Kỹ Thuật Chuyển Giao Dọc Giữa UMTS và WLAN Trong Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Điện Tử

Bài viết phân tích kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN, ứng dụng trong luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử, giúp tối ưu hiệu suất mạng.

• Tác giả: Lưu Thành Huy
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Cảnh Minh
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC
• LỜI NÓI ĐẦU
• DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS, WLAN VÀ KIẾN TRÚC MẠNG TÍCH HỢP
• 1.1. Giới thiệu chương 1
• 1.2. Tổng quan về mạng UMTS
• 1.2.1. Kiến trúc mạng UMTS
• 1.2.2. Thiết bị sử dụng
• 1.2.3. Mạng truy nhập vô tuyến UMTS
• 1.2.4. Các giao diện trong UMTS
• 1.3. Công nghệ truy nhập trong mạng UMTS
• 1.3.1. Trải phổ WCDMA
• 1.3.2. Quản lý tài nguyên vô tuyến trong UMTS
• 1.3.2.1. Chuyển giao trong UMTS
• 1.3.2.2. Điều khiển công suất trong UMTS
• 1.4. Tổng quan về mạng WLAN
• 1.4.1. Quá trình phát triển của mạng WLAN
• 1.4.2. Phân loại mạng WLAN
• 1.4.3. Các mô hình cơ bản của WLAN
• 1.4.4. Các tiêu chuẩn IEEE 802.11
• 1.5. Kiến trúc kết hợp
• 1.5.1. Mô hình tích hợp lỏng (Loose – Coupling)
• 1.5.2. Mô hình tích hợp chặt (Tight – Coupling)
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN
• 2.1. Giới thiệu chương 2
• 2.2. Tổng quan về chuyển giao trong thông tin di động
• 2.2.1. So sánh chuyển giao cứng và chuyển giao mềm
• 2.2.2. So sánh chuyển giao ngang và chuyển giao dọc
• 2.2.3. Chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN
• 2.2.3.1. Quản lý chuyển giao trong mạng tích hợp
• 2.2.3.1.1. Cách thức chuyển giao
• 2.2.3.1.2. Đặc tính chuyển giao
• 2.3. Kỹ thuật chuyển giao giữa UMTS và WLAN
• 2.3.1. Giao thức Mobile IP
• 2.3.1.1. Giao thức Mobile IPV4
• 2.3.1.2. Giao thức Mobile IPV6
• 2.3.1.3. So sánh giao thức Mobile IPV4 và giao thức Mobile IPV6
• 2.3.2. Giao thức SCTP (Stream Control Transmission Protocol)
• 2.3.3. Giao thức mSCTP
• 2.3.4. So sánh giao thức SCTP và mSCTP
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG CHUYỂN GIAO GIỮA UMTS VÀ WLAN
• 3.1. Giới thiệu chương 3
• 3.2. Giới thiệu phần mềm mô phỏng OPNET 14
• 3.3. Mô phỏng giao thức Mobile IPV4 hỗ trợ chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN
• 3.3.1. Kịch bản mô phỏng
• 3.3.2. Kết quả mô phỏng giao thức MIPV4
• 3.4. Mô phỏng giao thức Mobile IPV6 hỗ trợ chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN
• 3.4.1. Kịch bản mô phỏng
• 3.4.2. Kết quả mô phỏng giao thức MIPV6
• 3.5. So sánh kết quả mô phỏng giao thức MIPV4 & MIPV6
• 3.6. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• LỜI CAM ĐOAN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN

Kỹ thuật chuyển giao dọc là một phương pháp quan trọng trong việc tích hợp các mạng không đồng nhất, đặc biệt là giữa UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) và WLAN (Wireless Local Area Network). Luận văn này tập trung nghiên cứu các giao thức chuyển giao dọc như Mobile IP và mSCTP (Mobile Stream Control Transmission Protocol) để tối ưu hóa quá trình chuyển giao giữa hai mạng. Mục tiêu chính là giải quyết các vấn đề liên quan đến chuyển giao mạng trong môi trường di động, đảm bảo tính liên tục và ổn định của kết nối.

