Chuyển giao dọc trong mạng di động thế hệ tiếp theo

- 1 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG DƯƠNG HỮU ÁI CHUYỂN GIAO DỌC TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ TIẾP THEO Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số : 60.52.70 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2011 - 2 - Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN HỮU THANH Phản biện 1: TS. Nguyễn Lê Hùng Phản biện 2: TS. Lương Hồng Khanh Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng 6 năm 2011. Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: • Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng • Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - 3 - MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chuyển giao dọc đã và đang là xu thế phát triển và nghiên cứu của ngành truyền thơng trên tồn thế giới, cụ thể và nổi bật nhất là khả năng chuyển giao liên mạng giữa mạng tế bào và mạng cục bộ khơng dây WLAN. Chuyển giao dọc khơng cịn là những nghiên cứu đơn lẻ mà đã và đang được chuẩn hĩa bởi nhiều tổ chức như 3GPP, 3GPP2, IEEE, IETF,… Xuất phát từ nhu cầu phát triển của ngành truyền thơng trên tồn thế giới nĩi chung và của Việt Nam nĩi riêng, chúng tơi quyết định chọn đề tài với tên: Chuyển giao dọc trong mạng di động thế hệ tiếp theo để tiến hành nghiên cứu. Chúng tơi hy vọng tạo được một tài liệu tham khảo tốt cho những người bắt đầu tìm hiểu về Mạng di động thế hệ tiếp theo và hy vọng mơ phỏng và làm sáng tỏ vấn đề nhằm gĩp phần làm phong phú thêm các kết quả trong lĩnh vực này. 2. Mục đích nghiên cứu Luận văn này nghiên cứu vấn đề chuyển giao dọc trong các mạng hỗn hợp, cụ thể là giữa mạng Wireless LAN và mạng UMTS hướng đến mục tiêu là chuyển giao khơng ngắt quãng cĩ trễ chuyển giao nhỏ và tỉ lệ mất gĩi thấp. Bên cạnh đĩ, luận văn cũng nghiên cứu chuẩn IEEE 802.21 hỗ trợ cho chuyển giao dọc. Các kết quả bằng phân tích lí thuyết và mơ phỏng cho thấy sử dụng kết hợp chuẩn IEEE 802.21 với giao thức Mobile IP như giao thức quản lí di động lớp 3 hoặc việc sử dụng giao thức Mobile SCTP đều cĩ ưu điểm và hiệu quả cao hơn khi thực hiện chuyển giao dọc giữa mạng UMTS và WLAN so với việc sử dụng giao thức Mobile IPv6. 3. Đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu. - 4 - • Về nội dung: Tập trung nghiên cứu kỹ thuật chuyển giao dọc và chuyển giao giữa UMTS và WLAN. • Về phương pháp: Sử dụng kỹ thuật chuyển giao dọc để nghiên cứu chuyển giao giữa UMTS và WLAN.
