DO

Chuẩn IS-856 định nghĩa lớp Host-to-Network trong mô hình TCP/IP 1xEV-DO với nội dung là cách hoạt động tương tác giữa 3 thực thể sau:

- Thiết bị truy nhập

- Giao diện vô tuyến

- Mạng truy nhập

Thiết bị truy nhập (AT) Sector

Mạng truy nhập

Giao diện

vô tuyến

Hình 2.3: Mô hình kiến trúc tham chiếu chuẩn IS-856

IS-856 cũng được định nghĩa theo mô hình các lớp, mỗi lớp được định nghĩa trong một chương riêng của chuẩn Kiến trúc phân lớp cho phép thiết kế modul và tạo điều kiện thuận lợi cập nhật từng phần các giao thức, phần mềm

Lớp MAC

Lớp Ứng dụng

Ứng dụng gói mặc định Ứng dụng báo hiệu mặc định

Lớp Bảo mật Lớp Liên kết

Lớp Luồng

Giao thức liên kết

Giao thức mạng bảo hiệu

Giao thức Luồng

Giao thức cập nhật

vị tri

Giao thức điều khiển lưu lượng

Giao thức trạng thái rỗi

Giao thức trạng thái

Giao thức quản lý liên kết vô tuyến

Giao thức cập nhật đường đi

Giao thức hợp nhất

gói

Giao thức bản tin mào đầu

Giao thức trao đổi khoá

Giao thức nhận

Giao thức bảo mật

Giao thức MAC kênh điều khiển

Giao thức MAC kênh lưu lượng đường xuống

Giao thức MAC kênh truy nhập

Giao thức MSC kênh lưu lượng đường lên

Lớp Phiên

Giao thức quản lý địa chỉ

Lớp Ứng dụng

Lớp Nhận thực

Gói lớp Ứng dụng Payload Gói Payload

Payload lớp Vật lý

Header

Gói

Payload Header Chèn Header

Payload Đuôi Header

Payload Đuôi Header

Payload Đuôi Header Header Payload Đuôi

MAC Payload

Đuôi MAC

MAC Header

Lớp Luồng

Lớp Phiên Lớp Kết nối Lớp Mã hoá

Lớp Bảo mật

Lớp MAC Lớp Vật lý

Hình 2.5: Đóng gói các lớp giao thức 1xEV-DO

2.2.2.1 Lớp Ứng dụng

Xử lý sự chuyển vận các bản tin giao thức và dữ liệu người sử dụng Lớp này bao gồm hai ứng dụng mặc định được tuân thủ bởi thiết bị truy nhập và mạng truy nhập:

 Ứng dụng Báo hiệu Mặc định (Default Signal Application): Cung cấp

sự chuyển vận của bản tin giao thức và dữ liệu người sử dụng:

+ Giao thức mạng báo hiệu (SNP- Signaling Network Protocol): Cung cấp các dịch vụ truyền tin cho bản tin báo hiệu Các bản tin này được khởi tạo bởi các giao thức khác để chỉ ra bản tin thích hợp được truyền cho một chức năng cụ thể

+ Giao thức liên kết báo hiệu (SLP-Signaling Link Protocol): cung cấp cơ chế phân đoạn, cơ chế truyền tin tin cậy và nỗ lực tối đa với các bản tin báo hiệu SLP mang các gói SNP

 Ứng dụng Gói Mặc định (Default Packet Application): Bộ giao thức này cung cấp khả năng truyền tin tin cậy và hiệu quả dữ liệu người sử dụng với

tỷ lệ lỗi gói thấp, phù hợp cho các lớp cao hơn (ví dụ TCP, UDP), cung với việc quản lý di động cho phép mạng truy nhập biết được vị trí thiết bị truy nhập ở bất

cứ trường hợp nào Cung cấp một luồng octet để truyền các gói tin giữa thiết bị truy nhập và mạng truy nhập Nó cung cấp ba giao thức:

+ Giao thức Liên kết Vô tuyến RLP (RLP- Radio Link Protocol): Cung cấp khả năng truyền lại và dò lặp (duplicate detection), nhờ vậy làm giảm tỷ lệ lỗi đối với các giao thức ở lớp cao hơn (ví dụ: TCP )

+ Giao thức Cập nhật Vị trí (Location Update Protocol): Định nghĩa thủ tục và bản tin cập nhật vị trí để hỗ trợ quản lý di dộng

+ Giao thức Điều khiển Luồng (Flow Control Protocol): Định nghĩa thủ tục điều khiển luồng để kích hoạt hoặc huỷ kích hoạt dòng dữ liệu Ứng dụng Gói Mặc định

2.2.2.2 Lớp Luồng (Stream Layer):

Giao diện vô tuyến có thể hỗ trợ 4 luồng ứng dụng song song Lớp này thêm header vào mỗi luồng được truyền đi và loại bỏ header nhận được Luồng đầu tiên (Luồng 0) luôn luôn mang báo hiệu, và ba luồng còn lại có thể được sử dụng để mang các ứng dụng với các yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau

2.2.2.3 Lớp Phiên (Session Layer):

Quản lý thông tin địa chỉ thiết bị truy nhập, quản lý và cấu hình phiên Phiên là trạng thái chia sẻ giữa thiết bị truy nhập/mạng truy nhập, và lớp phiên được sử dụng để lưu các giao thức, cấu hình giao thức được thoả thuận và sử dụng cho truyền tin giữa thiết bị truy nhập/mạng truy nhập Các giao thức được cung cấp bởi lớp này là:

 Giao thức Quản lý Phiên (Session Management Protocol): Cung cấp phương tiện để điều khiển kích hoạt và huỷ kích hoạt Giao thức Quản lý Địa chỉ

và Giao thức Cấu hình Phiên Nó cũng cung cấp cơ chế duy trì phiên

 Giao thức Quản lý Địa chỉ: Xác định các thủ tục gán duy nhất định danh thiết bị truy nhập (ATI) và duy trì địa chỉ thiết bị truy nhập

 Giao thức Cấu hình Phiên: Cung cấp phương tiện để thoả thuận và cung cấp các giao thức được sử dụng trong phiên, và thoả thuận các thông số cầu hình cho các giao thức này

2.2.2.4 Lớp kết nối (Connection Layer)

Thực hiện quản lý kết nối để duy trì liên kết vô tuyến thiết bị truy nhập/mạng truy nhập đã thiết lập Lớp Kết nối quản lý các kênh lưu lượng đường lên- xuống và kênh điều khiển ấn định cho thiết bị truy nhập Các giao thức được cung cấp bởi lớp Kết nối là:

 Giao thức Quản lý Liên kết Vô tuyến (Air Link Management Protocol): Quản lý toàn bộ các cơ chế trạng thái (3 trạng thái được đề cập dưới đây) mà một thiết bị truy nhập và một mạng truy nhập phải tuân theo trong kết nối

 Giao thức Trạng thái Khởi tạo (Initialization State Protocol): Lúc này thiết bị chưa truy nhập được hệ thống Nó cung cấp các thủ tục mà một thiết bị

truy nhập và một mạng truy nhập tuân theo khi một kết nối được mở: xác định trạm gốc, thu nhận Pilot, đồng bộ mạng

 Giao thức Trạng thái Rỗi (Idle State Protocol): Cung cấp các thủ tục

mà một thiết bị truy nhập và một mạng truy nhập tuân theo khi một kết nối chưa được mở

 Giao thức Trạng thái đã Kết nối (Connect State Protocol): Cung cấp các thủ tục một thiết bị truy nhập và mạng truy nhập tuân theo khi một kết nối được mở như quản lý liên kết vô tuyến, thủ tục đóng kết nối

 Giao thức Cập nhật Đường đi (Route Update Protocol): Cung cấp cách duy trì đường đi giữa thiết bị truy nhập và mạng truy nhập và điều khiển việc chuyển giao (handoff)

 Giao thức Bản tin Mào đầu (Overhead Message Protocol): Cung cấp các bản tin quảng bá chứa thông tin liên quan đến hoạt động của các giao thức khác thông qua kênh Điều khiển Nó cũng xác định qui tắc giám sát các bản tin này trên kênh Điều khiển

 Giao thức Hợp nhất Gói (Packet Consolidation Protocol): Cung cấp việc đóng gói và ưu tiên truyền cho lớp Kết nối Cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) một cách có hiệu quả đến người sử dụng

2.2.2.5 Lớp Bảo mật (Security Layer)

Cung cấp tính bảo mật giao diện vô tuyến sử dụng nhận thực và mã hoá

dữ liệu kênh truy nhập, điều khiển và lưu lượng Lớp bảo mật không mã hoá dữ liệu người sử dụng Để tăng cường sự bảo mật dữ liệu người sử dụng, tốt nhất là

sử dụng phương pháp end-to-end, ví dụ như IPSEC (hầu hết các mạng VPN hiện này sử dụng phương pháp này) Các giao thức trong lớp Bảo mật gồm:

 Giao thức Trao đổi Khoá (Key Exchange Protocol): Bao gồm các cơ chế trao đổi khóa bảo mật phục vụ nhận thực và mã hóa giữa thiết bị truy nhập

và mạng truy nhập Phương pháp trao đổi khoá Diffie-Helman được sử dụng trong trường hợp này

 Giao thức Nhận thực (Authentication Protocol): Gồm các cơ chế được thực hiện bởi thiết bị truy nhập và mạng truy nhập phục vụ nhận thực lưu lượng

 Giao thức Mã hoá (Encryption Protocol): Cung cấp thủ tục đuợc tuân theo bởi thiết bị truy nhập và mạng truy nhập phục vụ mã hóa lưu lượng

 Giao thức Bảo mật (Security Protocol): Cung cấp các thủ tục để tạo đồng bộ bảo mật và được sử dụng bởi Giao thức nhận thực và Giao thức Mã hoá

2.2.2.6 Lớp MAC

Xác định các thủ tục được sử dụng để nhận và truyền dữ liệu qua lớp vật

lý Bao gồm các giao thức sau:

 Giao thức MAC Kênh Điều khiển (Control Channel MAC Protocol): Cung cấp các thủ tục mà RAN tuân theo để truyền và thiết bị truy nhập tuân theo

để nhận thông tin trên kênh Điều khiển Giao thức này cũng đưa vào địa chỉ thiết

bị truy nhập đối với các gói tin được truyền đi Các qui tắc giám sát Kênh điều khiển cũng là một thành phần trong giao thức này

 Giao thức MAC Kênh Truy nhập (Access Channel MAC Protocol): Cung cấp các thủ tục tuân theo bởi thiết bị truy nhập để truyền, và RAN tuân theo để nhận thông tin trên Kênh truy nhập Nó cũng bao gồm chức năng định thời và yêu cầu công suất cho truyền tin