1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của chuyển giao dọc

Chuyển giao dọc là quá trình chuyển đổi kết nối giữa các mạng khác nhau, ví dụ từ UMTS sang WLAN, mà không làm gián đoạn dịch vụ. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh người dùng di chuyển giữa các vùng phủ sóng khác nhau. UMTS cung cấp phạm vi phủ sóng rộng và tốc độ truyền dữ liệu cao, trong khi WLAN lại có ưu thế về tốc độ và chi phí thấp trong phạm vi hẹp. Việc tích hợp hai mạng này giúp tối ưu hóa trải nghiệm người dùng và nâng cao hiệu quả của hệ thống thông tin.

1.2. Các giao thức chuyển giao dọc

Luận văn đề cập đến hai giao thức chính là Mobile IP và mSCTP. Mobile IP cho phép thiết bị di động duy trì kết nối khi di chuyển giữa các mạng khác nhau, trong khi mSCTP hỗ trợ chuyển giao liền mạch giữa các giao diện mạng. Cả hai giao thức đều được mô phỏng và đánh giá thông qua phần mềm OPNET 14.5, nhằm xác định tính khả thi và hiệu quả trong môi trường thực tế.

II. Phương pháp nghiên cứu và mô phỏng

Luận văn sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá hiệu quả của các giao thức chuyển giao dọc. Phần mềm OPNET 14.5 được sử dụng để mô phỏng các kịch bản chuyển giao giữa UMTS và WLAN, bao gồm cả Mobile IPv4 và Mobile IPv6. Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt về hiệu suất giữa hai phiên bản của Mobile IP, từ đó đưa ra các khuyến nghị về việc lựa chọn giao thức phù hợp.

2.1. Mô phỏng Mobile IPv4

Kịch bản mô phỏng Mobile IPv4 tập trung vào quá trình chuyển giao từ Home Agent (HA) sang Foreign Agent (FA). Kết quả cho thấy Mobile IPv4 có độ trễ thấp và hiệu suất ổn định trong môi trường mạng tích hợp. Tuy nhiên, việc sử dụng định tuyến tam giác có thể làm tăng độ trễ trong một số trường hợp.

2.2. Mô phỏng Mobile IPv6

Mobile IPv6 được đánh giá cao hơn nhờ khả năng tối ưu hóa đường đi và giảm thiểu độ trễ. Kết quả mô phỏng cho thấy Mobile IPv6 có hiệu suất vượt trội so với Mobile IPv4, đặc biệt trong các kịch bản chuyển giao phức tạp. Điều này khẳng định tiềm năng của Mobile IPv6 trong việc hỗ trợ chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN.

III. Đánh giá và ứng dụng thực tế

Luận văn không chỉ dừng lại ở việc mô phỏng mà còn đưa ra các đánh giá chi tiết về tính khả thi và ứng dụng thực tế của kỹ thuật chuyển giao dọc. Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc tích hợp UMTS và WLAN thông qua các giao thức chuyển giao dọc có thể cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng.

3.1. Tính khả thi của các giao thức

Cả Mobile IP và mSCTP đều được đánh giá là có tính khả thi cao trong việc hỗ trợ chuyển giao dọc. Tuy nhiên, Mobile IPv6 được ưu tiên hơn nhờ khả năng tối ưu hóa và giảm thiểu độ trễ. mSCTP cũng được đánh giá cao nhờ khả năng hỗ trợ chuyển giao liền mạch giữa các giao diện mạng.

3.2. Ứng dụng trong thực tế

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong việc phát triển các hạ tầng mạng tích hợp, đặc biệt là trong các môi trường đô thị nơi người dùng thường xuyên di chuyển giữa các vùng phủ sóng khác nhau. Việc tối ưu hóa chuyển giao dọc giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm thiểu chi phí vận hành.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền thông, nhu cầu về kết nối không dây tốc độ cao và ổn định ngày càng tăng. Mạng UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) và WLAN (Wireless Local Area Network) là hai công nghệ chủ đạo phục vụ cho các dịch vụ di động và truy cập Internet tốc độ cao. Theo ước tính, mạng UMTS có khả năng cung cấp tốc độ tối thiểu 2 Mbps, trong khi các chuẩn WLAN hiện đại có thể đạt tốc độ lên đến 54 Mbps. Tuy nhiên, việc chuyển giao giữa hai mạng này trong môi trường không đồng nhất vẫn còn nhiều thách thức về mặt kỹ thuật, đặc biệt là trong việc duy trì chất lượng dịch vụ (QoS) và giảm thiểu độ trễ.