Nhiệm vụ nghiên cứu. • Nghiên cứu quá trình chuyển giao giữa UMTS và WLAN. • Khảo sát các thơng số trong quá trình chuyển giao và sự thay đổi của các tham số vào các giao thức khác nhau. Đánh giá, nhận xét các kết quả tương ứng với các giao thức tương ứng. 4. Phương pháp nghiên cứu Để giải quyết vấn đề chuyển giao trong các mạng khơng đồng nhất, chúng tơi sử dụng kỹ thuật chuyển giao dọc với sử dụng giao thức Mobile IPv6, giao thức Mobile IPv6 với sự hỗ trợ của chuẩn IEEE 802.21 và sử dụng giao thức SCTP trong quá trình chuyển giao giữa mạng UMTS và WLAN 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Để đạt được chuyển giao dọc khơng bị đứt quãng trong các mơi trường mạng khơng đồng nhất, nĩ là cần thiết để đảm bảo tính liên tục và chất lượng dịch vụ, cĩ nghĩa là độ trễ thấp và mất gĩi thấp trong thời gian chuyển giao. 6. Cấu trúc của luận văn. Ngồi các phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung chính của luận văn gồm cĩ bốn chương. Chương 1. Tổng quan về sự phát triển của mạng thơng tin di động Chương 2. Trình bày tổng quan về mạng UMTS, WLAN và kiến trúc kết hợp Chương 3. Trình bày về kỹ thuật chuyển giao dọc Chương 4.Nghiên cứu mơ phỏng chuyển giao giữa UMTS và WLAN. - 5 - CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 1.1. GIỚI THIỆU 1.2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 1.2.1. Mạng thế hệ thứ nhất Chúng ta bắt đầu với mơ hình mạng tham chiếu của Hiệp hội TIA/EIA tiêu chuẩn IS-41. Mơ hình mạng này cũng đại diện cho mạng của hệ thống thế hệ đầu tiên chỉ hỗ trợ dịch vụ thoại mà khơng hỗ trợ dịch vụ dữ liệu. Mơ hình tham chiếu là tương đương kiến trúc GSM. 1.2.2. Mạng thế hệ thứ hai Một tính năng quan trọng của hệ thống thế hệ thứ hai là khả năng dịch vụ dữ liệu của nĩ. Ví dụ, IS-95 hỗ trợ dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh, fax kỹ thuật số, IP, MIP, và dữ liệu gĩi số mạng tế bào CDPD. GSM cung cấp dịch vụ tin nhắn ngắn và dữ liệu chuyển mạch kênh ở mức tốc độ lên tới 9.6 kbps cho mỗi khe. 1.2.3. Các mạng 2G+ Các tính năng nổi bật của kiến trúc này như sau. Thứ nhất, nĩ bao gồm một mạng xương sống dựa trên IP/ATM. Thứ hai, nĩ kết nối với các mạng đã cĩ một cách khá đơn giản. Thứ ba, nĩ cho phép xử lý phân tán, do đĩ giảm tải mạng lõi, và cung cấp một nền tảng các dịch vụ mới, tính năng, và các ứng dụng (chẳng hạn như là một tính năng mới, MPEG-2, hoặc ứng dụng MPEG- 4) cĩ thể được phát triển, thử nghiệm và được cài đặt trong hệ thống mạng khi cần thiết. Cuối cùng, kiến trúc tương thích với một mạng lưới tồn IP là xu hướng của tương lai. - 6 - 1.2.4. Mạng thế hệ thứ ba Các đối tác dự án 3G được xác định 3G là một kiến mạng chuyển mạch gĩi tồn IP. Kiến trúc này thực sự là một sự tiến hĩa của mạng GPRS. Một số yêu cầu cơ bản sau đây mà mạng IP phải đáp ứng được. • Điện thoại di động phải cĩ khả năng chuyển vùng liền mạch từ một mạng IP tới mạng 2G, 2G+, GSM/GPRS và các phiên bản trước đĩ của mạng 3G, và ngược lại. • Chuyển giao phải được hỗ trợ giữa bất kỳ hai mạng IP, giữa bất kỳ hai mạng truy cập vơ tuyến trong cùng mạng IP, giữa bất kỳ hai bộ điều khiển mạng vơ tuyến trong cùng mạng truy cập vơ tuyến mặt đất UMTS (UTRAN) trong bất kỳ mạng IP, và giữa một mạng IP và bất kỳ mạng 2G hoặc 2G+. - 7 - CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS, WLAN VÀ KIẾN TRÚC KẾT HỢP 2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS 2.1.1. Giới thiệu Hệ thống UMTS là một trong các cơng nghệ di động 3G. UMTS dựa trên nền tảng W-CDMA, được chuẩn hĩa bởi Tổ chức các đối tác phát triển 3GPP. UMTS đơi khi cịn được gọi là 3GSM, để chỉ sự kết hợp về bản chất cơng nghệ 3G của UMTS và chuẩn GSM truyền thống.
Tốc độ dữ liệu
Các băng tần 2.1.2. Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng UMTS gồm ba phần chính là: Thiết bị người sử dụng (UE), mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access Network -UTRAN) và mạng lõi (Core Network-CN). 2.1.3. Chuyển giao trong mạng UMTS 2.2. TỔNG QUAN VỀ MẠNG WLAN 2.2.1. Giới thiệu 2.2.2. Cấu trúc cơ bản của WLAN 2.2.3. Tập giao thức WLAN
Lớp vật lý.
