Mô Hình Tham Chiếu Nền Tảng Dịch Vụ: Dịch Vụ Nâng Cao

Hình 1.4 Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ: dịch vụ nâng cao

Hình 1.5 Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ: quản lý hệ thống

1.2.2.3Quản lý hệ thống

Mô tả trong hình 1.5, quản lý hệ thống là khía cạnh liên quan đến cơ chế hỗ trợ các dịch vụ. Các chức năng của phần này gồm: QoS, bảo mật/xác thực/ủy quyền/thanh toán, máy chủ từ xa/cơ sở dữ liệu, đặc tính thích ứng môi trường, xã hội. Mô hình quản lý hệ thống này có mục đích nâng cao tính bảo mật/ xác thực/ tính toán như là nhân tố cốt lõi của các dịch vụ làm nền tảng cho việc triển khai xã hội di động 4G và cung cấp cho hệ thống khả năng khắc phục các loại lỗi khác nhau. Khái niệm QoS ứng dụng phối hợp QoS mạng được sử dụng, do đó truyền dữ liệu liên tục chất lượng cao chống lại sự tắc nghẽn được cung cấp ngay cả trong điều kiện bất lợi.

1.2.3 Mô hình tham chiếu cơ sở hạ tầng hệ thống

1.2.3.1Các ví dụ điển hình và giao diện cho mạng truy cập vô tuyến mới

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 103 trang tài liệu này.

Năm ví dụ điển hình về viễn cảnh trong mạng truy cập vô tuyến mới và các ví dụ về giao diện cho từng viễn cảnh được thể hiện trong hình 1.6. Trong hình này, R1- R5cho biết dạng của giao diện vô tuyến, N1-N3 cho biết dạng giao diện mạng.

Viễn cảnh 1 là một ví dụ giới thiệu về khả năng truy cập vô tuyến mới ở môi trường ngoài trời. Ở mức trung bình, có thể đạt được tốc độ gói vô tuyến nhanh hơn khi thiết bị đầu cuối gần trạm thu phát gốc (BTS). Viễn cảnh 2 là một ví dụ giới thiệu về khả năng truy cập di động mới hoặc khả năng truy cập không dây tự do mới ở môi trường trong nhà quy mô rộng chẳng hạn như ở những tòa văn phòng rộng hoặc các cửa hàng. Viễn cảnh 3 là một ví dụ giới thiệu về khả năng truy cập không dây tự do mới ở môi trường trong nhà quy mô nhỏ như ở nhà riêng. Viễn cảnh 4 là ví dụ giới thiệu về khả năng mạng di chuyển. Trong ví dụ này các nút mạng di chuyển (MNN) sẽ được cài đặt trong các đối tượng chuyển động ví dụ như tàu hỏa, xe buýt để có thể truyền thông giữa các trạm cơ sở và trạm di động qua các MNN. Viễn cảnh 5 là ví dụ về định dạng của một mô hình ad-hoc ở giữa các trạm di động, các trạm di động được trang bi giao diện vô tuyến R5 cho phép truyền thông vô tuyến giữa các trạm di động. Chú ý rằng, những trường hợp được giới thiệu này chỉ đơn thuần là một vài ví dụ trong hệ thống di động 4G, vì vậy có thể định dạng mạng kết nối đa chặng bằng cách kết nối các trạm cơ sở bằng sự kết nối vô tuyến là hoàn toàn có thể hiểu được.

Hình 1.6 Giao diện vô tuyến và ngữ cảnh thực tế của truy cập vô tuyến mới

Thêm vào đó, sẽ có những đòi hỏi lớn để thiết kế và phát triển 5 giao diện vô tuyến này có mức độ phổ dụng cao, để các thiết bị đầu cuối của hệ thống di động 4G có thẻ dễ dàng điều khiển khả năng đa song vô tuyến và có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau cho nhiều môi trường khác nhau.

1.2.3.2Cấu hình chức năng cho các nút/ thiết bị đầu cuối trong hệ thống di động 4G

Hình 1.7 mô tả các ví dụ về cấu hình chức năng cho các nút/các thiết bị đầu cuối trong hệ thống di động 4G. Xem xét như là các lớp chức năng, dịch vụ và ứng dụng (F5), hỗ trợ dịch vụ(F4), điều khiển mạng và truyền tải (F3), quản lý tài nguyên và đường kết nối (F2) và các chức năng truy cập không dây (F1) được định nghĩa. F5-F3 tương ứng với dịch vụ và miền ứng dụng, nền tảng dịch vụ, mạng lõi chuyển mạch gói thuốc hình 1.1 tương ứng với nơi mà F5, F4 ứng với trong miền truy cập song vô tuyến mới.