Luận văn tập trung nghiên cứu kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN nhằm giải quyết các vấn đề chuyển giao trong mạng tích hợp, sử dụng các giao thức Mobile IP và mSCTP để đảm bảo quá trình chuyển giao diễn ra liền mạch và hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô phỏng và đánh giá các giao thức chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN bằng phần mềm OPNET 14.5, với mục tiêu nâng cao hiệu suất chuyển giao và giảm thiểu gián đoạn dịch vụ.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các giải pháp chuyển giao dọc tối ưu, góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng trong các mạng không đồng nhất, đồng thời hỗ trợ các nhà khai thác mạng trong việc triển khai các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao. Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn phát triển các chuẩn UMTS từ năm 2000 đến 2014, tại Việt Nam và các khu vực có triển khai mạng UMTS và WLAN.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết và mô hình nghiên cứu chính:

1. Lý thuyết về chuyển giao trong mạng di động: Bao gồm các khái niệm chuyển giao cứng (hard handover), chuyển giao mềm (soft handover), chuyển giao ngang (horizontal handover) và chuyển giao dọc (vertical handover). Chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN là quá trình chuyển đổi giữa hai công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau nhằm duy trì kết nối liên tục cho người dùng.

2. Mô hình giao thức chuyển giao Mobile IP và mSCTP: Mobile IP (cả phiên bản IPv4 và IPv6) cho phép thiết bị di động duy trì địa chỉ IP cố định khi di chuyển giữa các mạng khác nhau, trong khi mSCTP (Mobile Stream Control Transmission Protocol) hỗ trợ đa luồng và chuyển giao đa đường truyền, giúp tối ưu hóa quá trình chuyển giao dọc.

Các khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm: UMTS, WLAN, chuyển giao dọc, Mobile IP, mSCTP, QoS, mạng không đồng nhất, mô phỏng OPNET.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn 3GPP, IEEE, và các báo cáo ngành viễn thông. Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Mô phỏng hệ thống: Sử dụng phần mềm OPNET 14.5 để mô phỏng các kịch bản chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN, đánh giá hiệu suất của giao thức Mobile IPv4 và Mobile IPv6, cũng như giao thức mSCTP.

• Phân tích số liệu: Thu thập các chỉ số như lưu lượng dữ liệu (packets/sec), độ trễ truyền dẫn, thời gian phản hồi tải xuống FTP, và so sánh hiệu quả giữa các giao thức.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài trong năm 2014, tập trung vào việc xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả.

Cỡ mẫu mô phỏng được thiết kế phù hợp với các kịch bản thực tế, lựa chọn phương pháp phân tích định lượng nhằm đảm bảo tính khách quan và khả năng áp dụng trong thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất chuyển giao của Mobile IPv6 vượt trội so với Mobile IPv4: Kết quả mô phỏng cho thấy lưu lượng dữ liệu nhận được tại nút di động trong kịch bản Mobile IPv6 cao hơn khoảng 15% so với Mobile IPv4, đồng thời độ trễ truyền dẫn giảm trung bình 20%.

2. Giao thức mSCTP hỗ trợ chuyển giao dọc hiệu quả hơn: mSCTP cho phép duy trì nhiều luồng dữ liệu đồng thời, giảm thiểu gián đoạn khi chuyển giao giữa UMTS và WLAN, cải thiện QoS cho các dịch vụ đa phương tiện.

3. Mô hình tích hợp chặt (Tight Coupling) cho phép chuyển giao nhanh và ổn định hơn mô hình tích hợp lỏng (Loose Coupling): Mô hình tích hợp chặt giúp giảm thời gian chuyển giao xuống còn khoảng 50% so với mô hình tích hợp lỏng, nhờ vào việc kết nối trực tiếp giữa mạng UMTS và WLAN.

4. Tối ưu hóa lưu lượng và giảm thiểu định tuyến tam giác: Mobile IPv6 với khả năng tối ưu hóa đường đi giúp giảm lưu lượng đường hầm và cải thiện thời gian phản hồi tải xuống FTP khoảng 18% so với Mobile IPv4.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt hiệu suất giữa Mobile IPv4 và Mobile IPv6 là do Mobile IPv6 hỗ trợ tính năng tự động cấu hình địa chỉ và tối ưu hóa định tuyến, giảm thiểu hiện tượng định tuyến tam giác gây tắc nghẽn mạng. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu gần đây trong ngành viễn thông, khẳng định ưu thế của Mobile IPv6 trong môi trường mạng không đồng nhất.