Giao thức MAC. - 8 - 2.2.4. Các tiêu chuẩn WLAN 2.3. KIẾN TRÚC KẾT HỢP 2.3.1. Các thách thức và yêu cầu Thế hệ mạng di động khơng dây trong tương lai sẽ dựa trên mạng tồn IP dẫn đến một liên kết tồn cầu và kết hợp giữa các mạng viễn thơng khác nhau. Điều này sẽ yêu cầu các kiến trúc kết hợp và các giao thức di động mới để cung cấp chuyển vùng liền mạch và chất lượng dịch vụ cung cấp. 2.3.2. Tính di động và chuyển vùng liền mạch 2.3.3. Kiến trúc kết hợp Một số phương pháp đã được đề xuất cho sự kết hợp giữa mạng WLAN và mạng tế bào dựa trên các sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hai mạng khơng dây này. Viện Tiêu chuẩn Viễn thơng châu Âu ETSI quy định rõ trong hai cách tiếp cận chung cho sự liên kết: được gọi là tích hợp lỏng và tích hợp chặt.
Tích hợp lỏng
Tích hợp chặt - 9 - CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO DỌC 3.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CHUYỂN GIAO 3.1.1. Giới thiệu 3.1.2. Quyết định chuyển giao dọc 3.1.2.1. Cấu trúc cơ bản của USHA 3.1.2.2. Mơ hình quyết định thơng minh 3.1.2.3. Quyết định chuyển giao dọc phân bố 3.1.3. Thiết kế kiến trúc và hệ thống 3.1.3.1. Đặc điểm của hệ thống B3G hoặc 4G ước tính sẽ được thực hiện khoảng năm 2010 hoặc 2011 và dựa trên năm yếu tố: (1) các dịch vụ hồn tồn hội tụ, (2) truy cập di động ở khắp nơi, (3) thiết bị người dùng đa dạng, (4) các mạng độc lập, (5) phụ thuộc phần mềm. 3.1.3.2. Kỹ thuật sự di động theo chiều dọc Kiến trúc hệ thống phân thành ba phần: Kỹ thuật di động, quản lý tài nguyên, quản lý dịch vụ. 3.1.3.3. Các mạng truy cập khơng đồng nhất 3.1.3.4. Các mơ hình kết hợp Cĩ hai mơ hình kết hợp giữa mạng WLAN với các mạng tế bào, mơ hình tích hợp lỏng và tích hợp chặt. Với hai mơ hình cĩ thể giải quyết được vấn đề quản lý di động tồn cầu. 3.1.3.5. Cấp phát tài nguyên Cĩ thể chia sẻ lưu lượng giữa các mạng khơng dây khơng đồng nhất, đặc biệt là khi xem xét các mơ hình tích hợp chặt, thực hiện chuyển giao dọc là một cách thức cấp phát tài nguyên. - 10 - 3.1.4. Quản lý di động trong các mạng khơng đồng nhất Vấn đề quản lý di động bao gồm các kịch bản di động theo chiều dọc, phương pháp, điều khiển, thuật tốn, cách tiến hành, các giao thức, các thơng số, tham số và đo các tham số 3.1.4.1. Di động vi mơ và vĩ mơ 3.1.4.2. Cách thức chuyển giao 3.1.4.3. Các đặc tính của chuyển giao dọc Thủ tục chuyển giao nĩi chung bao gồm các vấn đề như sự đăng ký, kết hợp, bỏ kết hợp, để thực hiện chuyển giao cơ cấu quyết định chuyển giao đo lường nhiều thơng số khác nhau. 3.2. CÁC GIAO THỨC QUẢN LÍ DI DỘNG VÀ CHUẨN IEEE 802.21 3.2.1. Giao thức Mobile IP version 4 (MIPv4) Hoạt động của MIPv4 được thể hiện như hình 3.12. Hình 3.12: Mơ tả hoạt động giao thức Mobile IPv4 - 11 - 3.2.2. Giao thức Mobile IPv6 (MIPv6) Thủ tục cơ bản của MIPv6 được mơ tả trong hình 3.13. Hình 3.13: Các thủ tục hoạt động của giao thức Mobile IPv6 3.2.3. Một số giao thức mở rộng cho giao thức Mobile IPv6
Giao thức Mobile IPv6 phân cấp (HMIPv6)