Hình 1.7 Ví dụ về cấu hình chức năng cho các nút/ các thiết bị đầu cuối

Nói cách khác, khi xem xét như là các loại nút/ thiết bị đầu cuối, thì gồm các loại: Bridge, bao hàm các lớp chức năng F1-F2; Router bao hàm các lớp chức năng F1-F3; loại máy chủ quản lý gồm các lớp chức năng F1-F4; và các loại thiết bị đầu cuối gồm các chức năng F1-F5.

1.3 Các công nghệ ứng dụng trong hệ thống di động 4G

Để đạt được tốc độ truyền dẫn cao, dung lượng lớn trong hệ thống di động 4G, rất nhiều công nghệ tiên tiến cho thiết bị đầu cuối, cơ sở hạ tầng mạng, nền tảng dịch vụ cũng như là mạng truy nhập vô tuyến mới đã được nghiên cứu, thử nghiệm và đã đạt được kết quả đề ra. Sau đây là một số công nghệ được ứng dụng cho hệ thống di động 4G trong tương lai.

1.3.1 Kỹ thuật truyền dẫn dung lượng lớn tốc độ cao

Để đạt được tốc độ truyền dẫn sấp xỉ 100Mbps ở môi trường ngoài trời và 2Gbps ở môi trường trong nhà, và để mạng truy cập vô tuyến tương thích với hệ thống mạng có kiến trúc phân cấp dựa trên nền IP, các công nghệ truyền dẫn sau đã được nghiên cứu và phát triển:

 Ghép kênh phân chia theo mã và tần số trực giao có hệ số trải phổ thay đổi: VSF-OFCDM (Variable Spreading Factor – Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing).

 Đa truy cập phân chia theo mã đa sóng mang có lựa chọn sóng mang con: SCS- MC-CDMA (Subcarrier Selecting Multi Carier Code Division Multi Access).

Hình 1.8 Cơ bản về SCS-MC-CDMA

 Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao: OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multi Access).

 Đa truy cập phân chia theo tần số đan xen: IFDMA (Interleaved Frequency Division Multi Access).

1.3.2 Các đặc điểm công nghệ của 4G

1.3.2.1Hỗ trợ lưu lượng IP

Sự xuất hiện của dịch vụ VoIP đã cho thấy việc truyền thoại có thể dễ dàng thực hiện qua mạng IP chuyển mạch gói, mặc dù vẫn có khó khăn về trễđầu cuối-đầu cuối do triển khai trên cơ sở hạ tầng mạng hiện tại. Kiến trúc mạng 4G được xây dựng với mục tiêu chính là cung cấp dịch vụIP chất lượng cao, khả năng xử lý lưu lượng thoại và các lưu lượng thời gian thực sẽ chỉ là mục tiêu thứ yếu. Việc cung cấp các dịch vụ có chất lượng theo yêu cầu qua mạng vô tuyến là một thử thách lớn đối với các hệ thống 4G.

1.3.2.2Hỗ trợ tính di động tốt

Trong các hệthống 4G, người dùng sẽ di động trong một vùng có kích thước đáng kể và giao tiếp thông qua các thiết bị đầu cuối vô tuyến. Người dùng phải có khả năng liên lạc bằng một sốnhận dạng duy nhất. Như vậy, phải cócách để ánh xạ từ số

nhận dạng này thành một địa chỉ mà các gói tin được định tuyến đến. Việc ánh xạ địa chỉ này chắc chắn phải do người dùng điều khiển vì chỉ người dùng mới có thể thay đổi địa chỉ đích vụ điều chỉnh truy nhập của người gọi. Trong trường hợp đường truyền từ nguồn tới đích đi qua nhiều vùng mạng khác nhau thì sẽ không tiện lợi nếu ánh xạ này chỉliên hệ tới một nhà điều hành mạng duy nhất. Mạng 4G sẽ phải có một phương tiện phù hợp để nhận dạng người dùng và cho phép người dùng điều khiển số nhận dạng và thực hiện ánh xạ một cách hiệu quả tới một điểm đích chung.

1.3.2.3Hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến khác nhau

Các hệ thống di động 1G, 2G và 3G sử dụng phổ tần dành riêng cho mạng di động mặt đất và được cấp phép bởi một số ít các nhà điều hành mạng ở mỗi nước. Sự không thống nhất về thời gian cũng như cách thức cấp phát phổ tần đã dẫn đến nhu cầu về điện thoại đa mode có khả năng hoạt động ở nhiều dải tần khác nhau.