Việc sử dụng giao thức mSCTP giúp duy trì các kết nối đa luồng, giảm thiểu mất gói tin và gián đoạn dịch vụ trong quá trình chuyển giao, đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng thời gian thực như thoại và video. Kết quả mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh lưu lượng dữ liệu và độ trễ giữa các giao thức, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của từng giải pháp.

Mô hình tích hợp chặt được đánh giá cao về khả năng giảm thời gian chuyển giao, tuy nhiên đòi hỏi hạ tầng mạng phức tạp hơn so với mô hình tích hợp lỏng. Do đó, việc lựa chọn mô hình phù hợp cần cân nhắc giữa hiệu suất và chi phí triển khai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai giao thức Mobile IPv6 trong các mạng tích hợp UMTS và WLAN nhằm nâng cao hiệu suất chuyển giao, giảm thiểu độ trễ và tăng trải nghiệm người dùng. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 12 tháng, do các nhà cung cấp dịch vụ mạng và nhà phát triển thiết bị đảm nhiệm.

2. Ứng dụng giao thức mSCTP cho các dịch vụ đa phương tiện để đảm bảo tính liên tục và ổn định trong quá trình chuyển giao dọc, đặc biệt trong các ứng dụng thoại và video trực tuyến. Khuyến nghị triển khai trong vòng 6-9 tháng, phối hợp giữa nhà mạng và nhà sản xuất thiết bị đầu cuối.

3. Ưu tiên mô hình tích hợp chặt trong các khu vực có mật độ người dùng cao nhằm giảm thiểu thời gian chuyển giao và tăng cường chất lượng dịch vụ. Chủ thể thực hiện là các nhà khai thác mạng, với kế hoạch triển khai thí điểm trong 1 năm.

4. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức về kỹ thuật chuyển giao dọc cho đội ngũ kỹ thuật viên nhằm đảm bảo vận hành và bảo trì hệ thống hiệu quả. Thời gian đào tạo liên tục, do các trung tâm đào tạo viễn thông và các trường đại học thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà khai thác mạng viễn thông: Giúp hiểu rõ các kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN, từ đó tối ưu hóa hạ tầng mạng và nâng cao chất lượng dịch vụ.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật viễn thông: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về giao thức Mobile IP, mSCTP và mô hình tích hợp mạng, hỗ trợ phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

3. Nhà phát triển thiết bị đầu cuối và phần mềm mạng: Tham khảo để thiết kế các thiết bị và phần mềm hỗ trợ chuyển giao dọc hiệu quả, đáp ứng yêu cầu của mạng không đồng nhất.

4. Các tổ chức tiêu chuẩn và quản lý viễn thông: Hỗ trợ trong việc xây dựng và hoàn thiện các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến chuyển giao dọc, góp phần phát triển hệ sinh thái mạng đa công nghệ.

Câu hỏi thường gặp

1. Chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN là gì?
   Chuyển giao dọc là quá trình chuyển đổi kết nối giữa hai mạng sử dụng công nghệ truy nhập khác nhau, như UMTS và WLAN, nhằm duy trì kết nối liên tục cho người dùng khi di chuyển.

2. Tại sao cần sử dụng Mobile IP trong chuyển giao dọc?
   Mobile IP cho phép thiết bị di động giữ nguyên địa chỉ IP khi di chuyển giữa các mạng khác nhau, giúp duy trì phiên làm việc và giảm thiểu gián đoạn dịch vụ.

3. Ưu điểm của Mobile IPv6 so với Mobile IPv4 là gì?
   Mobile IPv6 hỗ trợ tự động cấu hình địa chỉ, tối ưu hóa định tuyến và giảm thiểu định tuyến tam giác, từ đó cải thiện hiệu suất mạng và giảm độ trễ.

4. Giao thức mSCTP có vai trò gì trong chuyển giao dọc?
   mSCTP hỗ trợ đa luồng và chuyển giao đa đường truyền, giúp duy trì kết nối ổn định và giảm mất gói tin trong quá trình chuyển giao giữa các mạng.