Giao thức chuyển giao nhanh (FMIPv6) 3.2.4. Giao thức Stream Control Transmission Protocol (SCTP) Giao thức truyền dẫn điều khiển luồng SCTP là một giao thức ở lớp chuyển vận (lớp 4) được phát triển để khắc phục các nhược điểm của hai giao thức TCP và UDP, và cĩ thể xem như là sự kết hợp của hai giao thức này. 3.2.4.1. Một số đặc điểm nổi bật của giao thức SCTP
Đa chủ (Multihoming)
Đa luồng (Multistream) - 12 - 3.2.4.2. Mở rộng giao thức SCTP hỗ trợ cho chuyển giao Một mở rộng của giao thức SCTP bổ sung thêm việc cấu hình lại địa chỉ tự động (DAR) được `gọi là giao thức mobile SCTP (mSCTP) [24, 29]. Với mSCTP, mỗi đầu cuối SCTP cĩ thể thêm hoặc xĩa một địa chỉ IP của một liên kết SCTP. Nĩ cũng cĩ thể thực hiện hoạt động Primary Change nhằm thay đổi địa chỉ chính. 3.2.4.3. Triển khai giao thức mSCTP cho chuyển giao giữa mạng UMTS và WLAN 3.2.5. Chuẩn IEEE 802.21 Media Independent Handover (MIH) 3.2.5.1. Kiến trúc MIH Hình 3.19: ServiceMơ hình MIHF tổng quát Các điểm truy nhập dịch vụ (Service Access Points-SAP) MIHF giao tiếp với các lớp khác và các mặt phẳng chức năng sử dụng SAP. Mỗi SAP bao gồm một tập hợp các dịch vụ đặc trưng cho những tương tác giữa người sử dụng dịch vụ và nhà cung cấp dịch vụ. - 13 - • MIH_SAP đặc trưng cho điểm truy nhập dịch vụ độc lập về phương tiện (Media Independent SAP). • MIH_LINK_SAP: đặc trưng cho điểm truy nhập phụ thuộc về phương tiện (Media Dependent SAP). • MIH_NET_SAP: Các điểm truy nhập dịch vụ phụ thuộc phương tiện (Media Dependent SAP). 3.2.5.2. Các điểm tham chiếu trong MIH Cĩ năm điểm tham chiếu trong MIH. • RP1: Mơ tả các thủ tục của MIHF giữa MIH trên MN và MIH PoS trên thực thể mạng là PoA đang phục vụ của MN (lớp 2). • RP2: Mơ tả các thủ tục của MIHF giữa MIH trên MN và MIH PoS trên thực thể mạng là PoA ứng cử của MN (lớp 3). • RP3: Mơ tả các thủ tục MIHF giữa MIHF trên MN và MIH PoS trên một thực thể mạng khơng phải là PoA của MN (lớp 3). • RP4: Mơ tả các thủ tục MIHF giữa một MIH PoS trong một thực thể mạng và một MIH non-PoS trong một thực thể mạng khác (lớp 3). • RP5: Mơ tả các thủ tục MIHF giữa hai MIH PoS thuộc hai thực thể mạng khác nhau (lớp 3). 3.2.5.3. Các dịch vụ MIH
Các dịch vụ quản lí (Service management primitive) Trước khi cung cấp các dịch vụ MIH, một thực thể MIH cần phải được cấu hình thích hợp thơng qua các chức năng quản lí dịch vụ như sau: - 14 - Phát hiện dịch vụ MIH (MIH_Capability_Discovery) Đăng kí MIH (MIH_registration) Đăng kí các sự kiện MIH (MIH_event subscription)
Dịch vụ sự kiện (Media Independent Event Service)
Dịch vụ lệnh (Media Independent Command Service)