Trong các hệ thống 4G, sử dụng nhiều công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau. Xu hướng hiện nay là sử dụng phổ tần trong băng tần không cần cấp phép ISM. Công nghệ Bluetooth (mới được IEEE chuẩn hoá thành tiêu chuẩn 802.15.1) được dùng như là công nghệ cho mạng cá nhân vô tuyến WPAN. Tiêu chuẩn IEEE 802.11b được dùng cho mạng nội hạt vô tuyến WLAN cũng ở dải tần này. Các công nghệ này được sử dụng ngày càng rộng rãi để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho người dùng trong khuôn viên toà nhà văn phòng, trường đại học hoặc ở các khu trung tâm. Ngoài ra còn có các phiên bản mới của tiêu chuẩn này như 802.11a hoạt động trong dải tần 5 GHz và 802.11g hoạt độngcùng dải tần với tiêu chuẩn 802.11b, cho phép truyền với tốc độ lớn hơn. Nút mạng 4G có thể thích ứng các khả năng để khai thác một cách hiệu quả cả các dải tần còn trống.

1.3.2.4Không cần liên kết điều khiển

Trong mô hình mạng GSM, người dùng phải đăng kí thuê bao với mạng và mạng sẽ dò theo thuê bao khi thuê bao di chuyển từ vùng này sang vùng khác, nhằm tối đa hoá khả năng phục vụ của mạng. Việc sử dụng dịch vụ của mạng GSM được đo và tính cước thông qua mạng thường trú. Mọi hoạt động của trạm di động cũng cần phải thông qua mạng thường trú. Thậm chí khi người dùng đã chuyển sang một vùng mới, người dùng vẫn có sự liên lạc với mạng thường trú để thiết lập đường truyền tới thực thể tính cước trước khi thực hiện cuộc gọi.

Hai máy đầu cuối GSM không thể liên lạc trực tiếp với nhau mà trước tiên chúng phải nhận thực với mạng, liên kết với các thông tin tính cước và sau đó mạng sẽ làm trung gian thực hiện kết nối giữa hai đầu cuối. Chế độ này khiến cho nhà điều hành phải sử dụng phổ tần, cấp băng tần cho từng cá nhân, thực hiện đo khi mỗi người dùng truy cập.

Trong trường hợp của băng tần ISM thì việc hạn chế sử dụng băng tần hoàn toàn không cần thiết. Có thể lập mạng Ad hoc từ một nhóm nút, cho phép các nút giao tiếp trực tiếp với nhau, thậm chí các nút có thể cộng tác với nhau, chuyển tiếp lưu lượng của nhau.

Khi không có điều hành mạng, sẽ xảy ra vấn đề là khi một nút di động muốn giao tiếp với một nút ở ngoài dải hoạt động của nó, thì nó không thểthực hiện được trừ khi có một nút trung gian chuyển tiếp các gói tin tới nút đó hoặc tới mạng cố định. Như vậy, nếu có một phương tiện tính cước thời gian thực qua một liên kết thì sẽ không cần quan tâm tới việc liên kết với thực thể tính cước và khi đó có thể chuyển tiếp lưu lượng.

Phương thức này có thể được sử dụng trong khu vực dân cư thưa, cho phép các nút di động cá nhân hoạt động như một nút chuyển tiếp gói giữa các nút ởngoài dải hoạt động. Trong vùng mật độ dân cư cao hơn cũng cóthể sử dụng phương thức này để khuyến khích các tổ chức thiết lập các điểm truy nhập tại các khu vực như khuôn viên trường đại học hoặc các trung tâm buôn bán. Các tổ chức thực hiện công việc này sẽ trở thành các nhà điều hành của mạng 4G.

1.3.2.5Hỗ trợ bảo mật đầu cuối – đầu cuối

Tính bảo mật trong các hệ thống di động 2G và 3G được tập trung chủ yếu vào hai dịch vụ chính. Thứ nhất, người dùng di động phải được mạng nhận thực. Việc nhận thực này thường dừng lại ở việc liên kết người dùng với bộ phận tính cước. Khi các tài khoản là tài khoản trảtrước thì bộ phận tính cước thường không lưu trữ thông tin về người dùng. Trong trường hợp này sẽ không có sự trao đổi thông tin nhận thực đầu cuối-đầu cuối giữa người dùng và thực thể ngang cấp ở đầu kia.

Dịch vụ bảo mật thứ hai được mạng 2G, 3G cung cấp là mã hóa thông tin. Vì dịch vụ này không ngăn chặn được sự tấn công khi dùng các thiết bị quét nên nó không thay thế được việc mật mã hoá đầu cuối-đầu cuối.