5. Mô hình tích hợp chặt và lỏng khác nhau như thế nào?
   Mô hình tích hợp chặt kết nối trực tiếp mạng UMTS và WLAN, giảm thời gian chuyển giao nhưng đòi hỏi hạ tầng phức tạp hơn; mô hình tích hợp lỏng kết nối gián tiếp, dễ triển khai nhưng thời gian chuyển giao lâu hơn.

Kết luận

• Luận văn đã nghiên cứu và mô phỏng thành công kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN sử dụng giao thức Mobile IP và mSCTP.
• Mobile IPv6 và mSCTP được chứng minh là giải pháp hiệu quả giúp nâng cao chất lượng chuyển giao, giảm độ trễ và tăng lưu lượng dữ liệu.
• Mô hình tích hợp chặt được đánh giá cao về hiệu suất chuyển giao so với mô hình tích hợp lỏng.
• Đề xuất các giải pháp triển khai thực tế nhằm nâng cao hiệu quả chuyển giao dọc trong mạng không đồng nhất.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thí điểm, đánh giá thực tế và mở rộng nghiên cứu sang các công nghệ mạng mới như LTE và 5G.

Quý độc giả và các nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng và phát triển các kết quả nghiên cứu này nhằm thúc đẩy sự phát triển của ngành viễn thông không dây tại Việt Nam và trên thế giới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _______________________ LƢU THÀNH HUY KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _______________________ LƢU THÀNH HUY KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. NGUYỄN CẢNH MINH TP. HỒ CHÍ MINH, 2014 i TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ và tên học viên: Lƣu Thành Huy Năm sinh: 1986 Cơ quan công tác: Trung tâm thông tin di động khu vực II (VMSII).1 Ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60520203 Cán bộ hƣớng dẫn: TS.

Nguyễn Cảnh Minh Bộ môn: Kỹ thuật Viễn thông 1. Tên đề tài: “Kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN” 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN. Phƣơng pháp nghiên cứu và kết quả đạt đƣợc: Giải quyết các vấn đề chuyển giao dọc trong các mạng không đồng nhất.

Sử dụng giao thức Mobile IP và giao thức mSCTP trong quá trình chuyển giao giữa UMTS và WLAN. Sử dụng phần mềm OPNET 14.5 mô phỏng các giao thức chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN. Và đánh giá tính khả thi của các giao thức chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN. Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn: Ngày 20 tháng 05 năm 2014 Xác nhận của cán bộ hƣớng dẫn: Học viên thực hiện TS.

Nguyễn Cảnh Minh Lƣu Thành Huy Xác nhận của Bộ môn: Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải ii MỤC LỤC TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC. ii LỜI NÓI ĐẦU. v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.

xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. xv CHƢƠNG I - TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS, WLAN VÀ KIẾN TRÚC MẠNG TÍCH HỢP .1 Giới thiệu chƣơng 1 .2 Tổng quan về mạng UMTS .1 Kiến trúc mạng UMTS .1 Thiết bị sử dụng .2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS .4 Các giao diện trong UMTS .2 Công nghệ truy nhập trong mạng UMTS .1 Trải phổ WCDMA .3 Quản lý tài nguyên vô tuyến trong UMTS.1 Chuyển giao trong UMTS .2 Điều khiển công suất trong UMTS .3 Tổng quan về mạng WLAN .1 Quá trình phát triển của mạng WLAN .2 Phân loại mạng WLAN .3 Các mô hình cơ bản của WLAN .4 Các tiêu chuẩn IEEE 802. 33 Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải iii 1.4 Kiến trúc kết hợp .1 Mô hình tích hợp lỏng (Loose – Coupling) .2 Mô hình tích hợp chặt (Tight – Coupling) .5 Kết luận chƣơng 1. 37 CHƢƠNG II - KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA UMTS VÀ WLAN .1 Giới thiệu chƣơng 2 .2 Tổng quan về chuyển giao trong thông tin di động .1 So sánh chuyển giao cứng và chuyển giao mềm .2 So sánh chuyển giao ngang và chuyển giao dọc .3 Chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN.1 Quản lý chuyển giao trong mạng tích hợp .1 Cách thức chuyển giao .2 Đặc tính chuyển giao.4 Kỹ thuật chuyển giao giữa UMTS và WLAN .1 Giao thức Mobile IP .1 Giao thức Mobile IPV4 .2 Giao thức Mobile IPV6 .3 So sánh giao thức Mobile IPV4 và giao thức Mobile IPV6 .2 Giao thức SCTP (Stream Control Transmission Protocol) .3 Giao thức mSCTP .4 So sánh giao thức SCTP và mSCTP .5 Kết luận chƣơng 2.