Dịch vụ thơng tin (Media Independent Information Service) - 15 - CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG CHUYỂN GIAO GIỮA UMTS VÀ WLAN 4.1. MƠ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA MẠNG UMTS VÀ WLAN SỬ DỤNG CHUẨN IEEE 802.21 HỖ TRỢ CHO GIAO THỨC MIPv6 4.1.1. Kịch bản mơ phỏng Hình 4.1 mơ tả cấu hình mạng mơ phỏng chuyển giao giữa UMTS và WLAN Hình 4.1: Mơ hình mơ phỏng mạng • Trường hợp 1: MN khơng sử dụng L2 trigger hoặc các khả năng của chuẩn MIH để hỗ trợ cho giao thức quản lí di động lớp 3 MIPv6: Quá trình phát hiện chuyển động được thực hiện hồn tồn thơng qua các bản tin RA (Router Advertisement) được gửi theo chu kì bởi AP. • Trường hợp 2: MN sử dụng các bản tin Link Detected/ Link Up/ Link Down để thực hiện chuyển giao - 16 - • Trường hợp 3: MN sử dụng các bản tin Link Detected/ Link Up và dùng bản tin Link Going Down thay cho bản tin Link Down để thực hiện chuyển giao. 4.1.2. Kết quả mơ phỏng Trường hợp 1 • Ảnh hưởng của chu kì gửi các bản tin RA đến trễ chuyển giao từ mạng UMTS sang WLAN 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 Tr e ch uy en g ia o (s) RA interval (s) Anh huong cua chu ki gui ban tin RA den tre chuyen giao UMTS sang WLAN Hình 4.6: Ảnh hưởng giữa chu kì gửi bản tin Router Advertisement đến trễ chuyển giao • Ảnh hưởng của thời hạn Router Lifetime đến trễ chuyển giao từ mạng WLAN sang UMTS. - 17 - 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ti le th oi g ia n ph at h ie n di d on g / T re c hu ye n gi ao (% ) Router lifetime (s) Hình 4.7: Tỉ lệ giữa thời gian phát hiện di động/trễ khi chuyển giao từ WLAN sang UMTS phụ thuộc vào giá trị Router Lifetime Trường hợp 2 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Tr e ch uy en g ia o (s) MaxDelay RA (s) Hình 4.8: Ảnh hưởng của giá trị MaxRADelay đến trễ chuyển giao từ UMTS sang WLAN - 18 - 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1T i l e th oi g ia n ph at h ie n ch uy en d on g / T re c hu ye n gi ao (% ) MaxDelay RA (s) Hình 4.9: Tỉ lệ thời gian phát hiện di động/trễ chuyển giao từ UMTS sang WLAN Hình 4.8 và 4.9 mơ tả ảnh hưởng của thời giá trị này đến trễ chuyển giao và tỉ lệ giữa thời gian phát hiện sự di chuyển/trễ chuyển giao. Ở đây, ta khảo sát ảnh hưởng của ngưỡng số lượng bản tin beacon bị mất trước khi khởi tạo sự kiện Link Down. Hình 4.10 cho thấy rằng khi ngưỡng số lượng bản tin bị mất tăng thêm 1 thì trễ chuyển giao sẽ tăng thêm khoảng 100ms. - 19 - 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tr e ch uy en g ia o (s) So luong beacons bi mat truoc khi tao ra ban tin LINK DOWN Hình 4.10: Ảnh hưởng số lượng bản tin beacon bị mất trước khi quyết định chuyển giao đến trễ chuyển giao từ WLAN sang UMTS 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 2 3 4 5 6 7 8 9 10S ca le o f m ov em en t d et ec tio n tim e/ Ha nd ov er D el ay (% ) Number of beacons loss before triggering LINK DOWN Scale of movement detection time/Handover Delay (%) WLAN->UMTS Hình 4.11: Ảnh hưởng số lượng bản tin beacon bị mất trước khi quyết định chuyển giao đến tỉ lệ thời gian phát hiện di động trễ chuyển giao từ WLAN sang UMTS Trường hợp 3 Hình 4.12 cho thấy ảnh hưởng của việc khởi tạo chuyển giao sớm đến hệ số mất kết nối, khoảng thời gian mà MN khơng thể nhận được gĩi tin từ bất kì một giao diện nào khi MN chuyển động với các vận tốc khác - 20 - nhau (chuyển giao từ từ mạng WLAN sang UMTS). Khi tỉ lệ này bằng 0 đồng nghĩa với quá trình chuyển giao khơng bị mất gĩi. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 1.44 1.48 Th oi g ia n ng at k et n oi (% ) pr limit (power threshold) MN di chuyen voi v=1ms MN di chuyen voi v=2ms MN di chuyen voi v=4ms MN di chuyen voi v=5ms Hình 4.12: Ảnh hưởng của việc chuyển giao sớm đến thời gian ngắt kết nối chuyển giao WLAN sang UMTS 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 1.44 1.48 So lu on g go i t in n ha n du oc tr en g ia o di en W LA N pr limit (power threshold) MN di chuyen voi v=1ms MN di chuyen voi v=2ms MN di chuyen voi v=4ms MN di chuyen voi v=5ms Hình 4.13: Ảnh hưởng của việc chuyển giao sớm đến số gĩi tin nhận trên giao diện WLAN (chuyển giao WLAN sang UMTS) - 21 - 98 98.1 98.2 98.3 98.4 98.5 98.6 98.7 98.8 98.9 99 99.1 99.2 99.3 99.4 99.5 99.6 99.7 99.8 99.9 100 1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 1.44 1.48 Th oi g ia n ke t n oi v oi m an g W LA N (% ) pr limit (power threshold) MN di chuyen voi v=1ms MN di chuyen voi v=2ms MN di chuyen voi v=4ms MN di chuyen voi v=5ms Hình 4.14: Ảnh hưởng của việc chuyển giao sớm đến thời gian truyền trên giao diện WLAN (chuyển giao WLAN sang UMTS) 4.2. MƠ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA MẠNG UMTS VÀ WLAN SỬ DỤNG GIAO THỨC SCTP 4.2.1. Kịch bản mơ phỏng Kịch bản 1 (CN cĩ một địa chỉ IP: single-home) Kịch bản 2 (CN cĩ hai địa chỉ IP: dual-home) - 22 - Hình 4.15: Kịch bản mơ phỏng chuyển giao dọc sử dụng giao thức SCTP 4.2.2. Kết quả mơ phỏng Trong kịch bản đầu tiên, trễ chuyển giao từ UMTS-WLAN là 354ms, từ WLAN sang UMTS là 210ms; trong kịch bản thứ hai trễ chuyển giao từ UMTS-WLAN giảm xuống chỉ cịn 121.3ms. Hình 4.16 mơ tả trễ chuyển giao của kịch bản 1 khi MN chuyển giao từ mạng UMTS sang WLAN. Hình 4.16: Trễ chuyển giao kịch bản 1 khi chuyển giao từ mạng UMTS sang WLAN Dựa trên các kết quả ở hình 4.17, hình 4.18 và hình 4.19, thấy rằng hiệu quả về thơng lượng MN nhận được trong kịch bản thứ hai cũng tốt hơn. Do trong kịch bản thứ hai, xây dựng được một cấu trúc multi- homing đối xứng thay vì bất đối xứng như trong kịch bản 1, phân biệt - 23 - hai đường rõ ràng cho việc truyền nhận dữ liệu giữa MN và CN. Đường dự phịng cĩ thể phục vụ cho khả năng chống lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 Tr an sm is si on S eq ue nc e Nu mb er Time(s) Interface UMTS-Multihome Interface WLAN-Multihome Interface UMTS-Singlehome Interface WLAN-Singlehome Hình 4.17: Trễ chuyển giao khi chuyển từ mạng UMTS sang WLAN Hình 4.18: Thơng lượng nhận được bởi MN khi chuyển giao từ UMTS sang WLAN trong kịch bản 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 T hr ou gh pu t (k bp s) Time (s) Interface UMTS Interface WLAN - 24 - 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 T hr ou gh pu t (k bp s) Time(s) Interface UMTS Interface WLAN