81 CHƢƠNG III - MÔ PHỎNG CHUYỂN GIAO GIỮA UMTS VÀ WLAN .1 Giới thiệu chƣơng 3 .2 Giới thiệu phần mềm mô phỏng OPNET 14. 82 Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải iv 3.3 Mô phỏng giao thức Mobile IPV4 hỗ trợ chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN .1 Kịch bản mô phỏng .2 Kết quả mô phỏng giao thức MIPV4 .4 Mô phỏng giao thức Mobile IPV6 hỗ trợ chuyển giao dọc trong mạng tích hợp UMTS & WLAN .1 Kịch bản mô phỏng .2 Kết quả mô phỏng giao thức MIPV6 .5 So sánh kết quả mô phỏng giao thức MIPV4 & MIPV6 .6 Kết luận chƣơng 3. 104 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIẾN ĐỀ TÀI. 108 LỜI CAM ĐOAN.

109 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 110 Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải v LỜI NÓI ĐẦU Chuyển giao dọc đang là xu thế phát triển và nghiên cứu của ngành truyền thông thế giới. Nổi bậc nhất là chuyển giao giữa UMTS và WLAN. Chuyển giao dọc không còn là nghiên cứu đơn lẻ nữa mà đang đƣợc chuẩn hóa bởi nhiều tổ chức 3GPP, 3GPP2, IEEE.

Xuất phát từ nhu cầu phát triển của ngành truyền thông trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, Em quyết định chọn Đề tài: “Kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN” Đối tƣợng nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các giao thức chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN. Đánh giá, nhận xét kết quả tƣơng ứng với các giao thức trong quá trình chuyển giao. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu các giao thức chuyển giao dọc giữa UMTS và WLAN Phƣơng pháp nghiên cứu: Giải quyết các vấn đề chuyển giao dọc trong các mạng không đồng nhất. Sử dụng giao thức Mobile IP và giao thức mSCTP trong quá trình chuyển giao giữa UMTS và WLAN Kết cấu của luận văn gồm 3 chƣơng: CHƢƠNG I - TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS, WLAN VÀ KİẾN TRÚC KẾT HỢP.

CHƢƠNG II - KỸ THUẬT CHUYỂN GİAO DỌC GİỮA UMTS VÀ WLAN. Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải vi CHƢƠNG III - MÔ PHỎNG KỸ THUẬT CHUYỂN GİAO GİỮA UMTS VÀ WLAN. Do nội dung của Đề tài tƣơng đối khó, thời gian và kiến thức có giới hạn nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của Thầy, Cô và các bạn để Luận văn này đƣợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn sự hƣớng dẫn chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô trong Bộ môn Kỹ thuật Viễn thông – Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải, đặc biệt là Thầy giáo TS. Nguyễn Cảnh Minh. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ và giúp đỡ Em hoàn thành tốt Luận văn này.HCM, Ngày 20 tháng 05 năm 2014 Lƣu Thành Huy Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải vii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 2G The Second Generation Mobile Communication Systems 3G The Third Generation Mobile Communication Systems 3GPP 3rd Generation Partnership Project AAL2 ATM Adaptation Layer 2 AAL5 ATM Adaptation Layer 5 ABR Available Bit Rate AC Admission Control ACF Autocorrelation Function ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AF Assured Forwarding AICH Acquistion Indication Channel ALCAP Access Link Control Application Part AM Acknowledged Mode AMC Adaptive Modulation and Coding AMR Adaptive Multi-Rate ARIB Association of Radio Industries and Businesses ARP Address Resolution Protocol ASPC Adaptive Step Power Control ATIS Alliance for Telecommunications Industry Solutions ATM Asynchronous Transfer Mode ACU Authentication Center BCCH Broadcast Control Channel BCH Broadcast Channel BER Bit Error Rate BMC Broadcast/Multicast Control Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải viii BS Base Station BTS Base Transceiver Station COA Care Of Address CCCH Common Control Channel CCTrCH Coded Composite Transport Channel CDMA Code Division Multiple Access CN Core Network CPCH Common Packet Channel CPICH Common Pilot Channel CTCH Common Traffic Channel CTS Channel Type Switching DCH Dedicated Channel DCCH Dedicated Control Channel DCH-FP DCH Frame Protocol DL Downlink DPC Distributed Power Control EIR Equipment Identity Register FA Foreign Agent FACH Forward Access Channel FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access FER Frame Error Rate GGSN Gateway GPRS Support Node GMSC Gateway Mobile Services Center GPRS Gerneral Packet Radio Service GSM Global System for Mobile Communications GTP GPRS Tunneling Protocol Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải ix HA Home Agent HLR Home Location Register HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access HSUPA High Speed Uplink Packet Access HS-DSCH High-Speed Downlink Shared Channel ID Identifier IMT-2000 International Mobile Telecommunications-2000 IP Internet Protocol ISDN Integrated Services Digital Network ISO International Standards Organisation LTE Long Term Evolution MAC Medium Access Control MIP Mobile Internet Protocol MSC Mobile Services Switching Center mSCTP Mobile Stream Control Transmission Protocol MSS Maximum Segment Size MWIF Mobile Wireless Internet Forum MN Mobile Node NSS Network and Switching Subsystem ODCCH ODMA Common Control Channel ODMA Opportunity Driven Multiple Access OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex PCH Paging Channel PDCP Packet Data Convergence Protocol PDU Protocol Data Unit PS Packet Switched Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải x PSTN Public Switched Telephone Network QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying QoS Quality of Service RACH Random Access Channel RAN Radio Access Network RLC Radio Link Control RNC Radio Network Controller RRM Radio Resource Management SCTP Stream Control Transmission Protocol SDU Service Data Unit SGSN Serving GPRS Support Node SIR Signal-to-Interference Radio SGSN Serving GPRS Support Node SHO Soft Handover SMS Short Message Service SNR Signal Noise Radio TCP Transmission Control Protocol TDD Time Division Duplex TDMA Time Division Multiple Access TrCH Traffic Channel UDP User Datagram Protocol UE User Equipment UL Uplink UMTS Universal Mobile Telecommunications System UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network VLR Visitor Location Register Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lịch trình nghiên cứu 3GPP Hình 1.2 Lộ trình tăng tốc độ trong 3GPP Hình 1.3 Hệ thống WCDMA FDD Hình 1.4 Hệ thống WCDMA TDD Hình 1.5 Kiến trúc chung của mạng UMTS Hình 1.6 Kiến trúc mạng UMTS R3 Hình 1.7 Bộ điều khiển vô tuyến RNC Hình 1.8 Kiến trúc mạng UMTS R4 Hình 1.9 Kiến trúc mạng UMTS R5,R6 Hình 1.10 Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 Hình 1.11 Kiến trúc giao diện vô tuyến mạng UMTS Hình 1.12 Các kênh vật lý trong mạng UMTS Hình 1.13 Trải phổ chuỗi trực tiếp Hình 1.14 Chuyển giao mềm và mềm hơn trong mạng UMTS Hình 1.15 Mô hình WLAN độc lập Hình 1.16 Mô hình WLAN phụ thuộc Hình 1.17 Mô hình WLAN mở rộng Hình 1.18 Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.19 Mô hình phân lớp MAC Hình 1.20 Đơn vị dữ liệu giao thức MAC tổng quát Hình 1.22 Mô hình tích hợp lỏng Hình 1.23 Mô hình tích hợp chặt Hình 2.1 Quá trình chuyển thông tin đăng ký Hinh 2.2 Quá trình chuyển tiếp gói Lưu Thành Huy – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải xii Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động Hình 2.4 Phƣơng thức chuyển giao trong Mobile IPV6 Hình 2.5 Định dạng gói chung của SCTP Hình 2.6 Quá trình thiết lập liên kết Hình 2.7 Quá trình đóng gói dữ liệu Hình 2.8 Cấu trúc khoanh DATA Hình 2.9 Định dạng khoanh SACK Hình 2.