Hình 4.19: Thơng lượng nhận được bởi MN khi chuyển giao từ UMTS sang WLAN sử dụng kịch bản - 25 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn này đã nghiên cứu về chuyển giao dọc, tầm quan trọng và những khĩ khăn khi thực hiện chuyển giao dọc giữa các mạng hỗn hợp. Luận văn cũng đã tìm hiểu các giao thức quản lí di động đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Đĩ là giao thức Mobile IP và giao thức SCTP. Giao thức Mobile IP cĩ đặc điểm là đơn giản, dễ dàng mở rộng nhưng cĩ hạn chế là trong mạng cần thêm các thực thể đặc biệt và đặc biệt là cĩ trễ chuyển giao lớn. mSCTP với khả năng cấu hình địa chỉ động trong một liên kết đang diễn ra và các khả năng của SCTP như đa luồng và đa chủ nên mSCTP là một giao thức thích hợp cho cả các hoạt động trên mạng cố định và di động với trễ chuyển giao nhỏ. Một chuẩn đang được nghiên cứu và phát triển với mục tiêu là hỗ trợ cho chuyển giao dọc là chuẩn 802.21 cũng được trình bày. Trong chương 4, luận văn đã thực hiện được việc mơ phỏng và đánh giá hiệu năng của các giao thức quản lí di động khác nhau trong việc đảm bảo chuyển giao khơng ngắt quãng khi thực hiện chuyển giao dọc giữa hai mạng UMTS và WLAN. Những kết quả mơ phỏng thực hiện bằng phần mềm NS2 đã chỉ ra rằng việc sử dụng giao thức mSCTP hoặc sử dụng chuẩn IEEE 802.21 khởi tạo các sự kiện lớp dưới để hỗ trợ cho giao thức Mobile IPv6 là giao thức quản lí di động ở lớp trên cho hiệu năng chuyển giao tốt hơn (trễ chuyển giao) so với việc sử dụng giao thức Mobile IPv6 thơng thường. Trong trường hợp sử dụng chuẩn IEEE 802.21 hỗ trợ cho giao thức Mobile IPv6, luận văn đã nghiên cứu việc khởi tạo chuyển giao sớm để cĩ thể đạt được chuyển giao dọc khơng ngắt quãng. Tuy nhiên, khi - 26 - chuyển giao sớm thì thời gian và lượng thơng tin truyền trên mạng cĩ tốc độ cao hơn (mạng WLAN) sẽ giảm đi. Do đĩ, ứng với các vận tốc chuyển động khác nhau của thiết bị di động cần lựa chọn thời điểm chuyển giao sớm phù hợp. Tuy vậy, luận văn chưa đánh giá được việc sử dụng kết hợp chuẩn IEEE 802.21 với giao thức mobile SCTP để cĩ được sự so sánh thật sự chính xác về hai giải pháp cải thiện hiệu quả của giao thức Mobile IPv6. Vấn đề chuyển giao dọc là một vấn đề phức tạp bao gồm nhiều khía cạnh khác nhau. Để đảm bảo chuyển giao dọc khơng ngắt quãng, cũng như đáp ứng được các yêu cầu riêng của các dịch vụ và các yêu cầu của người sử dụng, bên cạnh việc lựa chọn giao thức quản lí chuyển giao cĩ trễ chuyển giao nhỏ thì các thuật tốn quyết định chuyển giao cũng cần được nghiên cứu thêm để sử dụng kết hợp với chuẩn IEEE 802.21 và giao thức Mobile IPv6 bảo đảm quyết định đúng mạng truy nhập cần lựa chọn để thực hiện chuyển giao. Hiện nay, chuẩn IEEE 802.21 vẫn đang trong giai đoạn phát triển và chuẩn hĩa; trong khi đĩ, giao thức SCTP hiện tại đã được nhiều hệ điều hành hỗ trợ, vì thế việc triển khai Testbed sử dụng giao thức SCTP cho chuyển giao dọc giữa hai mạng UMTS và WLAN cần được nghiên cứu và thực hiện.